引言
本文与钛合金电缆终端零件的制造、刀具几何形状的合理选择、切削参数的优化以及使用通用高速钻头进行高精度、大直径比钛合金孔加工的加工路径和对策密切相关。
一、加工设备及刀具的选择
1.加工设备
因普通机床的加工过程是机械的、固定的, 由于主轴的发展和切削进给速度一般不调整，所以在钛合金钻削中使用时，尤其是孔径较大时，排屑不足，经常出现钻屑粘在钻头上的现象发生，即使加强磨擦也会导致过热现象的发生,同时如果工艺装置以及制造系统刚度不足时,也会形成加工系统的振动甚至折断钻头。
数字控制加工中心具备了机械刚性好、加工工艺适应面广泛、精度高、加工过程可编程控制器、操纵灵活主轴速度与供弹量随时可调等优点,若合理的加工制造工艺,合理选择刃具几何设计,优良的机械加工参数以及灵活的数控编程方式,是大量使用金属材料及其它特殊物质加工制造产品的首选装置。
2.加工刀具
从理论上来说,在加工钛合金时,应该尽量选用与钛合金化学亲和力小的刀具材质、合适的刀具几何造型, 此外，切割刀片时，后刃应比普通刀锋利。 此外，切削量通常比普通钢小。另外,为了提高加工设备的机械刚性.可以配用更高效的冷却液。不过,针对许多非专业生产钛合金行业,在制造数量小和周期短的情况下,购买专业工具在经济和技术方面都是不可能的,可以通过已有的普通工具予以修磨改造。
二、刀具的改进
基于以上分析，深孔加工固定循环C83指令可根据实际加工情况调整各加工的进给速度。 由此，在钛合金的加工中产生难以钻孔的切屑、过热的现象。 但存在噪音大、切削阻力大、钻孔作业不稳定等问题。 因此，需要提高钻头的几何角度，很难保证镗孔的加工质量。具体对策如下。
(1)修磨钻头。由于标准钻头磨损的倒锥度比较小,在加工大孔径时孔收缩率也很大。随着钻头磨损，刃带与型腔发生碰撞，因此必须先磨削大孔中的损坏刃带，以增加锥角。比标准增加35倍以上，φ27.5nm钻头的倒锥度为0.7-1.0mm/100mm，减少了夹紧扭矩，增加了切削刃的顶角。钻头顶角达2Kr=135。~140。。为了减少轴向切削力, 将钻头的横刃磨成 S 形。 主切削刃磨削后，跳动量应控制在0.05mm以内，以避免产生单刃切割。同时主切削刃的后角应超过12。,而由于在主要切割刀刃和刃带的交集附近由于加工应力较为集中,且淬火不良,很容易导致钻头的磨损切削刀刃过热而产生退火处理,从而导致工件损坏,所以在交点处用砂轮轻微地打磨出了一道较小的过渡弧线r=0.5-1mm之间,这样一来既能够避免尖子的退火也能够降低尖子蹦刃。
(2)镗孔方式为镗-扩-铰制。由于传统单头高速钢镗刀根本无法提高镗孔的加工品质,而且工作效率也极低。为改善这一现状,对四刃硬质合金立铣刀具进行了改革。机械加工钻孔时, 立铣刀底部四个对应一个四刃镗刀，与立铣刀四个垂直刃相对的孔形成铰孔，这样既改善了机械加工钻孔时的品质,也大大提高了机械加工效果。尤其应该指出的是,由于在铣削压力作用下钛合金材料会发生很大的弹性恢复,使工件的实际切削后角降低,从而造成后刃面和工件表面之间磨擦增加,切削用量加大,所以需要进行立刃的后角修磨,使之大于12°,即底刃的后角超过了10°。
三、加工工艺的改进
由于对钻孔磨损几何视角的改善,减少了机械加工时由于钻头刃带和孔室磨擦形成的噪音，切削力稳定。但由于还是伴随着一定的噪音,扩孔钻头磨损后在原底孔处仍出现了严重的损坏迹象。后来经过几次重复试验, 最后省略了φ12mm钻头的下孔和φ20mm钻头的铰孔，增加了中心孔直径和钻孔高度，并对φ27.5mm钻头的横刃进行了部分切削。缩短了钻头的磨损横刃,也提高了定心效果。直接用φ27.5mm的钻头开挖时,仍采用加工深孔固定循环C83Z-75.0R5.0Q2.0,将大孔再一次性机械加工到一定宽度。试验结果:机械加工效率特别好,噪音较小,而且切割比较均匀,对钻机没有明显损坏,工作效率明显提高。
使用了进行改良的镗-扩-铰刀,并同时引入了C86Z-80.0R2.0F30S200铰孔的新系统。尤其要指出的是镗-扩-铰钻孔时,提刀一定不要用C零的常规转速(3m/min)高速提刀,因为钛合金强度恢复,孔收缩量较大。使工件承受较大的径向力影响,所以要将机械控制面板上调节G零实际运动速度的旋钮,调节到F0(机械内部设置通常为100~300mm/min)以这种较缓慢的转速提刀,确保安全、顺利进行。试验结论:加工质量特别好.噪音极小,且切割速度均匀,对工件基本无损坏,加工质量也大大提高,全部达到了图样的标准。
结束语
(1)合理选择刀具的几何角度，增大工件后角的问题。克服因钛合金回弹导致工件切割的实际后角降低,增加了刀面和加工表面之间的磨擦这一问题,有助于增加刃具耐用度。大口径钻头应增大倒锥角。(2)合理安排工艺,尽量减少操作，加工余量不应过小,否则,加工硬化会给下一道工序带来生产麻烦。(3)准确选定机械加工中磨削质量,切割转速是限制工件生命的最关键,切割刃过热而导致摩擦是工件损耗中的主要原因,所以选用一般工具尽可能选用低速切削。(4) (4) 在加工中切削量的选择中，切削速度是影响刀具寿命的最大因素，而刃口过热引起的磨损是造成刀具磨损的主要原因。 以上经验普遍重要，对一般加工机床也有参考价值。 用加工中心或数控机床加工钛合金时，要充分利用数控机床的特点，选择最佳切削量，最大限度地提高加工效率。
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