淺談鈦合金的深孔鉆削加工工藝

　　1　鈦合金深孔鉆削加工時存在的問題
　　在對鈦合金進行深孔鉆削加工時，由于這種加工工業(yè)需要在半封閉的情況下才能夠進行，所以在加工時不能能對鉆削的狀況進行觀察，同時，由于熱量不能及時傳散，對鈦合金的切削效果產(chǎn)生直接影響，主要存在以下四個方面的問題。
　　第一，在進行深孔加工時，加工系統(tǒng)會出現(xiàn)冷卻，排屑等問題，這都是由深孔加工工藝自身的特性決定的。
　　第二，在對鈦合金進行深孔時，刀具內(nèi)部會產(chǎn)生大量的切屑，這也是深孔鉆削加工存在的問題之一。
　　第三，鈦合金的深孔鉆削加工，需要保證在較高的溫度中進行，這就導(dǎo)致刀具的磨損程度加重，主要有粘結(jié)磨損和擴散磨損等，在很大程度上縮短了刀具的使用時間，降低了刀具的耐久性。
　　第四，深孔鉆削還存在著導(dǎo)向的問題，這是因為深孔具有較大的長徑比，而且對鉆桿的長度和粗細程度也有要求，如果較細，則容易產(chǎn)生振動先下個，使得鉆孔的導(dǎo)向出現(xiàn)偏斜現(xiàn)象，進而對整個工藝效果都有直接影響，所以深孔鉆削加工的導(dǎo)向問題也是急需解決的問題之一。
　　2　鈦合金的深孔鉆削加工工藝
　　對鈦合金進行深孔鉆削加工時，主要有以下六個步驟。
　　第一，選擇適當(dāng)?shù)纳羁足@削加工系統(tǒng)。如果進行鈦合金鉆孔的孔徑小于30mm，那么可以使用DF加工系統(tǒng)，因為DF加工系統(tǒng)的機構(gòu)更為簡單，同時擁有強大的排屑能力，因此，這種加工系統(tǒng)具有廣泛的應(yīng)用。如果鉆孔的孔徑較大，那么就可以采用BTA加工系統(tǒng)，因為它的冷卻能力和潤滑、排屑等能力都很強。
　　第二，選擇結(jié)構(gòu)合適的鉆頭。進行深孔鉆削加工的鉆頭主要有三種，即深孔麻花鉆、槍鉆和內(nèi)部排屑深孔加工鉆頭。如果需要進行鉆孔的空進較小，一般為6mm，那么可以采用槍鉆進行鉆孔，如果鉆孔的內(nèi)徑小于30mm，則可以使用深孔麻花鉆或者內(nèi)徑較小的內(nèi)部排屑深孔加工鉆頭進行鉆孔；如果需要進行內(nèi)徑較大的深孔加工時，則多在內(nèi)部排屑深孔加工鉆頭中選擇合適的具體類型，一般來說最常用的是多刃錯齒內(nèi)部排屑的深孔加工鉆，因為這種結(jié)構(gòu)的鉆頭具有合理的刀片分布，并且可以保持較好的深孔加工的導(dǎo)向。
　　第三，選擇合適的深孔加工的刀具材料。在對鈦合金進行深孔鉆削加工時，不同材料的刀具對深孔加工具有重要影響，因此，要選擇合適的刀具材料，即通常都選用硬質(zhì)合金材料制成的刀具，還可以有效的提高加工效率。但是，在眾多的硬質(zhì)合金中，YT材料不適合作為深孔加工的刀具材料，因為在這種材料中含有鈦這種元素，進而與鈦合金中所含有的鈦物質(zhì)發(fā)生相應(yīng)的反應(yīng)，易出現(xiàn)粘合的現(xiàn)象。所以，在選擇刀具材料時，最好選擇用細晶粒制造出的刀具作為深孔鉆削的器具，不僅因為這種材質(zhì)自身術(shù)語硬質(zhì)合金物質(zhì)，同時它與鈦合金之間發(fā)生相互作用的概率小，還具有良好的導(dǎo)熱性和強度，可以保證進行鈦合金的深孔鉆削加工在較低的溫度下進行，且對刀具的損害程度也較小。
　　第四，對刀具的幾何參數(shù)進行調(diào)整，使之更趨于合理性。如果選擇多刃錯齒內(nèi)部排屑鉆頭作為鈦合金的深孔鉆削工具，那么在加工過程中要特別注重余偏角的大小，因為他對鉆頭的削力強度及切削的厚度、深度等都具有重要影響。如果將余偏角減小，則可以降低鉆頭徑向力的強度，可以對導(dǎo)向塊的狀態(tài)進行調(diào)整和改善，提高鉆頭鉆削的精確度，使得排屑更為流暢。在一般情況下，外刃的余偏角選在在16°左右，而內(nèi)刃的則要偏大，一般選取為18°。
　　同時，工件的材料和加工所提出的要求對前角的大小具有決定性的作用，因為鈦合金在進行深孔切削加工時具有形成脆層的性質(zhì)，可以提高刀具的損害程度，所以，在進行鈦合金深孔鉆削時，要特別注意前角的大小。此外，如果選取的前角較小，還可以大大的增強切屑與刀面直接的接觸面積，進而降低切屑與刀面之間的溫度，降低由于溫度過高而對刀具產(chǎn)生的損害程度。因此，在對鈦合金進行澡孔鉆削時，所選取的外刃前角角度通常為0°～2°之間，而內(nèi)刃前角的角度則為2°～5°之間。
　　除了對前角進行特別注意外，后角的大小也影響著鈦合金的深孔鉆削加工質(zhì)量，而后角角度大小的選取主要依賴于工件材料和進給量，同時，由于鈦合金自身的彈性模量較小而回彈量較大，導(dǎo)致刀面與鈦合金表面之間有很大的接觸面積。因此，為了有效的縮小刀面與加工表面之間的接觸面積和摩擦力，就要盡可能的擴大后角。由于深孔鉆削加工工藝自身的特殊性，在選取后角時一般是外刃保持在8°～10°之間，而內(nèi)刃在10°～12°之間，這個角度可以有效的降低刀具的磨損程度，提高刀具的耐久性。
　　第五，對深孔鉆削用量進行優(yōu)化和調(diào)整。在對鈦合金進行深孔鉆削加工時，盡量保證切削的速度較低，避免由于切削過程中產(chǎn)生過高的溫度而損害刀具，同時要保持著適度的進給量，不然易導(dǎo)致刀具的刀刃燒傷。所以，在進行深孔鉆削時，要及時對進給量和切削的速度進行優(yōu)化。
　　第六，選取適當(dāng)?shù)睦鋮s系統(tǒng)，提高加工系統(tǒng)的耐久度和冷卻程度。在鈦合金深孔鉆削過程中，要對加工系統(tǒng)進行及時的冷卻和降溫，進而降低由于溫度過高而造成的加工系統(tǒng)的損害，通常情況下，冷卻液壓選取在1.5MPa～3MPa之間，而所使用的冷卻液，一般選用極壓乳化液或者切削液，因為這兩種冷卻液的效果更為顯著。
　　第七，由于是進行深孔加工，所以所使用的器具的長度都很長，但是這些器具要放置在固定的夾具中，以保持器具的剛性和耐久度。
　　綜上，由于鈦合金的應(yīng)用范圍普遍分布在石油工業(yè)領(lǐng)域，而且鈦合金自身所具有的特性及深孔鉆削加工工藝的特性都決定了對鈦合金進行深孔鉆削加工的難度，因此，為了保證深孔鉆削的效果，不僅要對鈦合金的特性進行深入研究，還要提高加工系統(tǒng)的耐用性及準(zhǔn)確