本发明专利技术涉及机械加工方法领域，具体公开一种用于加工钛合金零件小螺纹孔攻丝的方法。所述方法采用挤压丝锥进行数控加工，所述螺孔的螺纹螺距为P，所用挤压丝锥为三棱边结构、丝锥导向部分长度为4P；具体包括如下步骤：S1参数调整，S2螺纹底孔加工，S3扩孔，S4挤压攻丝加工。本发明专利技术公开的钛合金材料小直径螺纹的加工方法，将挤压丝锥应用于钛合金材料，实现了钛合金零件小螺纹孔攻丝工作，提高生产率和产品加工质量，实现自动化生产极为有意义的改进。实现自动化生产极为有意义的改进。
【技术实现步骤摘要】
一种钛合金零件小螺纹孔攻丝的加工方法
[0001]本专利技术涉及机械加工方法领域，具体公开一种用于加工钛合金零件小螺纹孔攻丝的方法。
技术介绍
[0002]数控机床(加工中心)加工小螺纹孔时，易产生丝锥断裂现象。挤压丝锥加工螺纹工艺无切削产生、丝锥不产生崩刃现象，避免丝锥断裂，且挤压丝锥寿命是普通丝锥寿命的2～40倍。
[0003]钛合金材料小直径螺纹的加工通常采用在加工中心设备使用普通跳牙丝锥刚性攻丝配合钳工修整螺纹和螺纹铣刀加工的方法。加工中心设备使用普通跳牙丝锥刚性攻丝配合钳工修整螺纹的方法，攻丝是在半封闭状态小切削，切削液难以达到切削区域，散热及润滑效果差，钛合金弹性模数小，切削时回弹大，使摩擦扭矩增大，造成丝锥崩齿或折断。
[0004]钛合金材料小直径螺纹的加工也可使用螺纹铣刀加工的方法。对于高硬度材料和高温材料的螺纹加工中，由于刀具直径比加工的孔小，刀具发生折断后不易堵塞螺纹孔。但缺点在于，由于利用加工中心机床螺旋线插补功能进行加工，切削时间长，加工效率低。
[0005]挤压丝锥通常应用在强度较低、塑性较好的铜合金和铝合金零件螺纹攻丝，也可用于不锈钢和低碳钢等硬度较低、塑性较大的材料攻丝。钛合金具有导热系数小、塑性低、弹性变形大、强度高等特点，但另一方面，这些特性使得其不适宜挤压丝锥。
[0006]如何将挤压丝锥应用到钛合金材料小螺纹攻丝上，是加工钛合金螺纹的难点。
技术实现思路
[0007]本专利技术的构思在于：依据加工中心的特性，通过对挤压丝锥结构改进、优化加工工艺，并提高设备刚性攻丝同步精度，实现钛合金零件小螺孔的攻丝加工。
[0008]本专利技术公开一种钛合金零件小螺孔的攻丝加工方法，采用挤压丝锥进行数控加工，所述螺孔的螺纹螺距为P，所用挤压丝锥为三棱边结构、丝锥导向部分长度为4P；具体包括如下步骤：
[0009]S1参数调整：调整加工中心速度环和位置环控制参数，以及主轴与进给轴的时间常数及回路增益，使得主轴的旋转和Z轴进给之间保持时刻同步，且刚性攻丝误差小于1；调整挤压丝锥、钻头和夹套的夹持状态，使得挤压丝锥、钻头的径向跳动均不大于0.01mm；
[0010]S2螺纹底孔加工：计算螺纹底孔直径S1，所述S1数值为D
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P；根据S1数值进行螺纹底孔加工；D为螺纹公称直径，P为螺距；
[0011]S3扩孔：采用钻头对加工好的螺纹底孔进行扩孔至直径为S2，S2数值为(D
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0.5P+0.02mm)～(D
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0.5P+0.05mm)；
[0012]S4挤压攻丝加工：在挤压丝锥上均匀的刷上攻丝冷却液，一次挤压攻丝完成钛合金零件小螺纹孔的加工。
[0013]优选地，所述步骤S4中的攻丝冷却液为极压攻牙油。
[0014]优选地，所述步骤S4中，所述加工时的挤压速度为3～5m/min。
[0015]优选地，通过步骤S4的加工，检测螺纹孔配合度，进一步确定步骤S3中S2在(D
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0.5P+0.02mm)～(D
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0.5P+0.05mm)范围内的具体数值。
[0016]进一步地，加工M2螺纹时，所述螺纹底孔直径为1.84mm。
[0017]本专利技术取得的有益效果：本专利技术公开的钛合金材料小直径螺纹的加工方法，将挤压丝锥应用于钛合金材料，实现了钛合金零件小螺纹孔攻丝工作，提高生产率和产品加工质量，实现自动化生产极为有意义的改进。
具体实施方式
[0018]为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明确，结合以下实施例，对本专利技术进行进一步的详细说明。应当说明的是，本专利技术并不限于以下实施例。
[0019]实施例1
[0020]采用挤压丝锥进行M2螺纹数控加工，所述螺孔的螺纹螺距P为0.4mm，所用挤压丝锥为三棱边结构、丝锥导向部分长度为1.6mm。
[0021]在加工螺纹孔过程中，钛合金材料零件切削性能差，易发生丝锥断裂现象，为了减少丝锥的消耗，需科学地选择丝锥。常用的挤压丝锥的棱边数量为5～6个，由于丝锥棱边的数量越多，挤压螺纹孔时，扭矩值就越大，而三棱边挤压丝锥加工钛合金材料，可以降低挤压时的扭矩值，减少了丝锥的磨损。丝锥导向长度也是影响丝锥寿命的关键，丝锥导向部分长度越长，攻螺纹时丝锥容易引入，但过长的导向会使需要的扭矩增大，丝锥容易折断。通过试验得出丝锥导向部分长度为4P时，被加工螺纹孔可以满足螺纹加工的工艺要求。
[0022]S1:调整加工中心速度环和位置环控制参数，以及主轴与进给轴的时间常数及回路增益，使得主轴的旋转和Z轴进给之间保持时刻同步，且刚性攻丝误差小于1；调整挤压丝锥、钻头和夹套的夹持状态，使得挤压丝锥、钻头的径向跳动均不大于0.01mm；
[0023]在执行刚性攻丝循环时，为了保证主轴的旋转一周对应Z轴进给量和攻丝的螺距相等，那么就要确保机床主轴的旋转和Z轴的进给之间时刻保持同步。也就是说，主轴的旋转不仅要实现速度环控制，还要实现位置环的控制。在螺纹底孔的底部加工时主轴和进给轴的启动/暂停、加速/减速过程中也要满足同步条件，调整主轴与进给轴的时间常数及回路增益，将刚性攻丝误差调整为小于1，以提高刚性攻丝精度。刀具安装方面，使用精度高的刀柄和夹套提高刀具夹持精度，保证刀具的径向跳动在0～0.01mm之间。每次更换刀具后必须测量刀具跳动值。为统一对刀基准，明确基准面位置，采用机外对刀的方法。
[0024]S2:计算螺纹底孔直径S1，所述M2螺纹公称直径D为2mm，螺距P为0.4mm，螺纹底孔直径S1为1.6mm。
[0025]S3扩孔：采用钻头对加工好的螺纹底孔进行扩孔至S2；经测试，当S2为1.84mm时加工效果最好。
[0026]采用先钻后扩的加工方法，减少螺纹底孔的加工硬化，进而减少攻丝的切削扭矩
[0027]S4挤压攻丝加工：在挤压丝锥上均匀的刷上攻丝冷却液，采用挤压速度为5m/min，一次挤压攻丝完成钛合金零件小螺纹孔的加工。
[0028]挤压丝锥在挤压过程中，被加工的钛合金零件在塑性变形过程中会产生热量，挤压速度越高，产生的热量也越高，导致挤压力下降。因此，需要在挤压丝锥上均匀的刷上攻
丝冷却液，降低加工过程中的温度。经测试，攻丝的冷却液使用极压攻牙油效果最好。根据钛合金材料特点，采用挤压速度为3～5m/min，能够一次挤压攻丝完成钛合金零件小螺纹孔的加工。
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种钛合金零件小螺孔的攻丝加工方法，其特征在于，采用挤压丝锥进行数控加工，所述螺孔的螺纹螺距为P，所用挤压丝锥为三棱边结构、丝锥导向部分长度为4P；具体包括如下步骤：S1参数调整：调整加工中心速度环和位置环控制参数，以及主轴与进给轴的时间常数及回路增益，使得主轴的旋转和Z轴进给之间保持时刻同步，且刚性攻丝误差小于1；调整挤压丝锥、钻头和夹套的夹持状态，使得挤压丝锥、钻头的径向跳动均不大于0.01mm；S2螺纹底孔加工：计算螺纹底孔直径S1，所述S1数值为D
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P；根据S1数值进行螺纹底孔加工；所述D为螺纹公称直径，P为螺距；S3扩孔：采用钻头对加工好的螺纹底孔进行扩孔至直径为S2，S2为(D
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0.5P+0.02mm)～(D
【专利技术属性】
技术研发人员：张研，李泰华，王巍，於胜军，李海滨，李娜，王振锁，
申请(专利权)人：辽沈工业集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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