鈦合金加工鉆削和攻絲的工藝分析

鈦合金即在工業(yè)純鈦中加入合金元素，以提高鈦的強(qiáng)度。鈦合金可分為三種:α鈦合金，α合金和a+β鈦合金。α+β鈦合金，如TC4(Ti一6A1一4V)，這類(lèi)合金組織穩(wěn)定，高溫變形性能、韌性、塑性較好，能進(jìn)行淬火和時(shí)效處理使合金強(qiáng)化，是航空業(yè)重要的原材料。鈦合金的性能特點(diǎn)，主要表現(xiàn)在:
a)比強(qiáng)度高。鈦合金密度小(4.4 kg/m3)，重量輕，其比強(qiáng)度卻大于超高強(qiáng)度鋼。
b)熱強(qiáng)性高。鈦合金熱穩(wěn)定性好，在300℃一500℃條件下，其強(qiáng)度約比鋁合金高10倍。
c)化學(xué)活性大。鈦的化學(xué)活性大，與空氣中的0, N, CO,水蒸氣等產(chǎn)生強(qiáng)烈的化學(xué)反應(yīng)，在鈦合金表面易形成TiC及TiN硬化層。
d)導(dǎo)熱性差。鈦合金導(dǎo)熱性差，鈦合金TC4在20℃時(shí)的熱導(dǎo)率X=16.8 W/m.℃，導(dǎo)熱系數(shù)是0.036。

由于鈦合金導(dǎo)熱系數(shù)低，僅是鋼的114,鋁的1113,銅的1125,因而散熱慢，不利于熱平衡，特別是在鉆孔和攻絲加工過(guò)程中，散熱和冷卻效果很差，在切削區(qū)形成高溫，加工后回彈大，造成鉆頭和絲錐扭矩增大，刃口磨損快，耐用度降低。同時(shí)，由于鈦合金變形系數(shù)小于或接近于1，這是鈦合金加工時(shí)的一個(gè)顯著特點(diǎn)。因此，切屑在前刀面上滑動(dòng)摩擦的路程加大，加速刀具磨損。此外，鈦合金化學(xué)活性高，在高溫高壓下加工，與刀具材料起反應(yīng)，形成溶敷，擴(kuò)散而成合金，造成粘刀具，切屑不易排除，往往產(chǎn)生鉆頭被咬住、扭斷鉆頭等現(xiàn)象。

通過(guò)對(duì)鈦合金加工特性的分析，了解了影響鈦合金鉆削加工的因素，即在加工過(guò)程中及易出現(xiàn)燒刀、斷鉆、刀具磨損快等間題。因此，著重對(duì)鉆頭材料、鉆頭幾何參數(shù)、鉆削用量以及冷卻液等進(jìn)行了研究，并較好地解決了這一間題。鉆頭材料應(yīng)滿(mǎn)足以下要求:
a)足夠的硬度。鉆頭和絲錐的硬度必須大于鈦合金的硬度。
b)足夠的強(qiáng)度和韌性。由于鉆頭和絲錐在加工鈦合金時(shí)承受很大的扭轉(zhuǎn)力和切削力。因此，必須有足夠的強(qiáng)度和韌性。
C)足夠的耐磨性。由于鈦合金韌性好，加工時(shí)切削刃要鋒利，因此刀具材料必須有足夠的抵抗磨損能力，這樣才能減少加工硬化。
d)刀具材料與鈦合金親合能力要差。由于鈦合金化學(xué)活性高，因此要求刀具材料和鈦合金親合能力要差，以免形成溶敷，擴(kuò)散而成合金，造成粘刀、斷鉆等現(xiàn)象。

綜上所述，經(jīng)過(guò)對(duì)常用的刃具材料W18C二4V,硬質(zhì)合金(YG8)、W6Mo5C二4V3Al, W12C二4V4Mo和W2Mo9C二4VCo8等制造的鉆頭和絲錐進(jìn)行試驗(yàn)分析，結(jié)果表明由材料W2Mo9Cr4VCo8制造的鉆頭和絲錐加工鈦合金時(shí)刃口鋒利、磨損小，效率有了顯著的提高，是比較理想的刃具材料。W2Mo9Cr4VCo8屬于高速鋼的一種，用該材料制造的鉆頭和絲錐之所以適合加工鈦合金，與該材料的化學(xué)成分有關(guān)(材料化學(xué)成分見(jiàn)表幼。該材料含有7. 5%-8. 5%的金屬元素鉆。鉆的主要作用是能加強(qiáng)二次硬化的效果，提高紅硬性和熱處理后的硬度，同時(shí)，具有良好的散熱性。因此，含鉆高速鋼具有高的切削加工件能。