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钛合金在丝锥加工中常出现的五种原因
钛合金具有重量轻、强韧、耐腐蚀性好的特点，是减轻零件重量的重要金属材料。钛合金与不锈钢316性能比较，可见钛合金的比重约为不锈钢的一半，抗拉强度约为不锈钢的2倍，电阻约为不锈钢的2.5倍。钛的导热系数为铁的1/4，铜的1/20。由于钛的导热系数小，因此切削中产生的切削热、摩擦热难以在被切削材料中散发，故使大部分热量集中在刀具上，缩短了刀具寿命，钛合金在丝锥加工中经常出现的现象具体表现在如下几个方面：⑴不产生积屑瘤
其原因是由于切削热集中于刀尖部分⑵螺纹牙的齿侧面产生熔敷
这是钛合金上攻丝时最容易出现的现象，其原因是可由钛的化学性质与切削扭矩曲线说明，是由于内螺纹的收缩产生摩擦的缘故，熔敷物是丝锥反转时螺纹孔收缩施加负荷造成的缺陷。 ⑶切削钛合金用的切速低速时，虽然由于切削热少，但由于收缩引起的接触面积大，摩擦热量大，易于发生熔敷；高速时，由于切削热的上升，丝锥刀尖上的热量集中，引起剧烈的刀尖摩擦，易发生熔敷。无论切削速度过低，还是切削速度过高，螺牙的侧面多数发生熔敷，并且，常发生崩刀、缺损现象。试验结果表明，以8M/Min的切削速度进行切削时，丝锥寿命长。 ⑷切削钛合金用切削油
根据钛合金的性质，切削时使用的切削油必须具备好的冷却效果与润滑效果。因此应选择水溶性切削油中的W1类乳化液⑸稀释倍率与切削扭矩的变化比
稀释倍率越低，切削的扭矩越小，试验表明，稀释倍率10倍时的效果最好。本文由东莞新田数控刀具有限公司整理提供，转载请注明来源于如果有需要不锈钢铣刀、液压刀柄、rego-fix刀柄的请联系捷亚机械，我们竭诚为您服务。
钛合金在丝锥加工中常出现的五种原因由用户自行发布，钛合金在丝锥加工中常出现的五种原因内容不代表本站立场，请自行分辨真伪。摘要：中高强度钛合金Ti-6Al-4V（TC4）具有较高的强度和较小的弹性模量，用普通丝锥进行大长径比攻螺纹时，容易造成螺纹的烂牙、缺牙及通止不合格等现象，采用新型先端、短螺纹、分三段铲背镀钛丝锥对其攻螺纹可以有效地提高螺纹质量、攻螺纹效率且延长丝锥寿命。　　螺母内螺纹的加工方法有很多，主要是金属切削加工和金属塑性成形的方法。目前，在紧固件行业中，小规格螺母的内螺纹加工主要采用切削加工，即用丝锥攻制内螺纹。攻螺纹设备可以采用专用的攻丝机，也可以采用CNC数控机床对螺母内螺纹进行攻制。用丝锥对螺母内螺纹进行攻螺纹时，具有连续切削、生产效率高等优点。　　在用普通机用丝锥加工大长径比内螺纹时，由于丝锥攻螺纹是半封闭式多刃薄切削过程，切削条件恶劣，排屑不顺，冷却润滑困难，普通机用丝锥与零件间摩擦力大，散热困难，导致丝锥更容易磨损、折断，致使螺纹烂牙、缺牙及通止不合格。特别是加工中高强度钛合金内螺纹时，钛合金Ti-6Al-4V（TC4）具有较高的强度和较小的弹性模量，在加工过程中，加工阻力大、螺纹易回弹等现象尤其突出。　　本文针对普通机用丝锥在中高强度钛合金、大长径比内螺纹攻螺纹困难，加工螺纹质量差等问题，设计了一种新型结构丝锥。这种新型丝锥具有先端开槽、短螺纹及三段铲背结构，在攻螺纹过程中可以将废屑顺利排出，充分减小了丝锥在攻螺纹过程中的阻力，同时提高了丝锥的加工寿命，有效地解决了中高强度钛合金、大长径比内螺纹的加工问题。1.丝锥结构　　图1所示丝锥采用一种先端开槽、短螺纹、分三段铲背结构，包括切削锥、校准部和柄部，切削锥和校准部主要由刃面构成，校准部包括修正单元和固化单元。修正单元用于将螺纹牙型加工到位，固化单元用于将被加工成形的螺纹做最后的固化成形，与普通丝锥相比，较短的校正部分长度能充分减小攻螺纹时产生的摩擦力，很大程度上减小了攻螺纹的难度，提高了攻螺纹的成功率。　　切削锥上有3个均布的斜容屑槽，分别与校准部上沿轴向均布的3个直容屑槽相连，斜容屑槽中心线与直容屑槽中心线成10°夹角，能及时排除切削废料。2.试验结果与分析　　试验采用CNC数控机床夹持丝锥，对可控断颈槽抽芯铆钉（见图2）中规格为6-500、内螺纹为0.138-40UNJF-3B-左，内孔尺寸为Φ3.05mm、攻螺纹长度为18.2mm ，长径比达到5.9的Ti-6Al-4V钉体（见图3）进行通孔攻螺纹。为了更好地呈现这种新型结构丝锥的攻螺纹效果，将其与普通钛合金螺母攻螺纹丝锥、先端丝锥进行攻螺纹效果对比。　　从图4中可以看出普通钛合金螺母攻螺纹丝锥的螺纹有20mm，螺纹较长，这种结构适合加工短螺纹的普通钛合金螺母。先端丝锥螺纹部分长度为13mm（与新型丝锥螺纹长度相同），这种结构主要用于加工普通材料大长径比内螺纹。　　（1）试验。用3种相同的含钴高速钢材料、不同结构的丝锥分别对底孔尺寸一致的钉体采用相同的攻螺纹速度进行攻螺纹。分别对其加工零件合格率、加工效率、丝锥寿命及试验件数量进行统计，其结果如附表所示。　　从试验结果（见图5）可以看出，试验产品攻螺纹的合格率比普通钛合金螺母丝锥提高了75%，比先端丝锥提高了25%；在丝锥寿命上，新型结构的先端铲背丝锥每支可以加工100件产品，比普通钛合金螺母丝锥的5件/支、先端丝锥的35件/支有了很大的提高；在产品的加工效率上也能达到较高的水平。　　（2）结果分析。通过对试验结果的分析，总结出这种新型丝锥结构在大长径比钛合金内螺纹的攻螺纹过程中主要具有三方面优点。图6所示为基于SolidEgde软件建模后得出的新型丝锥三维结构。　　钛合金钉体内孔属于大长径比，会产生较多的切屑，若切屑不及时排出会增加攻螺纹的阻力，也会影响牙型的质量。先端开斜槽、与直容屑槽相连的结构增加了排屑槽的容积，而且对切屑的排出还可以起导向作用，使攻螺纹时排屑更容易；同时增加了切削液与丝锥接触面积，增加散热；还在一定程度上减小了攻螺纹过程中的扭力，具有精度稳定、耐用性强等优点。　　三段铲背结构能够有效地对大长径比钛合金内孔攻螺纹的同时，在很大程度上减小了攻螺纹时受到的阻力，防止在攻螺纹过程中阻力过大引起的丝锥咬死、崩刃、烂牙甚至断裂等现象，其三段刃面结构如图7所示。　　在攻螺纹初期，丝锥切削内孔的部分主要是切屑锥，在攻螺纹过程中起切削内孔的作用，是主要受力点。因此，设计时刃面选用10°前角，既可以保证切屑刃的刚度，也可以保证攻螺纹时受到较小的转矩，即减小攻螺纹阻力；刃面全宽铲背，铲背角度制成4°～5°，这样可以有效地减小切削过程中丝锥与产品内孔壁的接触面积，减小了丝锥攻螺纹时受到的摩擦力。　　修正单元的作用是对切削锥切削出的不规则螺纹进行修正，保证螺纹大径、中径、小径及牙型角等尺寸合格，修正单元在攻螺纹过程中也会受到很大的攻螺纹阻力。因此，修正单元采用部分铲背，刃面后角过渡部分长度为0.2mm，刃面后角部分的后角制成4°～5°，这样设计在保证切削刃刚度的同时，也可以有效地减小与螺纹牙面的摩擦力，达到减小攻螺纹阻力的效果。　　由于钛合金弹性模量较小，刚切削出的螺纹容易出现回弹，固化单元的作用就是稳固攻螺纹攻出的螺纹牙型。固化单元也为部分铲背，其刃面后角过渡部分长度为1mm，后角过度部分得到了增长，这样可以有效地固化螺纹；后角角度增大到9°～10°，可以减小摩擦力。　　这种设计充分减小了攻螺纹过程中丝锥受到的阻力，延长其寿命，也可以很好地保证螺纹的修正，提高螺纹质量。3.结语　　通过攻螺纹试验数据以及分析可以看出：这种新型结构的丝锥在大长径比钛合金内螺纹加工中的运用，在很大程度上提高了攻螺纹的效率，提高了每支丝锥的加工寿命，提高了攻螺纹产品的合格率。这种新型结构的丝锥可以在节约加工成本和提高生产效益上做出很大贡献，同时也为其他材料的大长径比内螺纹攻螺纹丝锥的选用起到指导作用。参考文献：[1]李英亮，殷小健，王洪军.紧固件盖概论[M].北京：国防工业出版社，2014.[2]赵敏宏.挤压螺母丝锥及其应用[J].机械工人（冷加工），2007（1）：34-35.[3] 黄旭，朱知寿，王红红.先进航空钛合金材料与应用[M].北京：国防工业出版社，2012.【本文刊登于《金属加工（冷加工）》2015年17期，作者单位：航天精工股份有限公司　武汉军械士官学校】机工刀具世界致力于指导制造业一线技术员工合理选用数控刀具介绍刀具行业最新技术进展推荐最新数控刀具产品为制造业创造价值微信：MW1950CT　邮箱：《金属加工》出品　
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