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钛合金螺丝、钛螺栓深孔螺纹加工技术剖析

发布时间: 2018-11-08 05:53:52    浏览次数:

对特殊材料零件进行深孔螺纹加工是比较困难的。例如,在一个钛合金零件上进行深孔攻丝是非常具有挑战性的。如果在一个接近完工的零件上,由于丝锥破损产生的刮削作用而导致零件报废,这是非常不经济的。因此,为避免刮削,要求使用正确的刀具和攻丝技术。

首先需要定义什么是深孔,为什么它需要特殊的考虑。在钻削中,那些孔深大于3倍孔径的孔称为深孔。而深孔攻丝意味着攻丝深度大于丝锥直径的1.5倍以上。如当用一只直径为1/4″的丝锥加工深度为3/8″的螺纹时,这种情况通常称为深孔攻丝。

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加工一个深孔螺纹,意味着刀具与工件之间需长时间的接触。同时,在加工过程中会产生更多的切削热和更大的切削力。因此在特殊材料(如钛金属类零件)的小深孔中进行攻丝容易产生刀具破损和螺纹的不一致性。

为解决这个问题,可以采用两种方案:(1)增大攻丝前孔的直径;(2)使用专为深孔攻丝设计的丝锥。

1、增大攻丝前孔的直径

合适的螺纹底孔对于螺纹加工是十分重要的。一个尺寸稍大的螺纹底孔能有效降低攻丝过程中产生的切削热和切削力。但它也会减小螺纹的接触率。

国家标准和技术委员会规定:在深孔中,允许在孔壁上只攻出螺纹全高的50%。这一点在对特殊材料和难加工材料的小孔攻丝时尤其重要。因为尽管由于孔壁上螺纹高度的减少导致螺纹接触率下降,但由于螺纹长度的增加,因此仍可保持螺纹可靠的连接。

螺纹底孔的直径增量主要取决于所要求的螺纹接触率和每英寸的螺纹头数。根据上述两值,利用经验公式可计算出正确的螺纹底孔直径。

2、切削参数

由于钛金属零件难于加工,因此需要对切削参数和刀具几何尺寸做充分考虑。

切削速度

由于钛合金具有大的弹性和变形率,因此需要采有相对较小的切削速度。在加工钛合金零件的小孔时,推荐采用的圆周切削速度为10~14英寸/分。我们不推荐采用更小的速度,因为那样会导致工件的冷作硬化。另外,也需注意刀具破损而导致切削热。

容屑槽

在深孔攻丝时,需减少丝锥槽数,使每个槽的容屑空间增大。这样,当丝锥退刀时,可以带走更多的铁屑,减小由于铁屑堵塞而造成刀具破损的机会。但另一方面,丝锥容屑槽的加大使得芯部直径减小,因此,丝锥强度受到影响。所以这也会影响切削速度。另外,螺旋槽丝锥比直槽丝锥更易排屑。

前角和后角

小前角可提高切削刃强度,从而增加刀具寿命;而大前角有利于切削长切屑的金属。因此在对钛合金加工时,需综合考虑这两个方面的因素,选用合适的前角。

大后角可以减小刀具和切屑之间的摩擦。因此有时要求丝锥后角为40°。在加工钛金属时,在丝锥上磨出大的后角,有利于排屑。另外,全磨制丝锥和刃背铲磨的丝锥也有利于攻丝。

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冷却液

当加工特殊材料时,必须保证切削液到达切削刃。为改进冷却液的流量,推荐在丝锥的刃背上开冷却槽。如果直径足够大的话,可考虑采用内冷却丝锥。

3、应用实例

某飞机零件制造商需在一个零件上进行深孔攻丝。该零件材料为7级钛合金。加工中,圆周切削速度为13英寸/分,同时采用冷却液。

为保证零件精度,操作者在丝锥磨钝前要及时更换。当丝锥磨损时,切削过程中产生的声音会发生变化。通过听这些声音,在加工前,操作者能确定在丝锥磨损前所能加工的螺纹孔数。

该厂在每一个攻丝设备上,都有2个攻丝工位,装有相同的丝锥。当其中一只丝锥磨损时,可以方便及时地更换。

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