本發明涉及鈦合金精密加工技術領域，尤其是一種鈦合金細小螺紋孔的數控銑削方法。

背景技術：

鈦合金具有強度高、密度小、韌性和抗蝕性能好等優點，廣泛應用于航空、航天和醫療等行業。但是鈦合金也有自身缺陷，如工藝性能差，切削困難。

當前針對鈦合金常規切削性能的研究已經非常成熟，相應車削和銑削刀具的種類也非常完備，但針對于細小螺紋孔攻絲，尤其是規格尺寸＜m3，長徑比＞2.5d的內螺紋一直是行業的瓶頸問題，國內外知名的刀具廠商也沒有相應成功的案例進行參考。

產生該瓶頸問題的主要原因是：加工細小螺紋孔的絲錐自身強度低，同時鈦合金變形系數小，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，絲錐磨損快，需頻繁更換，但選用硬質合金絲錐時，絲錐易崩刃和折斷，且斷刃不易取出，嚴重造成零件報廢，而且加工孔還存在排屑堵塞的問題。

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

技術實現要素：

本發明的目的在于彌補現有技術的不足之處，提供一種針對于螺紋規格＜m3，長徑比＞2.5的鈦合金細小螺紋孔的數控銑削方法。

本發明的目的是通過以下技術手段實現的：

一種鈦合金細小螺紋孔的數控銑削方法，其特征在于：包括以下步驟：

⑴.將鈦合金零件a裝夾到數控設備的工作臺上，并夾緊找正；

⑵.選用現有成型鉆頭進行螺紋底孔加工，鉆頭規格依照底孔推薦國標進行選型，加工時采用鉆孔+擴孔的工藝方式；

⑶.擴孔后，保持零件夾緊方式不變，換取特殊定制的螺紋銑刀，進行內螺紋加工。

而且，步驟⑴所述的數控設備為高精度三軸數控加工中心，主軸轉速可達到8000rpm，主軸具有高速穩定性，跳動量不大于0.005mm。

而且，步驟⑵所述的鉆孔和擴孔時，保證零件a裝夾方式不變，選用不同規格鉆頭，依次完成鉆孔、擴孔，同時擴孔后的螺紋底孔規格尺寸接近國標推薦值上限，材質上鉆孔鉆頭選用hss-co，擴孔鉆頭選用硬質合金，保證擴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內螺紋的公稱直徑的0.75～0.8；刀柄切削長度l1約為待加工零件a內螺紋深度的3倍；φd為刀柄加持外圓，具體值根據機床夾頭規格確定；l長度根據待加工零件的具體形狀，既能加工零件又不和其他部位發生干涉。

而且，步驟⑶所述的銑削螺紋時分粗銑和精銑兩次加工，加工時采取高轉速低進給，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，由于刀具自身規格小而且刀柄長，易折斷，應避免大的吃刀量，防止刀具磨損折斷，可采取快進給，兩次切削的方式；精銑保證精度，加工時進一步提高主軸轉速，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，同時鈦合金自身具較強的韌性，加工后的螺紋會比理論值小，所以為保證加工后螺紋的配合特性，應根據實際情況給與刀具補償。

而且，加工時應保證冷卻液對內螺紋加工時刀具的充分冷卻，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。

本發明的優點和積極效果是：

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

2、本發明螺紋銑刀采用硬質合金材質，非全牙型，更有利于排屑，不會造成熱量積聚，保護刀刃的鋒利；選用硬質合金材材質，刀具具有更高的強度，防止加工大長徑比零件時刀桿發生變形，使得刀具折斷或螺紋加工后規格不一致。而且即使刀具折斷，斷刃非常容易取出，不會造成零件的報廢。

3、本發明通過該技術方案可以將鉆孔與攻絲兩序合并，使零件加工實現一次裝夾，鉆孔和攻絲同時完成，保證零件的加工精度和加工效率，能夠滿足內螺紋與其他加工基準形位精度要求非常高的零件。

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

附圖說明

圖1是本發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。

具體實施方式

下面結合附圖詳細敘述本發明的實施例；需要說明的是，本實施例是敘述性的，不是限定性的，不能以此限定本發明的保護范圍。

一種鈦合金細小螺紋孔的數控銑削方法(參見圖1)，采用鉆孔、擴孔、銑削螺紋的工藝順序進行加工，適合于小批量、高精度鈦合金零件的實際加工。

本發明加工方法的程序編制是：

⑴.將鈦合金零件a裝夾到數控設備的工作臺上，找正零件的加工基準，確定加工零點。所述的數控設備為高精度三軸數控加工中心，主軸轉速可達到8000rpm，主軸具有高速穩定性，跳動量不大于0.005mm。

零件裝夾時，根據零件的實際情況選擇合適的裝夾方案，如回轉體可以采用三爪裝夾，方形體可以選用壓板等形式裝夾。加工設備選用高精度的三軸數控加工中心，機床系統推薦選用西門子840d。

⑵.選用現有成型鉆頭進行螺紋底孔加工，鉆頭規格依照底孔推薦國標進行選型，加工時采用鉆孔+擴孔的工藝方式。

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

⑶.擴孔后，保持零件夾緊方式不變，換取特殊定制的螺紋銑刀，進行內螺紋加工。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內螺紋的公稱直徑的0.75～0.8，刀柄切削長度l1約為待加工零件a內螺紋深度的3倍。φd為刀柄加持外圓，具體值根據機床夾頭規格確定。l長度根據待加工零件的具體形狀，既能加工零件又不和其他部位發生干涉。

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

銑削螺紋時分粗銑和精銑兩次加工，加工時采取高轉速低進給，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，由于刀具自身規格小而且刀柄長，易折斷，應避免大的吃刀量，防止刀具磨損折斷，可采取快進給，兩次切削的方式；精銑保證精度，加工時進一步提高主軸轉速，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。同時鈦合金自身具較強的韌性，加工后的螺紋會比理論值小，所以為保證加工后螺紋的配合特性，應根據實際情況給與刀具補償。

此外，加工時應保證冷卻液對內螺紋加工時刀具的充分冷卻，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。

本實施案例非常適合于螺紋規格＜m3，長徑比＞2.5的鈦合金內螺紋孔的加工，成功解決了大長徑比細小螺紋孔的攻絲的難題。通過與手動攻絲的前后對比，加工效率提升6-8倍，加工螺紋的質量一致性大幅提升，絲錐折斷的概率大幅降低，對于該類型零件的加工具有非常高的參考價值和依據。