摘 要 鈦合金不同于其它金屬，其自身的特性使鈦合金管接頭的螺紋加工成為了鈦合金加工工序中最困難的部分。本文針對(duì)鈦合金的金屬特點(diǎn)和加工特性進(jìn)行分析，提出通過對(duì)鈦合金加工刀具的選擇和加工工藝的改進(jìn)實(shí)現(xiàn)對(duì)鈦合金管接頭的螺紋高精度的加工。

　　關(guān)鍵詞 鈦合金；螺紋加工；攻絲；刀具；工藝

　　0引言

　　鈦合金管接頭是液壓系統(tǒng)中連接管路或?qū)⒐苈费b在液壓元件上的零件，這是一種在流體通路中能裝拆的連接件的總稱。管接頭是管道與管道之間的連接工具，是元件和管道之間可以拆裝的連接點(diǎn)。在管件中充當(dāng)著不可或缺的重要角色，它是液壓管道的兩個(gè)主要構(gòu)成部分之一。鈦合金是一種以鈦金屬元素為基礎(chǔ)加入其它金屬元素組成的合金。鈦合金作為一種特殊的材料，因其質(zhì)量輕，高強(qiáng)度、高耐熱度和高耐腐蝕度等特性在航空工業(yè)領(lǐng)域受到廣泛的使用。尤其是飛機(jī)和火箭的航天器的制造中，鈦合金作為重要材料被應(yīng)用，使其特性得到充分的發(fā)揮。但是，對(duì)于鈦合金的機(jī)械加工，其較差的加工性能，直接影響著鈦合金零件產(chǎn)品的加工質(zhì)量和加工效率，尤其在螺紋的加工工藝方面，存在相當(dāng)大的困難。本文針對(duì)鈦合金的材料加工特點(diǎn)進(jìn)行深入研究，探討適合鈦合金螺紋加工的工藝，解決鈦合金攻絲工序中的難題。

　　鈦合金的導(dǎo)熱性能低的特性直接導(dǎo)致其散熱性不好，在對(duì)其進(jìn)行螺紋的加工操作時(shí)，對(duì)溫度的發(fā)散和冷卻表現(xiàn)很差，導(dǎo)致因加工后的回彈量大而產(chǎn)生變形。而且對(duì)加工刀具的刃口磨損厲害，降低刀具的使用壽命。另外鈦合金的變形系數(shù)小的特點(diǎn)直接導(dǎo)致刀具損耗的加大。其化學(xué)活性大的特點(diǎn)容易在加工產(chǎn)生高溫的情況下同其它金屬材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，造成對(duì)刀具和絲錐的粘結(jié)，產(chǎn)生“咬刀”的現(xiàn)象。為了增加鈦金屬元素的強(qiáng)度，在純鈦中添加合金元素形成鈦合金。鈦合金的類型有三種：一種是鈦合金，以TA來表示；一種是鈦合金，以TB來表示；還有一種是+鈦合金，以TC來表示。+鈦合金屬于雙相合金，使用最為廣泛，是航空工業(yè)領(lǐng)域中重要的鈦合金原料。鈦合金具有良好的金屬性能特點(diǎn)，具體表現(xiàn)在：其強(qiáng)度高，其密度較小，但是強(qiáng)度卻遠(yuǎn)大于許多合金鋼；其耐熱性好，耐熱強(qiáng)度高于鋁合金的幾百倍，具有良好的熱穩(wěn)定性；其低溫性能好，在超低溫條件下，仍然具有良好的性能；其耐腐蝕性好，其對(duì)酸、堿、潮濕、氯化物等抵抗力很強(qiáng)；其化學(xué)活性大，能夠與空氣中的氧、氮、碳等多種化學(xué)元素發(fā)生反應(yīng)；其導(dǎo)熱性能低，其導(dǎo)熱系數(shù)遠(yuǎn)低于鐵、鋁等金屬。

　　鈦合金螺紋加工多使用錯(cuò)齒絲錐進(jìn)行攻絲操作，即將絲錐的刀齒每間隔一個(gè)就去掉一個(gè)，呈交錯(cuò)排列，使加工件和絲錐只有單面進(jìn)行接觸以減少相互間的摩擦，降低因摩擦產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩。這樣可有效的預(yù)防絲錐被卡死或者損壞，從而使螺紋加工的質(zhì)量提高。使用這種錯(cuò)齒絲錐可以使切削厚度增加一倍且深度大于冷作硬化層，切削厚度的增加直接導(dǎo)致絲錐齒切削力的增加，但是對(duì)于切削的排屑來講更容易了一些，使摩擦力減小，絲錐和切屑的粘連度降低，從而提高絲錐的耐用度和螺紋精度。在錯(cuò)齒絲錐的設(shè)計(jì)上要注意最終的齒槽數(shù)為奇數(shù)，以減少齒刃的受力。在鈦合金材料的螺紋加工上，使用錯(cuò)齒絲錐，可有效的保持攻絲的穩(wěn)定性，提高螺紋精度。對(duì)于鈦合金材料的螺紋加工，推薦使用高速鋼絲錐。這種材料制成的絲錐韌性和抗變形性都很高，同時(shí)還具有很好的耐磨性。對(duì)于鈦合金材料的攻絲，可先采用高速鋼絲錐進(jìn)行初步的攻絲，再對(duì)螺孔采用硬質(zhì)合金絲錐校正。隨著對(duì)刀具材料的深入研究，一定會(huì)有更加合適的材料制成絲錐對(duì)鈦合金的螺紋進(jìn)行更好的加工。

　　螺紋底孔的增大可以使加工時(shí)產(chǎn)生的切削力和熱度得到有效的降低。鈦合金的管材強(qiáng)度較大，增加螺紋底孔的直徑的具體額度的前提條件在于對(duì)螺紋接觸率的要求和螺紋頭數(shù)的具體數(shù)量。從加工工藝方面來看，可適當(dāng)將螺紋內(nèi)徑要求增大一些，這樣可使螺紋牙高有所減小。適當(dāng)加大螺紋的直徑，對(duì)鈦合金等特殊材料的攻絲尤其適合。雖然使螺紋接觸率降低但是螺紋的連接因?yàn)槠溟L(zhǎng)度的增加仍然穩(wěn)固可靠。為了預(yù)防絲錐在加工中因壓力過大而折斷，可選擇采用機(jī)床攻絲的加工工藝。

　　3.1切削速度與刀具的控制

　　因?yàn)殁伜辖鸩牧系慕饘偬匦裕詫?duì)加工時(shí)的切削速度進(jìn)行控制，使其保持在較小速度的切削，更有利于螺紋加工工作的進(jìn)行。但是注意速度也不能過小，一般保持在每分鐘速度在200mm～300mm為宜。在進(jìn)行鈦合金的螺紋加工時(shí)，要考慮刀具的幾何尺寸。合適的前角的選擇，可以是削刃的強(qiáng)度增加，提高刀具的耐久性；合適的大后角的選擇有利于加工時(shí)的排屑。在對(duì)鈦合金管材進(jìn)行深孔的攻絲工作是，可以采用減少容屑槽數(shù)量的方法來增大容屑空間，增強(qiáng)絲錐的排屑能力。

　　3.2絲錐夾頭與冷卻液控制

　　在使用機(jī)床進(jìn)行攻絲的時(shí)候需要使用專門的絲錐夾頭，再結(jié)合扳手攻絲。對(duì)于鈦合金材料的螺紋加工，其螺紋尾扣通常要比標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度長(zhǎng)一些。最好設(shè)計(jì)退刀槽，這樣即使絲錐攻絲到底部的時(shí)候也不會(huì)產(chǎn)生崩刃現(xiàn)象。 可選擇具有良好潤(rùn)滑功能的活性高的冷卻液對(duì)絲錐進(jìn)行直接的冷卻作用，以絲錐加工過程中產(chǎn)生的溫度過高使絲錐和切屑產(chǎn)生粘連，影響絲錐的加工速度和加工精度。推薦采用以合適比例進(jìn)行配比的油酸、硫化油和煤油的混合液用以冷卻絲錐。也可選擇采用F43切削油，同樣可以達(dá)到理想的冷卻效果。在對(duì)鈦合金材料的螺紋加工時(shí)，可開辟冷卻槽于絲錐的刃背上，以確保冷卻也能夠順暢的到達(dá)削刃。

　　4結(jié)論

　　綜上所述，對(duì)于鈦合金管接頭的螺紋加工，首先要充分了解鈦合金材料的金屬特點(diǎn)及其加工特性，以針對(duì)其特性采用合適的絲錐設(shè)計(jì)和絲錐材料的選擇。其次要采取合適有效的加工工藝，在加工中對(duì)鈦合金材料的弱點(diǎn)進(jìn)行有效的規(guī)避。通過刀具和加工工藝雙方面的配合，提高鈦合金的螺紋加工精度和加工速度。隨著金屬材料的深入研究和加工工藝的發(fā)展，必將會(huì)有更好的鈦合金加工工藝出現(xiàn)。

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