本發(fā)明涉及鈦合金精密加工技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種鈦合金細(xì)小螺紋孔的數(shù)控銑削方法。

背景技術(shù)：

鈦合金具有強(qiáng)度高、密度小、韌性和抗蝕性能好等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于航空、航天和醫(yī)療等行業(yè)。但是鈦合金也有自身缺陷，如工藝性能差，切削困難。

當(dāng)前針對(duì)鈦合金常規(guī)切削性能的研究已經(jīng)非常成熟，相應(yīng)車削和銑削刀具的種類也非常完備，但針對(duì)于細(xì)小螺紋孔攻絲，尤其是規(guī)格尺寸＜m3，長(zhǎng)徑比＞2.5d的內(nèi)螺紋一直是行業(yè)的瓶頸問題，國(guó)內(nèi)外知名的刀具廠商也沒有相應(yīng)成功的案例進(jìn)行參考。

產(chǎn)生該瓶頸問題的主要原因是：加工細(xì)小螺紋孔的絲錐自身強(qiáng)度低，同時(shí)鈦合金變形系數(shù)小，切削溫度高，單位面積上的切削力大，這就造成選用高速鋼絲錐時(shí)，絲錐磨損快，需頻繁更換，但選用硬質(zhì)合金絲錐時(shí)，絲錐易崩刃和折斷，且斷刃不易取出，嚴(yán)重造成零件報(bào)廢，而且加工孔還存在排屑堵塞的問題。

手動(dòng)攻絲一直是加工大長(zhǎng)徑比細(xì)小螺紋孔的首選，但是手動(dòng)攻絲效率極低，行業(yè)亟待攻關(guān)數(shù)控攻絲難題。但數(shù)控加工存在刀具選型和工藝過程控制等問題。而且現(xiàn)有鈦合金攻絲專利中，大多局限于改進(jìn)絲錐的刃磨角度，不適用于批量的數(shù)控加工。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種針對(duì)于螺紋規(guī)格＜m3，長(zhǎng)徑比＞2.5的鈦合金細(xì)小螺紋孔的數(shù)控銑削方法。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)的：

一種鈦合金細(xì)小螺紋孔的數(shù)控銑削方法，其特征在于：包括以下步驟：

⑴.將鈦合金零件a裝夾到數(shù)控設(shè)備的工作臺(tái)上，并夾緊找正；

⑵.選用現(xiàn)有成型鉆頭進(jìn)行螺紋底孔加工，鉆頭規(guī)格依照底孔推薦國(guó)標(biāo)進(jìn)行選型，加工時(shí)采用鉆孔+擴(kuò)孔的工藝方式；

⑶.擴(kuò)孔后，保持零件夾緊方式不變，換取特殊定制的螺紋銑刀，進(jìn)行內(nèi)螺紋加工。

而且，步驟⑴所述的數(shù)控設(shè)備為高精度三軸數(shù)控加工中心，主軸轉(zhuǎn)速可達(dá)到8000rpm，主軸具有高速穩(wěn)定性，跳動(dòng)量不大于0.005mm。

而且，步驟⑵所述的鉆孔和擴(kuò)孔時(shí)，保證零件a裝夾方式不變，選用不同規(guī)格鉆頭，依次完成鉆孔、擴(kuò)孔，同時(shí)擴(kuò)孔后的螺紋底孔規(guī)格尺寸接近國(guó)標(biāo)推薦值上限，材質(zhì)上鉆孔鉆頭選用hss-co，擴(kuò)孔鉆頭選用硬質(zhì)合金，保證擴(kuò)孔以后螺紋底孔具有較高的表面粗糙度和圓度。

而且，所述的螺紋銑刀，主切削刃部分采用三刃形式，且三刃共面，該部分的直徑φd約為待加工零件a內(nèi)螺紋的公稱直徑的0.75～0.8；刀柄切削長(zhǎng)度l1約為待加工零件a內(nèi)螺紋深度的3倍；φd為刀柄加持外圓，具體值根據(jù)機(jī)床夾頭規(guī)格確定；l長(zhǎng)度根據(jù)待加工零件的具體形狀，既能加工零件又不和其他部位發(fā)生干涉。

而且，步驟⑶所述的銑削螺紋時(shí)分粗銑和精銑兩次加工，加工時(shí)采取高轉(zhuǎn)速低進(jìn)給，快冷卻的加工方式，切削軌跡為螺旋型，螺旋升距即為螺紋的螺距；粗銑以去量為主，由于刀具自身規(guī)格小而且刀柄長(zhǎng)，易折斷，應(yīng)避免大的吃刀量，防止刀具磨損折斷，可采取快進(jìn)給，兩次切削的方式；精銑保證精度，加工時(shí)進(jìn)一步提高主軸轉(zhuǎn)速，精銑后的螺紋具有非常高的表面粗糙粗和尺寸精度，保證螺紋的高精密要求，同時(shí)鈦合金自身具較強(qiáng)的韌性，加工后的螺紋會(huì)比理論值小，所以為保證加工后螺紋的配合特性，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況給與刀具補(bǔ)償。

而且，加工時(shí)應(yīng)保證冷卻液對(duì)內(nèi)螺紋加工時(shí)刀具的充分冷卻，提高刀具的耐用度和零件螺紋精度的一致性；冷卻液推薦選擇水基切削液，保證更好的冷卻效果。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是：

1、本發(fā)明鉆孔和擴(kuò)孔的鉆頭選用含鈷高速鋼和硬質(zhì)合金材質(zhì)，大幅提升孔類加工效率。同時(shí)采用擴(kuò)孔方式，保證了被加工零件孔較好尺寸精度和機(jī)床主軸非常高的形位精度，為后續(xù)螺紋銑削做好準(zhǔn)備。

2、本發(fā)明螺紋銑刀采用硬質(zhì)合金材質(zhì)，非全牙型，更有利于排屑，不會(huì)造成熱量積聚，保護(hù)刀刃的鋒利；選用硬質(zhì)合金材材質(zhì)，刀具具有更高的強(qiáng)度，防止加工大長(zhǎng)徑比零件時(shí)刀桿發(fā)生變形，使得刀具折斷或螺紋加工后規(guī)格不一致。而且即使刀具折斷，斷刃非常容易取出，不會(huì)造成零件的報(bào)廢。

3、本發(fā)明通過該技術(shù)方案可以將鉆孔與攻絲兩序合并，使零件加工實(shí)現(xiàn)一次裝夾，鉆孔和攻絲同時(shí)完成，保證零件的加工精度和加工效率，能夠滿足內(nèi)螺紋與其他加工基準(zhǔn)形位精度要求非常高的零件。

4、本發(fā)明涉及到了一種鈦合金細(xì)小螺紋孔的數(shù)控銑削方法，改變了傳統(tǒng)鈦合金人工攻絲的方法，采用數(shù)控加工提升螺紋的質(zhì)量和效率，成功解決了鈦合金大長(zhǎng)徑比細(xì)小螺紋孔的攻絲瓶頸問題，適合于高精度鈦合金零件細(xì)小孔的攻絲難題。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的螺紋銑削示意圖；

圖2a是螺紋銑刀示意圖；

圖2b是圖2a的右視圖；

圖3是螺紋銑削截面示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖詳細(xì)敘述本發(fā)明的實(shí)施例；需要說明的是，本實(shí)施例是敘述性的，不是限定性的，不能以此限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。

一種鈦合金細(xì)小螺紋孔的數(shù)控銑削方法(參見圖1)，采用鉆孔、擴(kuò)孔、銑削螺紋的工藝順序進(jìn)行加工，適合于小批量、高精度鈦合金零件的實(shí)際加工。

本發(fā)明加工方法的程序編制是：

⑴.將鈦合金零件a裝夾到數(shù)控設(shè)備的工作臺(tái)上，找正零件的加工基準(zhǔn)，確定加工零點(diǎn)。所述的數(shù)控設(shè)備為高精度三軸數(shù)控加工中心，主軸轉(zhuǎn)速可達(dá)到8000rpm，主軸具有高速穩(wěn)定性，跳動(dòng)量不大于0.005mm。

零件裝夾時(shí)，根據(jù)零件的實(shí)際情況選擇合適的裝夾方案，如回轉(zhuǎn)體可以采用三爪裝夾，方形體可以選用壓板等形式裝夾。加工設(shè)備選用高精度的三軸數(shù)控加工中心，機(jī)床系統(tǒng)推薦選用西門子840d。

⑵.選用現(xiàn)有成型鉆頭進(jìn)行螺紋底孔加工，鉆頭規(guī)格依照底孔推薦國(guó)標(biāo)進(jìn)行選型，加工時(shí)采用鉆孔+擴(kuò)孔的工藝方式。

保證零件a裝夾方式不變，選用不同規(guī)格鉆頭，依次完成鉆孔、擴(kuò)孔。即：先加工粗底孔，鉆頭材質(zhì)選用hss-co，鉆頭規(guī)格比下序擴(kuò)孔鉆頭小0.3mm左右；選取擴(kuò)孔鉆頭加工螺紋孔的底孔至國(guó)標(biāo)要求尺寸，擴(kuò)孔鉆頭材質(zhì)選用硬質(zhì)合金，加工是采用高轉(zhuǎn)速(＞6000rpm),低進(jìn)給的方式加工，保證加工后的螺紋底孔具有非常好的表面粗糙度和內(nèi)孔圓度。

⑶.擴(kuò)孔后，保持零件夾緊方式不變，換取特殊定制的螺紋銑刀，進(jìn)行內(nèi)螺紋加工。所述的螺紋銑刀1，如圖2所示，主切削刃部分采用三刃形式，且三刃共面，該部分的直徑φd約為待加工零件a內(nèi)螺紋的公稱直徑的0.75～0.8，刀柄切削長(zhǎng)度l1約為待加工零件a內(nèi)螺紋深度的3倍。φd為刀柄加持外圓，具體值根據(jù)機(jī)床夾頭規(guī)格確定。l長(zhǎng)度根據(jù)待加工零件的具體形狀，既能加工零件又不和其他部位發(fā)生干涉。

采用圖3所示的加工軌跡進(jìn)行螺紋銑削加工，該銑削螺紋時(shí)分粗銑和精銑兩次加工，保證了螺紋的加工精度。由于鈦合金材質(zhì)的變形系數(shù)小，切削溫度高，單位面積上的切削力大，所以加工時(shí)采取高轉(zhuǎn)速低進(jìn)給，快冷卻的加工方式，保護(hù)刀具。為提高螺紋規(guī)格的一致性，銑削螺紋時(shí)采取先粗后精的加工方式，保證零件螺紋規(guī)格的一致性，同時(shí)也便于排出切屑。

銑削螺紋時(shí)分粗銑和精銑兩次加工，加工時(shí)采取高轉(zhuǎn)速低進(jìn)給，快冷卻的加工方式，切削軌跡為螺旋型，螺旋升距即為螺紋的螺距。粗銑以去量為主，由于刀具自身規(guī)格小而且刀柄長(zhǎng)，易折斷，應(yīng)避免大的吃刀量，防止刀具磨損折斷，可采取快進(jìn)給，兩次切削的方式；精銑保證精度，加工時(shí)進(jìn)一步提高主軸轉(zhuǎn)速，精銑后的螺紋具有非常高的表面粗糙粗和尺寸精度，保證螺紋的高精密要求。同時(shí)鈦合金自身具較強(qiáng)的韌性，加工后的螺紋會(huì)比理論值小，所以為保證加工后螺紋的配合特性，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況給與刀具補(bǔ)償。

此外，加工時(shí)應(yīng)保證冷卻液對(duì)內(nèi)螺紋加工時(shí)刀具的充分冷卻，提高刀具的耐用度和零件螺紋精度的一致性。冷卻液推薦選擇水基切削液，以便于保證更好的冷卻效果。

本實(shí)施案例非常適合于螺紋規(guī)格＜m3，長(zhǎng)徑比＞2.5的鈦合金內(nèi)螺紋孔的加工，成功解決了大長(zhǎng)徑比細(xì)小螺紋孔的攻絲的難題。通過與手動(dòng)攻絲的前后對(duì)比，加工效率提升6-8倍，加工螺紋的質(zhì)量一致性大幅提升，絲錐折斷的概率大幅降低，對(duì)于該類型零件的加工具有非常高的參考價(jià)值和依據(jù)。