专利名称：一种钛合金零件小直径内螺纹盲孔的丝锥的制作方法
技术领域：
本实用新型属于机械加工技术领域，具体涉及一种钛合金零件小直径内螺纹盲孔的丝锥。
背景技术：
钛合金材料具有较好的力学、化学、物理综合性能，质轻、密度约为4. Mg/cm3，是钢的60%左右，但其比强度(强度/密度)是现代工程结构金属材料中最高的。钛合金材料中加入合金强化元素后，热稳定性很高，300° C 350° C条件下其强度约比铝合金高10倍。 因而钛合金材料在各行业的应用愈来愈广。钛合金攻螺纹，是钛合金切削加工中最困难的工序，尤其是小孔攻螺纹更加困难。 主要表现为攻螺纹总扭矩大，约为45钢的2倍；丝锥刀齿过快磨损、崩刃，甚至被“咬死”而折断。攻丝时散热效果差，攻丝困难更大。一般通过选用性能好的刀具材料，改进丝锥刀齿后角、加大倒锥度，采取跳齿结构、采用修正齿丝锥等措施，但对小盲孔攻螺纹上述措施不适用。钛合金材料攻丝的技术难点是(1)钛合金材料的性能决定了攻丝过程散热及冷却效果差，丝锥耐用度低；(2)钛合金材料弹性模量小，屈强比(ο S/ο b)高，加工变形回弹量大，标准丝锥攻丝后螺纹中经尺寸偏小；(3)攻丝时孔壁挤压丝锥牙型面，攻丝扭矩大， 丝锥受力难控制，导致丝锥易折断。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种钛合金零件小直径内螺纹盲孔的丝锥，解决目前针对钛合金零件小直径内螺纹盲孔攻丝存在的丝锥刀齿过快磨损、崩刃，甚至被“咬死”而折断的问题。本实用新型的技术方案是，一种钛合金零件小直径内螺纹盲孔的丝锥，包括钻头，其特殊之处在于该钻头的直径差为0. 01 mm。上述钻头的直径取值范围是2. 50mm 2. 60mm。上述钻头的直径是2. 57mm。上述丝锥的前角是的取值范围是4° 6°，丝锥后角取值范围是10° 12° ；丝锥的刃瓣宽度，按国家标准M3的螺纹丝锥，选用3槽丝锥，其中，锥心取0. 45d ^ 1. 3mm,刃瓣宽度取 0. 4d ^ 1. 3mm。上述刃瓣宽度是0. :35mm。上述丝锥的中径尺寸比标准丝锥的中径尺寸小0. 03mm 0. 04mm。上述丝锥的的切削锥的长度是该丝锥的螺距的6倍、3倍或1倍。上述丝锥的中径尺寸比标准丝锥的中径尺寸大0. 015mm。本实用新型的优点实用新型所提供的丝锥结构简单，易于实现，且操作方便，有效解决了目前针对钛合金零件小直径内螺纹盲孔攻丝存在的丝锥刀齿过快磨损、崩刃，甚至被“咬死”而折断的问题。以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明
图1是本实用新型应用零件结构示意图；图2是
图1中A部放大图；图3是丝锥槽形结构示意图；图4是丝锥截面形状放大图.图中1、螺纹底孔深度；2、螺纹有效深度；3、螺纹孔；4、螺纹孔与零件回转中心交点距零件左端理论尺寸；5、螺纹孔与零件回转中心理论夹角；6、零件回转中心基准轴线； 7、刃瓣宽度；8、丝锥前角；9、改制后丝锥刃瓣宽度；10、增加辅后角；11、丝锥中径尺寸； 12、丝锥切削锥长度；13、丝锥切削锥角度。
具体实施方式
本实用新型解决的问题实例情况分析，某产品管壳零件如
图1和图2所示，螺纹底孔深度1不足6mm，螺纹孔3的直径Φ 2. 5mm,螺纹深度2要求不小于5mm，且与零件左端球面回转轴线空间理论夹角5为55°，螺纹孔与零件回转中心交点距零件左端理论尺寸4 为29 mm，6个螺纹孔在360°沿零件回转中心的球面分布。攻丝时螺纹底孔轴线难控制，易与零件回转中心基准轴线6形成夹角，反复攻丝产生喇叭口，攻丝更困难；螺纹底孔深度1 不足6mm，攻丝螺纹深度2要不小于5mm，丝锥近乎无切削锥，攻丝切削条件极为苛刻，形成螺纹难度大。本实用新型针对钛合金材料攻丝的技术难点以及
图1所示的零件的结构工艺特性，通过切削对比试验，确定
图1中的螺纹孔3的底孔直径，优化丝锥结构参数，对丝锥槽形中的丝锥刃瓣宽度7通过增加辅后角10改制丝锥刃瓣宽度9 (见图幻，并对丝锥前角8做适当调整；也对丝锥截形结构放大图3中的丝锥中径尺寸11、丝锥切削锥长度12、丝锥切削锥角度13做相应调整，再进一步细化攻丝过程，形成钛合金材料零件小直径螺纹盲孔有效的攻丝途径。该途径具体如下1、优化设计螺纹底孔直径钛合金材料弹性模量小、加工回弹量大，攻螺纹时底孔直径尺寸的确定尤为关键。用标准钻头改制成直径差为0. OlmmC Φ2. 50mm Φ2. 60mm)的专用钻头加工螺纹底孔，并测量确定既满足螺纹公差带位置和精度等级要求，又满足内螺纹小径公差等级和螺纹连接强度要求，并有利于减小攻丝切削余量，降低攻丝扭矩，可避免丝锥折断的螺纹底孔尺寸，经反复试验钻头直径取d0=2. 57mm，螺纹底孔不大于Φ2. 59mm 时最佳。2、优化设计丝锥结构(1)丝锥前角由8° 10°减小至4° 6°，丝锥后角由 4° 6°增大至10° 12°，减小攻丝摩擦扭矩，丝锥锋利；(2)切削锥角度由4° 6°调整到 8° 10°，切削厚度增加，可避开加工硬化层，降低攻丝磨损扭矩；(3)缩窄刃瓣宽度，按国家标准M3的螺纹丝锥一般用3槽丝锥，锥心取0. 45d ^ 1. 3mm,刃瓣宽度取0. 4d ^ 1. 3mm。 为大幅降低攻丝扭矩，对丝锥刃瓣宽度9等分，按图2给丝锥刃瓣上修磨辅后角4，进行攻丝试验，丝锥刃瓣宽度取0. 42mm、0. 28mm,0. 14mm时未发生丝锥折断现象，但考虑到丝锥耐用度、丝锥强度，丝锥刃瓣宽度的理想取值0. 35mm左右。(4)切削锥长度按GB/T3464-94标准推荐制作，不能达攻丝有效深度。采取切削锥长度按6倍螺距、3倍螺距、1倍螺距进行改制，通过分布逐渐逼近的方法达攻丝有效深度。3、优化设计丝锥中径经过丝锥结构优化设计，解决丝锥折断问题。螺纹有效深度工艺采取缩短切削锥长度，逐渐逼近攻丝的措施，但反复攻丝，因螺纹轴线与零件回转中心存在空间夹角，螺纹口部出现喇叭口。经分析设计专用丝锥，攻螺纹达有效深度，可有效防止螺纹口部产生喇叭口。设计专用丝锥时，通过递减丝锥中径尺寸，用类比和正交试验方法，发现把标准丝锥中径尺寸缩小0. 03 0. 04mm的专用丝锥，攻螺纹时螺纹口部不产生喇叭口。但又产生螺纹中径尺寸偏小，螺纹通端样柱旋合不到根部。基于此，设计中径尺寸加大0. 015mm的专用校准丝锥， 再增加校准工序，解决问题。通过长期跟踪分析，反复试验获得丝锥结构参数，经过近几年的验证试验，攻丝问题没有复现，用非标专用丝锥攻克钛合金材料小直径螺纹盲孔攻丝的难题，形成独具特色攻丝工艺方法，该项技术采用年节约原材料成本百万以上。综上所述，本实施例给出的用于钛合金零件小直径内螺纹盲孔攻丝的丝锥，其特殊之处在于，丝锥的钻头的直径差为0. 01 mm，具体是其直径取值介于2. 50mm 2. 60mm ；其中，取钻头的直径为2. 57mm最佳。丝锥的前角是的取值范围是4° 6°，丝锥后角取值范围是10° 12° ；丝锥的刃瓣宽度，按国家标准M3的螺纹丝锥，选用3槽丝锥，其中，锥心取0. 45d 1.3mm，刃瓣宽度取 0. 4d ^ 1. 3mm。丝锥的刃瓣宽度是0. 35mm ；丝锥的中径尺寸比标准丝锥的中径尺寸小0. 03mm 0. 04mm ；丝锥的的切削锥的长度是该丝锥的螺距的6倍、3倍或1倍；采用中径尺寸比标准丝锥的中径尺寸大0. 015mm的丝锥为专用校准丝锥，用以解决攻螺纹时螺纹口部产生的喇叭口的问题。
权利要求1.一种钛合金零件小直径内螺纹盲孔的丝锥，包括钻头，其特征在于该钻头的直径差为 0. 01 mm。
2.如权利要求1所述的一种钛合金零件小直径内螺纹盲孔的丝锥，其特征在于所述钻头的直径取值范围是2. 50mm 2. 60mm。
3.如权利要求2所述的一种钛合金零件小直径内螺纹盲孔的丝锥，其特征在于所述钻头的直径是2. 57mm。
4.如权利要求1或2或3所述的一种钛合金零件小直径内螺纹盲孔的丝锥，其特征在于所述丝锥的前角是的取值范围是4° 6°，丝锥后角取值范围是10° 12° ；丝锥的刃瓣宽度，按国家标准M3的螺纹丝锥，选用3槽丝锥，其中，锥心取0. 45d ^ 1. 3mm,刃瓣宽度取 0. 4d ^ 1. 3mm。
5.如权利要求4所述的一种钛合金零件小直径内螺纹盲孔的丝锥，其特征在于所述刃瓣宽度是0. 35mm。
6.如权利要求5所述的一种钛合金零件小直径内螺纹盲孔的丝锥，其特征在于所述丝锥的中径尺寸比标准丝锥的中径尺寸小0. 03mm 0. 04mm。
7.如权利要求6所述的一种钛合金零件小直径内螺纹盲孔的丝锥，其特征在于所述丝锥的的切削锥的长度是该丝锥的螺距的6倍、3倍或1倍。
8.如权利要求5所述的一种钛合金零件小直径内螺纹盲孔的丝锥，其特征在于所述丝锥的中径尺寸比标准丝锥的中径尺寸大0. 015mm。
专利摘要本实用新型涉及一种钛合金零件小直径内螺纹盲孔的丝锥，包括钻头，该钻头的直径差为0.01mm。本实用新型所提供的丝锥结构简单，易于实现，且操作方便，有效解决了目前针对钛合金零件小直径内螺纹盲孔攻丝存在的丝锥刀齿过快磨损、崩刃，甚至被“咬死”而折断的问题。
文档编号B23G5/06GK202263996SQ201120356540
公开日2012年6月6日 申请日期2011年9月22日 优先权日2011年9月22日
发明者张勇, 李时威, 李群 申请人:西安北方光电科技防务有限公司