鈦合金鉆鉸削孔加工試驗

趙超改，周竹青，段天旭

（山西北方機械制造有限責任公司，山西 太原 030009）

引言

本次鉆、鉸削孔試驗從鉆頭材料的選取、鉆尖的磨削角度、鉆削過程中的排屑情況、加工過程中切削參數的選取等幾方面開展切削加工試驗，以加工深為60 mm 的Φ14H8mm 孔為主，共完成了8 種組合的鉆削試驗。

1 刀具的選取

試驗過程中鉆頭材料主要選取了普通高速鋼、含Co 高速鋼、硬質合金三種材料進行試驗，鉆尖的磨削角度選取了普通麻花鉆的標準角度120°及加工鈦合金的優選角度135°進行排屑情況的對比，試驗用刀具材料、幾何參數見表1。

表1 鉆、鉸削孔試驗用刀具明細表

2 切削參數的選取

在鈦合金的鉆削過程中，應采取較低的切削速度，以免切削溫度過高；進給量應適中，進給量過大易引起燒刀現象，推薦主軸轉速n=300～450 r/min，進給量f=0.05～0.15 mm/r。

3 試驗組合

本次試驗對孔Φ14H8 的加工共開展8 種組合的切削試驗，試驗組合見表2。

表2 鉆、鉸削孔試驗組合

4 試驗結果

試驗過程中排屑設定情況及加工情況見表3。

表3 鉆、鉸削孔加工情況記錄表

5 試驗分析

5.1 孔1 與孔2 的加工分析

從孔1、2 的加工情況可看出，當切削參數按“高轉速、低進給”選取時，無論刀具材料選取普通高速鋼還是含Co 高速鋼，加工過程都會生成長而薄的切屑，且會纏繞在刀具上，將大部分熱量傳導到鉆尖處，導致出現燒刀現象（切屑形狀見圖1）。

圖1 孔1、2 加工過程圖片

5.2 孔3 與孔4 的加工分析

為了讓切屑斷開，且順利排出，在孔3、4 加工過程中，切削參數按“低轉速、低進給”設定，鉆孔過程中排屑設定情況由原來的鉆5 mm 抬刀排屑調整為鉆2 mm，且為了增強鉆頭切削部分的強度和剛度，并使切削刃厚度變厚，增大進刀抗力，將刀尖角度由普通鉆頭的120°加大到135°，從加工情況可看出，鐵屑可斷開，但排屑仍困難，加工過程中需暫停程序，進行手動排屑，手動排屑后再次進行鉆削，可完成孔的加工，但加工效率低，由于切屑排不出，鉆削過程中內孔表面一直受切屑的擠壓，表面質量不是太好，加工情況見圖2。

圖2 孔3、4 加工過程圖片

5.3 孔5 與孔6 的加工分析

孔5、6 的加工（見圖3）在孔3、4 的基礎上將鉆頭材料調整為硬質合金進行鉆屑，且將進給量由0.05 mm/r 依次調高到0.10 mm/r、0.15 mm/r，開始鉆削加工時，鐵屑成卷曲條狀排出，鉆至深為20 mm后切屑呈碎屑，堆積在孔內，在抬刀排屑時將切屑帶出孔外，進給量調高至0.15 時加工情況基本不變，可見鈦合金鉆削加工切削參數應按照“低轉速，高進給”來設定。

圖3 孔5、6 加工過程圖片

5.4 孔7 與孔8 的加工分析

為驗證鈦合金鉆削深孔時鉆頭的穩定性，孔7、8 加工時省去可擴孔工序，鉆完底孔后直接鉸削加工，選取Φ13.8 鉆頭進行試驗，刀具材料選取硬質合金，從孔7 試驗情況可看出鉆削過程比較理想，切屑基本成卷曲條狀，可順利排出，只有鉆至深處時，才會出現碎屑，但抬刀排屑時可將碎屑帶出，加工完成孔的表面質量均可滿足要求，在孔8 鉆削時將進給量調高至0.2 mm/r，在鉆至深處時，進刀抗力加大，可發出吱吱的響聲，說明鉆削過程中應選取適中的進給量[1-3]。

6 試驗總結

從以上孔的鉆削試驗可看出，在鈦合金的鉆削加工中，刀具材料應優先選取硬質合金，切削參數應按照“低轉速、適中的進給”的指導原則來選取。