一种在钛合金材料上钻孔的方法与流程

本发明涉及一种在钛合金材料上钻孔的方法，工装刀具技术领域。

背景技术：

钛合金在航空、航天中广泛应用。钛合金是一种耐腐蚀、比重轻，高温强度高，低温性能好的材料。钛合金抗拉强度高，导热系数低，热扩散率仅为铁的3/4，铝的1/16。钛合金材料钻孔的切削温度为钻45钢的1-2倍，钻孔时散热不利，易产生粘结，造成钻头磨损严重。钛合金的韧性大，切削力比45号钢大50％，其加工硬化严重，不易切削，加工表面的硬度比材料本身高1.4-2.2倍，属于较难切削加工材料，由于钛合金材料导热系数小，采用普通钻头加工，加工时切削温度高，钻屑长而薄，容易粘结、不易排削，易造成钻头卡死或折断，钻头磨损快，耐用度低，从而造成表面质量下降，零件质量难以保证。

技术实现要素：

本发明的目的在于，提供一种在钛合金材料上钻孔的方法。以提高钻头的耐用度和加工效率，改善被加工零件表面的粗糙度，提高加工精度高，降低生产和质量控制成本。。

本发明的技术方案：

一种在钛合金材料上钻孔的方法，该方法采用修磨后的标准麻花钻头对钛合金材料进行钻孔加工；将标准麻花钻头修磨成群钻形式，群数为3，以减小钻孔时的轴向力；同时增加排屑槽，以降低切削温度；钻孔时将钻头的转速n控制在300r/min左右，进给量f控制在0.10nn/r左右，以提高钻头的耐用性；并选择按3:1配比配制而成的N32机油加煤油作为冷却润滑液，或采用硫化切削液，以确保钛合金材料的钻孔质量。

前述方法中，所述修磨后的标准麻花钻头外刃和棱边交界处设有过渡横刃AB，形成外刃锋角2Φ和双重锋角2Φ1,使刃带变窄，刃口锋利。

前述方法中，所述修磨后的标准麻花钻头的几何参数包括外刃锋角2Φ=115°、双重锋角2Φ1=80°、顶角2Φ′=130°、外刃前角γτ=-10°、内刃前角γ0=-10°、外刃后角a0=12°、过渡刃后角af=14°、横刃斜角ψ=60°内刃斜角τ=25°、刀尖高3.5、刃宽b1=3、横刃宽b=1.5。

与现有技术相比，本发明不需要专用钻头就可提高钻孔的精度，只需使用普通的麻花钻钻头通过改进钻头的刃磨方法（几何参数）及优化切削用量，就可以解决钛合金钻孔中钻头耐用度低，表面粗糙度达不到要求的问题；既经济，也提高了生产效率。本发明使用方便，加工出的孔精度高，粗糙度高；降低了生产和质量控制成本，对钛合金孔的加工具有重大意义。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1的俯视图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明，但不作为对本发明的任何限制。

一种在钛合金材料上钻孔的方法，该方法采用修磨后的标准麻花钻头对钛合金材料进行钻孔加工；将标准麻花钻头修磨成群钻形式，群数为3，以减小钻孔时的轴向力；同时增加排屑槽，以降低切削温度；钻孔时将钻头的转速n控制在300r/min左右，进给量f控制在0.10nn/r左右，以提高钻头的耐用性；并选择按3:1配比配制而成的N32机油加煤油作为冷却润滑液，或采用硫化切削液，以确保钛合金材料的钻孔质量。修磨后的标准麻花钻头外刃和棱边交界处设有过渡横刃AB，形成外刃锋角2Φ和双重锋角2Φ1,使刃带变窄，刃口锋利。修磨后的标准麻花钻头的几何参数包括外刃锋角2Φ=115°、双重锋角2Φ1=80°、顶角2Φ′=130°、外刃前角γτ=-10°、内刃前角γ0=-10°、外刃后角a0=12°、过渡刃后角af=14°、横刃斜角ψ=60°内刃斜角τ=25°、刀尖高3.5、刃宽b1=3、横刃宽b=1.5。

实施例

本例主要通过对钻头的几何参数进行改进，优化切削用量，选择合理的切削液，来提高钻头的耐用度，提高加工的表面粗糙度。

加工钛合金用钻头，由标准麻花钻修磨而成，根据钻头的磨损形式主要是粘结磨损。因此，将钻头磨成群钻，减小钻孔时的轴向力，同时增加了排屑槽，降低切削温度；增加钻头的在钻头外刃和棱边的交界处磨出过渡横刃AB，形成双重锋角，外刃锋角2Φ=115°，双重锋角2Φ1=80°,并使刃带变窄，刃口锋利；加大过渡后角af=14°，以减小摩擦，避免粘刀现象。根据钛合金材料的弹性变形大，弹性模数E小（约为45钢的1/2），孔容易收缩的特点，适当减小钻头的内刃锋角，必要时将钻心稍微磨偏一点，钻心略加高。增大钻尖高度h=3.5有利于钻头的定心，可以稳定地控制由于钻心磨偏而产生的孔的扩张量。采用较大的钻头顶角2Φ′=130°，使切削刃变短，使钻头工作稳定，降低切削扭矩。修磨横刃，改变原来的挤刮状态为切削状态。由于钛合金材料加工硬化严重，切削时切削不易卷曲，切削负荷集中在刀刃上，因此应适当减小主切削刃前角γτ=-10°，保持刃口有一定的强度，并将前、后刀面用油石研磨光，以改善刃面的粗糙度。

用该方法刃磨的钻头钻削钛合金TC4上φ15深60的孔，转速选择为n=300r/min，进给量f=0.10nn/r。按此法加工时比其它钻头轴向力降低30％，扭矩降低45-50％，普通钻头每刃磨一次，钻孔7-17个，按此方法刃磨的钻头刻钻孔50-60个，耐用度提高7倍。

根据钛合金材料的加工特性，切削液要选用既有较好的冷却性能，以便降低切削热；又要有较好的润滑性能，以防止钛合金粘结在钻头上。以往采用水基切削液，但钻钛合金时由于其切削温度高，而水在高温下能在切削刃上形成蒸气，易产生积削瘤，使钻孔质量不稳定。通过对比选择用N32机油加煤油进行冷却润滑，其配比为3:1，或采用硫化切削液效果较好。