钛合金切削加工知识

...wd......wd......wd...合金磨削刀具-钛合金的切削加工首页>行业信息>行业信息>合金磨削刀具-钛合金的切削加工摘要：文件地点-上海500kV世博输变电工程设备采购招标混凝土机械设备-我国混凝土泵车的研发趋势器材行业企业-2008年是纺织机械开展预测除尘器粉尘气体-现代锅炉除尘设备简介控制器技术空调-我国将制定变频控制器标准终结市场混乱新产品功能水平-中联环卫机械公司五款新产品通过验收波兰装配厂徐州-扩大欧洲市场份额徐工波兰装配厂落成叉车鸟巢开幕式-龙工叉车为奥运鸟巢极速“变装〞出力(图)刀具加工刀片-Kennametal公司推出KB9640新刀具工程机械企业-工程机械租赁业开展前景广阔1．钛合金可分为哪几类?钛是同素异构体，熔点为1720℃，在低于882℃时呈密排六方晶格构造，称为α钛；在882℃以上呈体心立方品格构造，称为β钛。利用钛的上述两种构造的不同特点，添加适当的合金元素，使其相变温度及相分含量逐渐改变而得到不同组织的钛合金。室温下，合金,磨削,刀具,丝锥,切屑,砂轮,磨损,铰刀,硬质合金,温度,1．钛合金可分为哪几类?钛是同素异构体，熔点为1720℃，在低于882℃时呈密排六方晶格构造，称为α钛；在882℃以上呈体心立方品格构造，称为β钛。利用钛的上述两种构造的不同特点，添加适当的合金元素，使其相变温度及相分含量逐渐改变而得到不同组织的钛合金。室温下，钛合金有三种基体组织，钛合金也就分为以下三类：(1)α钛合金：它是α相固溶体组成的单相合金，不管是在一般温度下还是在较高的实际应用温度下，均是α相，组织稳定，耐磨性高于纯钛，抗氧化能力强。在500℃～600℃的温度下，仍保持其强度和抗蠕变性能，但不能进展热处理强化，室温强度不高。(2)β钛合金：它是β相固溶体组成的单相合金，未热处理即具有较高的强度，淬火、时效后合金得到进一步强化，室温强度可达1372～1666MPa；但热稳定性较差，不宜在高温下使用。(3)α+β钛合金：它是双相合金，具有良好的综合性能，组织稳定性好，有良好的韧性、塑性和高温变形性能，能较好地进展热压力加工，能进展淬火、时效使合金强化。热处理后的强度约比退火状态提高50％～100％；高温强度高，可在400℃～500℃的温度下长期工作，其热稳定性次于α钛合金。三种钛合金中最常用的是α钛合金和α+β钛合金；α钛合金的切削加工性最好，α+p钛合金次之，β钛合金最差。α钛合金代号为TA，β钛合金代号为TB，α+β钛合金代号为TC。2．钛合金有哪些性能和用途钛是一种新型金属，钛的性能与所含碳、氮、氢、氧等杂质含量有关，最纯的碘化钛杂质含量不超过0.1％，但其强度低、塑性高。99.5％工业纯钛的性能为：密度ρ=4.5g/cm3，熔点为1800℃，导热系数λ=15.24W/(m.K)，抗拉强度σb=539MPa，伸长率δ=25％，断面收缩率ψ=25％，弹性模量E=1.078×105MPa，硬度HB195。(1)比强度高：钛合金的密度一般在4.5g/cm3左右，仅为钢的60％，纯钛的强度接近普通钢的强度，一些高强度钛合金超过了许多合金构造钢的强度。因此钛合金的比强度(强度/密度)远大于其他金属构造材料，见表7-1，可制出单位强度高、刚性好、质轻的零、部件。目前飞机的发动机构件、骨架、蒙皮、紧固件及起落架等都使用钛合金。(2)热强度高：对于α钛合金，在350℃时TA6的巩达422MPa、TA7的σb达491MPa，在500℃时TA8的σb达687MPa；对于α+β钛合金，在400℃时TC4的σb达618MPa、TC10的σb达834MPa，在450℃时TC6和TC7的σb均达589MPa、TC8的σb达706MPa，在500℃时TC9的σb达785MPa。这两类钛合金在150℃～500℃范围内仍有很高的比强度，而铝合金在150℃时比强度明显下降。钛合金的工作温度可达500℃，铝合金则在200℃以下。(3)抗蚀性好：钛合金在潮湿的大气和海水介质中工作，其抗蚀性远优于不锈钢；对点蚀、酸蚀、应力腐蚀的抵抗力特别强；对碱、氯化物、氯的有机物品、硝酸、硫酸等有优良的抗腐蚀能力。但钛对具有复原性氧及铬盐介质的抗蚀性差。(4)低温性能好：钛合金在低温和超低温下，仍能保持其力学性能。在-100℃和-196℃时TA4的σb分别为893MPa和1207MPa，在-196℃和-253℃时TA7的σb分别为1216MPa和1543MPa、TC1的σb分别为1133MPa和1354MPa、TC4的σb分别为1511MPa和1785MPa。因此，钛合金也是一种重要的低温构造材料。(5)化学活性大：钛的化学活性大，与大气中O、N、H、CO、CO2、水蒸气、氨气等产生强烈的化学反响。含碳量大于0.2％时，会在钛合金中形成硬质TiC；温度较高时，与N作用也会形成TiN硬质表层；在600℃以上时，钛吸收氧形成硬度很高的硬化层；氢含量上升，也会形成脆化层。吸收气体而产生的硬脆表层深度可达0.1～0.15mm，硬化程度为20％～30％。钛的化学亲和性也大，易与摩擦外表产生粘附现象。(6)导热系数小、弹性模量小：钛的导热系数λ=15.24W／(m.K)，约为镍的1/4，铁的1/5，铝的1/14，而各种钛合金的导热系数比钛的导热系数约下降50％。钛合金的弹性模量约为钢的1/2，故其刚性差、易变形，不宜制作细长杆和薄壁件，切削时加工外表的回弹量很大，约为不锈钢的2～3倍，造成刀具后刀面的剧烈摩擦、粘附、粘结磨损。钛合金的牌号、性能见表7-2。3．钛合金有哪些切削特点钛合金的硬度大于HB350时切削加工特别困难，小于HB300时则容易出现粘刀现象，也难于切削。但钛合金的硬度只是难于切削加工的一个方面，关键在于钛合金本身化学、物理、力学性能间的综合对其切削加工性的影响。钛合金有如下切削特点：(1)变形系数小：这是钛合金切削加工的显著特点，变形系数小于或接近于1。切屑在前刀面上滑动摩擦的路程大大增大，加速刀具磨损。(2)切削温度高：由于钛合金的导热系数很小(只相当于45号钢的1/5～1/7)，切屑与前刀面的接触长度极短，切削时产生的热不易传出，集中在切削区和切削刃附近的较小范围内，切削温度很高。在一样的切削条件下，切削温度可比切削45号钢时高出一倍以上。(3)单位面积上的切削力大：主切削力比切钢时约小20％，由于切屑与前刀面的接触长度极短，单位接触面积上的切削力大大增加，容易造成崩刃。同时，由于钛合金的弹性模量小，加工时在径向力作用下容易产生弯曲变形，引起振动，加大刀具磨损并影响零件的精度。因此，要求工艺系统应具有较好的刚性。(4)冷硬现象严重：由于钛的化学活性大，在高的切削温度下，很容易吸收空气中的氧和氮形成硬而脆的外皮；同时切削过程中的塑性变形也会造成外表硬化。冷硬现象不仅会降低零件的疲劳强度，而且能加剧刀具磨损，是切削钛合金时的一个很重要特点。(5)刀具易磨损：毛坯经过冲压、锻造、热轧等方法加工后，形成硬而脆的不均匀外皮，极易造成崩刃现象，使得切除硬皮成为钛合金加工中最困难的工序。另外，由于钛合金对刀具材料的化学亲和性强，在切削温度高和单位面积上切削力大的条件下，刀具很容易产生粘结磨损。车削钛合金时，有时前刀面的磨损甚至比后刀面更为严重；进给量f%26lt;0.1mm/r时，磨损主要发生在后刀面上；当f%26gt;0.2mm/r时，前刀面将出现磨损；用硬质合金刀具精车和半精车时，后刀面的磨损以VBmax%26lt;0.4mm较适宜。4．切削钛合金时若何选择刀具材料切削加工钛合金应从降低切削温度和减少粘结两方面出发，选用红硬性好、抗弯强度高、导热性能好、与钛合金亲和性差的刀具材料，YG类硬质合金对比适宜。由于高速钢的耐热性差，因此应尽量采用硬质合金制作的刀具。常用的硬质合金刀具材料有YG8、YG3、YG6X、YG6A、813、643、YS2T和YD15等。涂层刀片和YT类硬质合金会与钛合金产生剧烈的亲和作用，加剧刀具的粘结磨损，不宜用来切削钛合金；对于复杂、多刃刀具，可选用高钒高速钢(如W12Cr4V4Mo)、高钴高速钢(如W2Mo9Cr4VCo8)或铝高速钢(如W6Mo5Cr4V2Al、M10Mo4Cr4V3Al)等刀具材料，适于制作切削钛合金的钻头、铰刀、立铣刀、拉刀、丝锥等刀具。采用金刚石和立方氮化硼作刀具切削钛合金，可取得显著效果。如用天然金刚石刀具在乳化液冷却的条件下，切削速度可达200m/min；假设不用切削液，在同等磨损量时，允许的切削速度仅为100m/min。5．切削钛合金时若何选择刀具几何参数(1)前角γ0：钛合金切屑与前刀面的接触长度短，前角较小时既可增加刀屑的接触面积，使切削热和切削力不至于过分集中在切削刃附近，改善散热条件，又能加强切削刃，减小崩损的可能性。一般取γ0=5°～15°。(2)后角α0：钛合金已加工外表弹性恢复大、冷硬现象严重，采用大后角可减小对后刀面造成的摩擦、粘附、粘结、撕裂等现象，以减小后刀面的磨损。各种切削钛合金刀具的后角基本上都大于等于15°。(3)主偏角κr和副偏角κ′r：切削钛合金时切削温度高、弹性变形倾向大，在工艺系统刚性允许的条件下，应尽量减小主偏角，以增加切削局部的散热面积和减小切削刃单位长度上的负荷，一般采用κr=30°，粗加工时取κr=45°。减小副偏角可以加强刀尖，有利于散热和降低加工外表粗糙度值，一般取κ′r=10°～15°。(4)刃倾角λs：由于毛坯有硬皮和表层组织不均匀，粗车时切削刃容易崩损，为了增加切削刃的强度和锋利程度，应加大切屑的滑动速度，一般取λs=-3°～-5°，精车时λs=O°。(5)刀尖圆弧半径rε：切削钛合金时刀尖是最薄弱的局部，容易崩掉和磨损，需磨出刀尖圆弧，一般rε=0.5～1.5mm。车削时采用负倒棱(bγ=0.03～0.05mm，γ01=-10°～0°)，断(卷)屑槽的槽底圆弧半径Rn=6～8mm。另外，刀具刃磨质量对提高其耐用度也十分重要。硬质合金刀具宜用金刚石砂轮刃磨，切削时刃口必须锋利，前后刀面的外表粗糙度Ra值应小于0.4um，刃口局部不允许有微小的缺口。刀具刃磨后进展研磨，其耐用度可提高30％。6．切削钛合金时若何选择切削用量切削钛合金时，切削温度高、刀具耐用度低，切削用量中切削速度对切削温度的影响最大，因此应力求使所选择的切削速度下产生的切削温度接近最正确范围。高速钢刀具切削钛合金时的最正确切削温度约为480℃～540℃，硬质合金刀具约为650℃～750℃。切削钛合金一般采用较低的切削速度、较大的切削深度和进给量。(1)切削速度Vc：切削速度对刀具耐用度影响最大，最好能使刀具在相对磨损最小的最正确切削速度下工作。切削不同牌号的钛合金，由于强度差异较大，切削速度应适当调整。切削深度对切削速度也有一定影响，应根据不同的切削深度来确定切削速度的大小，核正系数见表7-3和表7-4。(2)进给量f：进给量对刀具的耐用度影响较小，在保证加工外表粗糙度的条件下，可选较大的进给量，一般取f=0.1～0.3mm/r。进给量太小，使刀具在硬化层内切削，增加刀具磨损，同时极薄的切屑在高的切削温度下容易自燃，因此不允许f%26lt;0.05mm/r。(3)切削深度αp：切削深度对刀具耐用度的影响最小，一般选用较大的切削深度，这样不仅可以防止刀尖在硬化层内切削，减小刀具磨损，还可增加刀刃工作长度，有利于散热，一般取αp=1～5mm。车削钛合金的切削用量见表7-5。7．切削钛合金时若何选择切削液切削钛合金时，为了降低切削温度，应当向切削区域浇注大量的以冷却作用为主的切削液。对切削液的要求有导热系数大、比热大、热容量大、汽化热大、汽化速度快、流量大、流速快。一般说来，水比油的导热系数大3～5倍，比热大1倍，汽化热几乎大10倍左右，故用水溶性切削液较为适宜。车、铣削钛合金时，常采用乳化液，或采用有极压添加剂的水溶性切削液。极压乳化剂的配方为：石油磺酸钠10％油酸3％石油磺酸铅6％三乙醇胺3.5％氯化石蜡4％20号机油70.5％氯化硬脂酸3％极压添加剂的水溶性切削液的配方为：氯化脂肪酸、聚氯乙烯0.5％～0.8％磷酸三钠0.59％三乙醇胺1％～2％亚硝酸钠1.2％水其余对于钻孔、扩孔、铰孔、拉削、攻丝等工序，应该采用润滑作用较大的极压可溶性油作切削液，如蓖麻油、油酸、硫化油、氯化油等。冷却润滑的方法最好采用高压喷雾冷却法、高压内冷却法等，这样才可起到良好的冷却、润滑作用。切削液流量不少于15～20L／min。8．切削钛合金时应注意哪些问题?在切削钛合金的过程中，应注意的事项有：(1)由于钛合金的弹性模量小，工件在加工中的夹紧变形和受力变形大，会降低工件的加工精度；工件安装时夹紧力不宜过大，必要时可增加辅助支承。(2)如果使用含氯的切削液，切削过程中在高温下将分解释放出氢气，被钛吸收引起氢脆；也可能引起钛合金高温应力腐蚀开裂。(3)切削液中的氯化物使用时还可能分解或挥发有毒气体，使用时宜采取安全防护措施，否则不应使用；切削后应及时用不含氯的清洗剂彻底清洗零件，去除含氯残留物。(4)制止使用铅或锌基合金制作的工、夹具与钛合金接触，铜、锡、镉及其合金也同样制止使用。(5)与钛合金接触的所有工、夹具或其他装置都必须干净；经清洗过的钛合金零件，要防止油脂或指印污染，否则以后可能造成盐(氯化钠)的应力腐蚀。(6)一般情况下切削加工钛合金时，没有发火不安全，只有在微量切削时，切下的细小切屑才有发火燃烧现象。为了防止火灾，除大量浇注切削液之外，还应防止切屑在机床上堆积，刀具用钝后立即进展更换，或降低切削速度，加大进给量以加大切屑厚度。假设一旦着火，应采用滑石粉、石灰石粉末、干砂等灭火器材进展扑灭，严禁使用四氯化碳、二氧化碳灭火器，也不能浇水，因为水能加速燃烧，甚至导致氢爆炸。9．若何对钛合金进展铣削钛合金在惰性气体介质中低速铣削时，切屑变形系数大于1.0；但在大气中，铣削速度Vc=30m/min时，切屑变形系数小于1.0，这是因为钛合金在高温铣削时，对大气中氧和氮的亲和性很大，在800℃高温条件下，钛合金的切屑便剧烈地从周围大气中吸收这些气体，产生相变并使缩短的铣屑重新伸长。钛合金铣削时温度很高，冲击力大，应选用能很好地承受交变载荷和热冲击的铣刀刀齿材料。通常选用YG类硬质合金，也可用钴、铝超硬高速钢。钛合金铣刀的几何参数和铣削用量见表7-6和表7-7。铣削钛合金时，宜采用不对称顺铣法，这样刀齿前面远离刀尖局部首先接触工件，刀齿切离时的切屑很薄，不易粘结在切削刃上。而逆铣时正相反，容易粘屑，当刀齿再次切入时切屑被碰断，造成刀具材料剥落崩刃。端铣刀与工件轴线间的偏移量e可决定铣刀刀齿与工件首先接触的最正确部位，顺铣或逆铣及切离时切屑厚度的大小，一般以偏移量e=(0.04～0.1)do为宜(do为端铣刀直径)。由于钛合金的弹性模量小，顺铣造成让刀现象，要求机床和刀具有较大的刚性。铣削时刀具与切屑的接触长度短，不易卷屑，要求刀具具有较好的刀齿强度及较大的容屑空间，否则切屑堵塞会造成刀具剧烈磨损。10．若何对钛合金进展钻孔钻孔为半封闭式切削，对钛合金钻孔过程中切削温度很高，钻孔后回弹大，钻屑长而薄，易粘结而不易排出，经常造成钻头被咬住、扭断等恶性事故。因此要求钻头具有高的强度和好的刚性，钻头与钛合金的化学亲和性要小，最好采用硬质合金钻头，但目前最常用的仍是麻花钻，经过采取一些措施改良后，也能取得较好的效果。(1)改良钻头：为满足对钛合金钻孔的需要，应对麻花钻采取以下改良措施：加大钻头顶角，2Ф=135°～140°；增大钻头外缘处后角，取12°～15°；增大螺旋角，p=35°～40°；增大钻心厚度，取(0.22～0.4)do(do为钻头直径)。采用“S〞形或“X〞形修磨钻头横刃，横刃长度b=(0.08～0.1)do，同时保证横刃的对称度≤0.06mm。两种形式的横刃均可形成第二切削刃，起到分屑作用和减小钻孔时的轴向力。最常用的是在麻花钻上磨出适于对钛合金钻孔的切削刃形，即钛合金群钻，其切削局部的形状见图7-1。图中外内刃顶角2φ和2φ′在钻头直径do%26gt;3～10mm时均为130°～140°，do%26gt;10～30mm时为125°～140°；外刃后角α在do%26gt;3～10mm时为12°～18°，do%26gt;10～30mm时为10°～15°；横刃斜角ψ=45°；内刃前角γτ=-10°～-15°；内刃斜角τ=10°～15°；圆弧刃后角aR=18°～20°。钛合金群钻的有关参数和钻削用量见表7-8和表7-9。在钻头上做出四条导向刃带，加大钻头截面惯性矩，提高刚性，还自然地形成两条辅助冷却槽，耐用度比标准钻头提高3倍左右，切削温度约降低20％。同时由于导向稳定减小了孔扩张量，如Ф3mm的四刃带钻头钻孔孔扩张量为0.03～0.04mm，而标准钻头为0.05～0.06mm。(2)选择适宜的枪钻：在钻钛合金长径比大于5的深孔时，当孔径小于等于30mm时，一般采用硬质合金枪钻，见图7-2；当孔径大于30mm时，采用硬质合金BTA钻头或喷吸钻等。用图7-2所示枪钻钻削TC11的孔，孔深204mm(长径比约为26)，可保证外表粗糙度Ra为1.6μm，生产率提高4倍，切屑呈“梅花〞形或“C〞形碎屑，排屑正常。用硬质合金枪钻钻长径比大于30的深孔时，在轴向施加小于100Hz的振动进展振动钻孔，可使得工件外表粗糙度Ra为0.3μm，生产率提高5倍。具体参数为Vc=17m/min，f=0.033min/r，振幅为0.07mm，频率35Hz，工件圆度4μm，外表粗糙度Ra为0.33μm。(3)选择适宜的切削液：钻浅孔时可选用电解切削液，其成分为癸二酸7％～10％，三乙醇胺7％～10％，甘油7％～10％，硼酸7％～10％，亚硝酸钠3％～5％，其余为水。钻深孔时不宜选用水基切削液，因为水在高温下可能在切削刃上形成蒸汽气泡，易产生积屑瘤，使钻孔不稳定。宜采用N32机油加煤油，其配比为3:1或3:2，也可采用硫化切削油。11．若何对钛合金进展铰孔用高速钢和YG类硬质合金制作的铰刀都可用于钛合金零件上铰孔。高速钢铰刀主要用于纯钛铰孔，YG类硬质合金铰刀主要用于钛合金铰孔。钛合金铰刀有直齿铰刀、阶梯铰刀和带刃倾角的阶梯铰刀三种，直齿铰刀铰出的工件孔径最大，阶梯铰刀次之，带刃倾角的阶梯饺刀最小。阶梯铰刀的第一锥在切削的同时为第二锥起了导向作用，也为第二锥留下了极为稳定的余量，实际上起到了粗铰和精铰的作用；带刃倾角的阶梯铰刀在刃倾角的作用下，提高铰孔过程的平稳性，并使切屑向下排出，不会摩擦、划伤孔壁，因而铰出的孔径精度比阶梯铰刀更高些。钛合金铰刀的几何参数一般选用前角γ0=0°～5°，硬质合金铰刀取小值；后角α0=10°～15°；切削锥角κr=15°～30°。阶梯铰刀的第二锥角为15°，刃倾角λs=-15°。为了加大钛合金铰刀的容屑空间，齿数应少于标准铰刀，齿槽角δ=85°～90°。各种钛合金铰刀参数见图7-3、图7-4和图7-5。钛合金铰刀的直径由铰出孔的扩张量大小来确定，一般高速钢铰刀扩张量取0.008mm，硬质合金铰刀扩张量取0.006mm。对钛合金铰孔时，粗铰余量2αp=0.15～0.5mm，精铰余量2αp=0.1～0.4mm，直径小时取小值，反之取大值。硬质合金铰刀的切削用量Vc=15～50m/min，f=0.1～0.5mm/r，铰孔直径大时取大值，反之取小值。高速钢铰刀的铰削用量见表7-10。铰削钛合金时，最好使用切削液，常用的是电解切削液或混合油(成分为蓖麻油60％和煤油40％)。12．对钛合金拉削时应注意哪些问题首先，根据钛合金材料的特性和切削特点，在拉刀设计时应注意以下几个方面的问题：(1)拉刀的前后角直接影响拉刀的切削效果。用高速钢制作的拉刀前角一般取γ0=10°～20°，硬质合金拉刀γ0=8°～15°。用于外拉的拉刀切削齿后角αp=10°～12°，校准齿后角αk=8°～10°；用于内拉的切削齿后角αp=5°～8°，校准齿后角αk=2°～3°；高速钢和硬质合金拉刀的这两个后角一样。对于粗拉刀前后角用小值，精拉刀用大值。(2)钛合金拉刀只要条件允许应尽可能做出刃倾角，一般取λs=5°～10°。(3)拉刀前后刀面的粗糙度Ra≤0.32μm。(4)校准齿上尽可能不留刃带，假设需要时，其宽度应小于等于0.12mm。(5)由于钛合金的弹性模量小，加工后回弹大，开槽拉刀刀齿宽度至少应等于或稍大于槽宽的下限尺寸，以免拉出的槽窄达不到要求。(6)拉刀卷屑台的形式与拉削高温合金的基本一样。(7)钛合金拉刀的磨钝标准一般为：粗拉刀VB≤0.3～0.4mm，精拉刀VB≤0.15～0.2mm。再就是选用合理的拉削用量，在保证刀具耐用度的前提下提高生产效率。高速钢拉刀的拉削速度Vc=4.5～6m/min，粗拉刀的齿升量为0.06～0.10mm，精拉刀为0.02～0.04mm；硬质合金拉刀的拉削速度Vc=15～30m/min，粗拉刀的齿升量为0.08～0.12mm，精拉刀为0.03～0.04mm。拉削钛合金工件时必须使用切削液，一般采用油基切削液，常用的是混合油(蓖麻油60％，煤油40％)。还可选用另一种切削油，其成分为：聚醚30％，酯类油30％，N7机械油30％，防锈添加剂和抗泡沫添加剂10％。13．若何对钛合金进展攻丝钛合金攻丝是钛合金切削加工中最困难的工序，特别是攻制小螺纹。这种困难主要表现在攻丝时的总扭矩大，约为45号钢的2倍；丝锥刀齿过快地磨损、崩刃，甚至被“咬死〞在螺纹孔内而折断。这是由于钛合金的弹性模量太小，螺纹外表产生很大的回弹，使丝锥与工件接触的面积增大，造成很大的摩擦扭矩，磨损加剧；另外，切屑细小不易拳曲，有粘刀现象，造成排屑困难。因此，解决钛合金攻丝问题的关键是减小攻丝时丝锥与工件的接触面积。(1)普通丝锥：必须经过技术处理前方能攻制钛合金螺纹。对普通丝锥进展处理的措施为：增大容屑空间，减少齿数；在校准齿上留出0.2～0.3mm的刀带后，将后角加大到20°～30°，并沿丝锥全长磨去齿背中段；保存2～3扣校准齿后将后部的倒锥由0.05～0.2mm/100mm增大至0.16～0.32mm/100mm。当其他条件完全一样时，假设将齿背宽度减小(磨去)1/2～2/3，攻丝扭矩下降1/4～1/3。(2)修正齿丝锥：修正齿丝锥是把标准丝锥的成形法加工螺纹改为渐成法，工作原理如图7-6所示。由图可知，修正齿丝锥的齿形角α0小于螺纹齿形角α1，使丝锥齿侧与被切螺纹侧外表形成一侧隙角φ=(α1-α0)/2，并将丝锥螺纹做出较大的倒锥，使得摩擦扭矩大大减小，同时也利于切削液的冷却润滑。图中各角度间的关系式为：tanδ=tanκr(tan(α1/2)˙cot(α0/2)-1)设计攻制普通螺纹的修正齿丝锥时，为检验方便，一般取丝锥齿形角α0=55°，切削锥角δ可在2°30′～7°30′之间选取。标准丝锥的倒锥是从校准齿开场的，倒锥量为(0.05～0.2)mm/100mm；修正齿丝锥的倒锥则是从第一个切削齿开场，并且倒锥数值远大于标准丝锥，如κr=7°30′的修正齿丝锥可达1.437mm/100mm。由于倒锥量加大，修正齿丝锥的校准局部便起不了导向作用，在切削锥前端时必须做出圆柱导向部，以防止丝锥刚攻入时产生歪斜，圆柱导向部的公称尺寸及公差取决于攻丝前的底孔尺寸。图7-7是修正齿丝锥的构造和几何参数例如。修正齿丝锥攻制的螺纹外表粗糙度不如成形式丝锥。(3)跳牙丝锥：跳牙丝锥是在切削齿和校准齿上相间地去掉螺扣，其最大的特点是有效地减小了丝锥与工件的接触面积，使攻丝扭矩显著下降。由于间齿攻丝，相邻螺扣侧刃之间有较宽绰的空间，改善了容屑和切削液进入切削区的条件，提高了丝锥的耐用度；同时在制造丝锥时，砂轮外缘顶部也不需过分锋利，改善了磨削条件。跳牙丝锥示意图见图7-8。在一样的切削条件下经试验对比，跳牙丝锥的攻丝扭矩约为标准丝锥的30％～50％，修正齿丝锥的35％～60％，耐用度比修正齿丝锥高1～3倍，用跳牙丝锥对钛合金攻丝效果最好。(4)螺纹底孔：对钛合金攻丝一般按牙高率(螺孔实际牙型高度与理论高度的比率)不超过70％为依据来选取底孔直径大小，即螺纹底孔直径d1=d0-0.7578p(d0为螺纹公称尺寸，p为螺矩)。小直径或粗牙螺纹牙高率可取大一些，被加工材料强度低或螺纹深度小于螺纹基本直径时，可适当增大牙高率，但过大会增大攻丝扭矩，甚至折断丝锥。为保证攻丝精度和外表质量，螺纹底孔应为铰后的孔。钛合金的攻丝速度要根据材料的类型和硬度来确定。α钛合金的攻丝速度一般取Vc=7.5～12m/min，α+β钛合金取Vc=4.5～6m/min，β钛合金取Vc=2～3.5m/min；钛合金的硬度≤HB350时选用较高的切削速度，反之选用较低的切削速度。对钛合金攻丝时，一般用含Cl、P的极压切削液效果较好，但含Cl的极压切削液攻丝后必须清洗干净，防止零件晶间腐蚀；也可用蓖麻油60％、煤油40％的混合油作切削液。14．磨削钛合金有哪些特点(1)磨削力大：磨削钛合金时，和一般磨削规律一样，径向力大于切向力。在一样条件下磨削TC9的径向分力几乎比45号钢大4倍，切向分力大80％左右。(2)磨削温度高：钛合金磨削时滑擦过程所占比重大，产生强烈的摩擦，急剧的弹性、塑性变形和大量的热量，致使磨削区的温度很高。在一样条件下，磨削TC9的磨削温度为45号钢的1.5～2倍，最高时可达1000℃。(3)砂轮磨损失效：磨削钛合金时，除粘结、扩散外，钛合金与磨粒之间起化学作用，从而加速了砂轮的磨损过程。观察磨削后的砂轮，钛呈云雾状分布，几乎看不到砂轮磨粒。(4)外表质量不易保证：钛合金磨削时，工件外表容易产生有害的剩余拉应力和外表污染层，外表粗糙度数值较大。磨后外表剩余拉应力数值大小随磨削用量的加大而增大，磨削速度是剩余应力的主要影响因素。(5)生产率低：在保证所要求的零件加工精度的条件下，很难获得较高的生产率。磨削时砂轮容易变钝失效，磨削比很低，在一样条件下磨削Tc4的磨削比只有1.53，而45号钢为71.5，约为45号钢的1/47。15．磨削钛合金时若何选择砂轮(1)磨料的选择：白刚玉WA砂轮一般只能在Vc≤10m/s的条件下磨削钛合金，因为Vc加大会使磨削温度升高，钛合金表层会发生组织转变；而且在高温下很容易吸收空气中的氧形成氧化钛，并与Al2O3生成固溶体，因而增大了钛与Al2O3的粘附结合力，加剧砂轮的粘结磨损。绿碳化硅GC及铈碳化硅CC磨料与钛合金粘附较轻，尤以CC砂轮的磨削力小且磨削温度低。采用混合磨料(以GC及CC为主磨料，以铬刚玉PA、单晶刚玉SA、锆刚玉ZA或微晶刚玉MA为副磨料)磨削效果能得到很大提高，磨削温度降低到600℃以下，磨削比可达12。采用人造金刚石JR和立方氮化硼CBN超硬磨料磨削钛合金效果最好。CBN砂轮磨削钛合金的磨削比比采用混合磨料高50～60倍，且工件表层剩余应力几乎都为压应力，陶瓷CBN砂轮磨削效果见表7-11。(2)粒度和硬度的选择：粒度和硬度都影响磨削比，粒度的影响大些。磨削钛合金时，常用粒度号为36号～80号的磨料、硬度为K～M的砂轮；较软的砂轮磨削力较小且磨削温度较低，但磨损较大。实践证明，既能减小磨削力又能适当提高磨削比，采用粒度为80号、硬度为J的砂轮为宜。(3)结合剂的选择：磨削钛合金的砂轮一般选用陶瓷结合剂V，这种结合剂的砂轮磨削力对比大；对大而薄的砂轮选用橡胶结合剂R，可降低磨削温度和磨削力。(4)组织的选择：采用中等偏疏松或疏松的砂轮组织5～8号为宜。成型磨削及精细磨削时，为保持砂轮型面及磨削外表粗糙度，可选用组织较为严密的砂轮。磨削钛合金时，不同磨削方式使用砂轮的具体选择见表7-12。16．磨削钛合金时若何选择磨削用量由于钛合金的磨削温度高，再加上钛合金的化学活性大，工件表层组织很容易发生相变，而且容易产生有害的剩余拉应力，会降低零件的疲劳强度，因此在选择钛合金的磨削用量时首先要考虑的是降低磨削温度。磨削速度对磨削温度的影响最大，即磨削钛合金时的速度不宜太高。具体的钛合金磨削用量见表7-13。17．磨削钛合金时若何选择磨削液磨削钛合金时，要求磨削液具有冷却、润滑和冲洗作用，更重要的是应具有抑制钛与磨料的粘附作用和化学作用。目前用得较多的是水溶性磨削液，有亚硝酸钾溶液、亚硝酸钾和甲酸钠溶液、亚硝酸钠溶液、亚硝酸钠和甲酸钠溶液、亚硝酸胺溶液等。使用含极压添加剂S、Cl、P的极压油，效果较好，尤以氯(Cl)极压油效果最好，但磨后应清洗零件，以防降低零件的抗疲劳强度。对于缓进给磨削推荐选用下述配方制备磨削液：亚硝酸钠1％，苯甲酸钠0.5％，甘油0.5％，三乙醇胺0.4％，水(其余)。使用立方氮化硼CBN砂轮磨削时不宜使用水溶性磨削液，因BN与水在800℃左右会起化学反响，造成砂轮过快磨损(BN+H2O→H2BO3+NH3)。使用磨削液时，应特别注意流量要足够大，每毫米砂轮宽度一般不低于0.5L/min。砂轮线速度越高，流量应越大。水箱容量一般为流量的1.5～3倍，以保持磨削液处于较低的温度。另外，钛合金的磨削温度较高，钛屑容易引起自燃，在使用油剂磨削液时，应注意防止发生火灾。18．钛合金有哪些其他的磨削方法磨削钛合金除了常用的普通磨削法外，还可采用缓进给磨削法和低应力磨削法。(1)缓进给磨削法：钛合金的缓进给磨削的特点与高温合金类同，有关的详细情况参照高温合金的缓进给磨削局部。钛合金的缓进给磨削一般选用GC60G～JV的砂轮，磨削速度Vc=28～30m/s，工件速度Vw=70mm/min，磨削深度αp=1～2mm。工件外表粗糙度值要求较小时，应采用较硬的砂轮；成形磨削时，可用金刚石滚轮或钢滚轮来修整砂轮。(2)低应力磨削法：钛合金的低应力磨削是靠减小磨去单位体积金属消耗的能量，来降低磨后工件表层的剩余拉应力，消除烧伤、变形和裂纹，很适合钛合金的磨削。低应力磨削应采取以下措施：使用较软的砂轮，经常保持砂轮和修整工具的锋利，减小径向进给量(或磨削深度)，降低磨削速度，大量充分使用性能好的磨削液。但此法生产率低，只适用于承受很高应力的零件(如：高循环应力或在腐蚀条件下工作的零件)，用这种磨削法可提高零件的疲劳强度。其磨削用量见表7-14。为了到达低应力磨削效果，应严格控制粗、半精、精磨三个阶段的径向进给量(或磨削深度)：①粗磨阶段。由毛坯尺寸磨至比最终尺寸大0.25mm，采用fr≤0.05mm/st。②半精磨阶段。再磨至比最终尺寸大0.05mm，采用fr=0.008～0.015mm/单行程，半精磨前应修整砂轮。③精磨阶段。磨至最终尺寸，采用fr=0.0025～0.005mm/st，或根据需要用2～4个行程的无火花磨削至最终尺寸，精磨前应修整砂轮。19．用金刚石刀具切削加工钛合金有哪些特点从加工钛合金的各种刀具材料切削实验的结果可以看出，金刚石刀具加工钛合金的效果最为显