钛合金小直径螺纹攻丝研究

钛合金是一种具有高强度、耐腐蚀、耐热等特点的金属材料，攻丝困难。笔者以TC4钛合金为例，在手工攻丝的条件下，从丝锥材料、丝锥结构、螺纹底孔、冷却液四个方面研究提高钛合金小直径螺纹攻丝效率的方法。

为获取某种特定类型的船舶领域，需要对区域内船舶进行分类，将相同类型的船舶归为一类。则某一特定类型的船舶周围船舶距离最近时的相对位置为

1　钛合金攻丝影响因素

一般而言，影响钛合金小直径螺纹攻丝的因素主要有四个方面。

（1）丝锥材料。由于钛合金强度高，韧性好，化学活性高，因此丝锥材料应具有以下特质：足够高的硬度、强度、刚性和耐磨性，与钛合金的亲和能力要差［1-2］。

（3）地方食品中检出1株金黄色葡萄球菌，检出率2.22%，这是本地区经常发生食物中毒的病菌之一，应引起高度重视，以防食物中毒发生。

不同普通丝锥结构试验情况见表3、表4。

（3）螺纹底孔。钛合金回弹量大，加工螺纹底孔时加大钻头直径，可加工出满足螺纹公差要求和螺纹连接强度要求的底孔，以利于减小切削余量，降低攻丝扭矩，避免丝锥折断［7］。

由表7可见，随着螺纹底孔的增大，每个螺纹孔的平均加工时间有显著缩短，当底孔加工到公差上限时，效率提高近1倍。攻丝完成后，螺纹底孔及螺纹中径会有一定的回弹量，导致螺纹底孔及中径偏小。针对这个现象，又做了对比试验，最终得出小径收缩量的变化，如图4所示。由图4可见，小径越大，余量越小，收缩量就越小；丝锥越锋利，容屑空间越大，去除材料越方便，收缩量也就越小。因此，底孔尽可能加工到公差上限，考虑攻丝后的收缩率，可适当增大螺纹底孔直径，如底孔直径由2.5 mm增大为2.6 mm，则加工余量减小50%多，假设一副丝锥去除余量一定，则丝锥耐用度将大幅提高，加工效率也将明显提升。

由表6可见，润滑比冷却更重要，特别是深孔加工时，要求攻丝液具有较强的抗挤压能力，加工过程中不能被挤出，这样才能保证丝锥切入和退出时比较顺畅。

2　试件准备

老年脑卒中患者出院后，往往还需长时间卧床，并且需要居家进行康复锻炼，但很大患者受到担忧预后、行动受限等因素影响，积极性不足，心理状况不佳，更使得恢复效率和生活质量下降。压疮是脑卒中卧床患者常见并发症，这也和老年人机体功能弱、皮下脂肪少、营养不良等因素相关。既往此类患者接受的基础护理，并没有在患者出院后进行干预的手段，使得护理服务失去了延伸性、针对性，而此类患者却非常需要一种高效的护理手段，将优质的护理延伸至院外到患者的家庭，帮助患者提高压疮的预防意识，使家属掌握压疮的预防和应对方法，帮助患者改善心理状态、营养状况，更加系统的进行阶段性康复锻炼。

 

表1　丝锥结构及用途

  

结构 特点 用途（1） 螺旋槽；（2）可攻丝至盲孔的最下部；（3）切屑不会残留；（4）进入底孔容易；（5）有良好的切削性（1）切屑呈连续卷曲状的材料；（2） 盲孔；（3）内壁带轴向切槽的孔（1）刃倾角槽；（2）切屑从前方排出；（3）无切屑堵塞状况；（4）抗折损强度大；（5） 切削锋利（1）切削呈连续卷曲状的材料；（2） 通孔；（3）内壁带轴向切槽的孔；（4） 高速加工（1）利用塑性原理加工内螺纹；（2）无切屑排出；（3）内螺纹精度稳定；（4）抗折损强度大（1）延伸性良好的材料；（2） 通孔、盲孔兼用（1）高硬度加工材料；（2）易引起刀具磨损的材料；（3）切屑呈粉末状的材料；（4）攻丝深度短的通孔、盲孔（1） 直槽；（2）刃部强度大；（3）切削锥长度选择容易；（4） 复磨方便

3 试验情况及分析

3.1　丝锥材料

不同丝锥材料试验情况见表2。

“一带一路”项目建设中，金融发挥着十分重要的作用，金融不仅能够实现资源配置的优化，还可发挥杠杆作用，合理调节市场经济，在短期内快速聚集资金，为相关行业的发展奠定基础。但是，我国金融支持与合作还面临着很多的风险，这些均会影响金融支持与合作，使得金融行业内的不稳定因素增加，为“一带一路”项目建设金融支持与合作带来较大的风险与挑战。

不同攻丝液试验情况见表6。

  

▲图1 短刃瓣丝锥

  

▲图2 跳牙丝锥

  

▲图3 试件

 

表2　不同丝锥材料试验情况

  

丝锥材料 加工数量单个用时/min 实际工况说明高速钢 2 15 攻丝时发出吱吱声，丝锥极易抱死折断钴高速钢 ＞50 8 攻丝时感觉比较顺畅，切削力不大，一次可进近半个螺距才回退普通针对钛合金的高速钢 23 8 攻丝时感觉比较顺畅，切削力不大，一次可进近半个螺距才回退硬质合金 3 13 攻丝时尖叫声较大，切入困难，需经常退刀，丝锥容易抱死，攻丝困难

3.2　普通丝锥结构

（2）丝锥结构。丝锥结构一般有螺旋槽丝锥、螺尖丝锥、挤压丝锥和直槽丝锥等，各种丝锥结构的特点和用途见表1。针对钛合金攻丝，特殊结构的丝锥有短刃瓣丝锥、跳牙丝锥、短校准段丝锥等［3-6］，其中短刃瓣丝锥比较容易制作，如图1所示，跳牙丝锥如图2所示。

 

表3　不同普通丝锥结构通孔试验情况

  

丝锥结构 加工数量单个用时/min 实际工况说明M3直槽丝锥 24 8 力矩比45号钢攻丝大M3螺旋槽丝锥 19 10 比直槽丝锥力矩小，但退出时力矩很大，比较费时费力M3螺尖丝锥 36 8 力矩与螺旋槽丝锥相当

 

表4　不同普通丝锥结构盲孔试验情况

  

丝锥结构 加工数量 单个用时/min M3直槽丝锥 29 10 M3螺旋槽丝锥 26 9 M3螺尖丝锥 32 12

由表3、表4可见，加工通孔时螺尖丝锥具有明显优势，无论加工数量还是时间都为最优；而加工盲孔时螺尖丝锥和螺旋槽丝锥单个螺纹孔加工时间相差不多，分析原因为试件中的螺纹孔深度较浅，因此螺旋槽丝锥的排屑优势并不明显。

3.3　特殊丝锥结构

特殊丝锥结构试验情况见表5。

 

表5　特殊丝锥结构试验情况

  

丝锥结构 加工数量单个用时/min 实际工况说明M3跳牙丝锥 2 12 相比普通丝锥力矩偏小，未感觉力矩变化即突然折断M3短刃瓣丝锥 47 7 相比普通丝锥，力矩很小，通孔攻一次即可保证螺纹塞规通过M3短校准丝锥 13 10 相比普通丝锥力矩较小

由表5可见，特殊结构丝锥相比普通丝锥，加工螺纹数量均有提高，其中短刃瓣丝锥提高最明显。短刃瓣丝锥加工过程中切削力减小，攻丝后合格率提高，加工时间缩短。

试验采用厚度为8 mm的TC4钛合金板，钛合金板外形尺寸为150 mm×100 mm，M3螺纹底孔直径为2.46～2.59 mm［9-10］。 试件如图3所示。

3.4　攻丝液

由表2可见，钴高速钢丝锥加工螺孔数量最多，且攻丝时间最短，针对钛合金材料的高速钢丝锥次之，普通丝锥则不适合加工钛合金。

 

表6　不同攻丝液试验情况

  

攻丝液 加工数量单个用时/min 实际工况说明乳化液 — — 吱吱作响，无法完成攻丝油、酒精混合 4 21 润滑不足，力矩大，攻进一定深度后随切屑排出，作用力减小，有吱吱声重载攻丝油 ＞10 12 润滑较好，攻丝油不易流失,攻丝顺畅蓖麻油、煤

（4）切削液。钛合金回弹量大，导致攻丝时接触面积大、摩擦力大，因此散热和润滑成为制约攻丝质量和效率的关键因素之一［8］。

本系统选用DAVICOM公司研发的DM9000单芯片快速以太网控制器,具备一个10/100 Mbit/s自适应的 PHY 和4K DWORD 值的SRAM,提供DMA来简化对内部存储器的访问,能够实现全双工模式。以太网控制器与各模块的电路设计原理图如图2所示。

3.5　螺纹底孔

不同螺纹底孔试验情况见表7。

1.管理模式陈旧，难以满足规模化、产业化的现代畜牧业发展需要。一方面，随着我国市场经济逐步深化，散养户一年到头不但没有经济效益，而且抵御风险能力差，一旦出现生猪市场不景气就有可能亏本，这样就迫使农村很大一部分农民宁愿外出打工也不愿养猪，结果导致农村散养户锐减，传统的千家万户散养模式正在瓦解。另一方面，随着人们物质生活水平的日益提高，人们对肉类（在我国主要指猪肉）食品需求量不断扩大，现代生猪生产的任务愈来愈重，从而造就了越来越多的规模饲养户。

 

表7　不同螺纹底孔试验情况

  

M3螺纹底孔直径/mm加工数量单个用时/min 实际工况说明2.46～2.51 ＞10 15 力矩很大，攻丝费力，容易抱死折断2.51～2.56 ＞10 12 能完成攻丝，一次攻成率不高，低于30%2.56～2.6 ＞30 7 力矩明显减小，一次攻成率高，可达40%～60%

  

▲图4 小径收缩量变化图

4　结论

针对钛合金小直径螺纹进行加工试验，得出结论。

（1）丝锥材料选取钴高速钢丝锥，耐用度较好。

（2）对于通孔螺纹或长径比小于2的盲孔螺纹，螺尖丝锥有较好的加工效率。对于长径比大于2的盲孔螺纹，螺旋槽丝锥加工效率较高。

（3）短刃瓣丝锥可以有效减小攻丝的切削力，提高攻丝效率，提高丝锥耐用度。

（4）攻丝时选用润滑性好的攻丝油，可以减小切削力，提高攻丝效率。

（5）小直径螺纹攻丝时，底孔越大，效率越高，丝锥耐用度就越高。钛合金攻丝后，小径和中径会收缩，余量越大则收缩量越大。对于6H螺纹，推荐底孔直径如下：M2螺纹为 1.65～1.7 mm，M2.5螺纹为 2.1～2.15 mm，M3螺纹为 2.55～2.6 mm。

参考文献

［1］ 任红军，鞠伟，张俊霞.钛合金攻丝技术及丝锥改进［J］.机械制造，2005，43（3）:55-57.

［2］ 鲍秀森.钛及钛合金的切削加工［J］.机械制造，2000，38（2）:42-44.

［3］ 苟琪.振动攻丝螺纹［J］.机械制造，1998，36（2）:18-19.

［4］ 张勇，颜德.钛合金材料小直径螺纹盲孔攻丝技术［J］.国防制造技术，2011（1）:26-29.

［5］ 顾成军，袁安富.钛合金小直径盲孔攻丝加工［J］.机械设计与制造，2000（6）：60-61.

［6］ 韩荣第，于启勋.难加工材料切削加工［M］.北京：机械工业出版社，1996.

［7］ 孟少农.机械加工工艺手册［M］.北京：机械工业出版社，1991.

［8］ 陈魁.试验设计与分析［M］.2版.北京：清华大学出版社，2005.

［9］ 李企芳.难加工材料的加工技术［M］.北京：北京科学技术出版社，1992.

［10］傅玉灿.难加工材料高效加工技术［M］.西安：西北工业大学出版社，2010.