目前航空製造業小直徑螺紋孔的（de）加工是一項難題。經常出現絲錐折斷在工件中，造成附加修複工序，影響產品質量與精度，甚至造成貴重零件報廢。針對這種情況，在加工中選用性能良好的刀具材（cái）料和切削液（yè），合理選擇（zé）刀具結構、幾何參（cān）數和切削用量，采用（yòng）一些新裝置並開發新的切削工藝，如螺紋銑技術、振動加工技術等（děng）在現有高性能（néng）的數控機床硬件的支持下，使得鑄（zhù）造高溫合金小（xiǎo）直徑螺紋孔加工難題得以解決。

      典型材（cái）料如K465 材料有很（hěn）強的“記憶（yì）”功（gōng）能———加工後縮回原狀的傾向。為克服這個問題，把底孔鑽得大一點: 技術要求規定底孔2. 2 + 0. 060 mm，實際（jì）鑽成（chéng）2. 2 + 0. 11+ 0. 05mm，大了0. 05mm; 螺紋孔要求尺寸: MR2. 5—5H6H，其中孔深: 7 + 0. 03－ 0. 02 mm。這樣既減（jiǎn）少了螺紋的（de）工作量，又有效地抵消了材料的回縮（suō）量。在鑄造高溫合金材料上加工螺紋的主要困難，是由於切削時產生的熱量和工件材料的收縮包住了圖1刀（dāo）具，易造成刀具扭（niǔ）斷。

      零件整體結構如圖1 所示。

      一、手動攻（gōng）螺紋

      1. 絲錐材料

      絲錐基體的強度很重要（yào）。由於工（gōng）件的硬度和（hé）強度高，常使絲錐牙頂很快磨鈍。在這種情況下，采用具（jù）有（yǒu）較高的韌性、紅硬性以及抗變形和抗磨損性能高的絲錐比較好。

      ( 1) 鈷高速鋼材料硬材料（liào）工件的螺紋加工中，其抗彎強度、耐磨性、熱硬度等性（xìng）能指標可比普通高速鋼提高2 ～ 3 倍。

      ( 2) 塗層刀具在加工螺紋過程中，會產生較高切削熱（rè）並傳遞（dì）給刀（dāo）具，從而使刀具硬度降低。螺紋刀具( 基體為高速鋼) 經塗（tú）層後其表麵硬度明顯（xiǎn）增（zēng）高: TiN 塗（tú）層硬度可達2 300HV 以上，TiCN 塗層硬（yìng）度可達3 000HV 以上。

      2. 絲錐的選擇

      根據槽型選擇絲錐，絲錐應具有較長的刀具壽命和良好的排屑結構、較高的質量穩定性和切削刃重複精度。通過調研，現在的絲（sī）錐（zhuī）有直槽絲錐、螺旋槽（cáo）絲錐、螺（luó）尖絲（sī）錐、擠壓絲錐等，其性能各有所長。特殊絲錐如跳（tiào）牙絲錐，它間隔去掉一個牙，與工件之間的壓力及摩擦力較小。跳（tiào）牙絲錐的特點是:加工薄壁件內螺紋時不會造成薄（báo）壁件變形。用絲錐在塑性大和韌性高的工件材料中攻螺紋時，作用於螺紋齒側（cè）麵上的法向力易使工件產生很（hěn）大的擠壓（yā）變形，因而摩（mó）擦加（jiā）大，會使攻出（chū）的工件螺紋表麵（miàn）粗糙（cāo）度值（zhí）較（jiào）大，且易使絲錐損壞和卡死。可采用刀（dāo）齒作成交錯排列的跳牙絲錐，也即將絲錐刃瓣上的刀齒每隔一個（gè）去掉一齒（chǐ），這樣絲錐與工件之間形成單麵接觸，摩擦減少，轉矩下降，不但可提（tí）高（gāo）螺孔的加工質量，而且可（kě）防止絲錐損壞和卡死。跳牙絲錐用在低碳合（hé）金鋼（gāng）、鑄造高溫合金等難加工材料上（shàng）的螺（luó）紋加工，它不僅可使攻（gōng）螺紋（wén）過程進行得更為（wéi）平穩，提高被切螺紋（wén）的精度，而且能使絲（sī）錐的壽命提高一倍左右。

      綜合以上絲錐的特點（diǎn），針對試驗材料為K465 材料的性能特點，手動攻螺紋選擇含鈷高速鋼材料的直槽絲錐和跳牙絲錐。根據現場實（shí）際，在零件實行大批量生產之（zhī）後還可以用（yòng）TiN 塗層絲錐。冷（lěng）卻措施采用液態氯化石蠟。

      二、螺紋銑削

      螺紋銑削是通過主軸高速旋（xuán）轉並做圓弧（hú）插補的方式加（jiā）工螺紋（wén）。隻要通過改變程序就（jiù）可以實現不同直（zhí）徑的螺紋、左右螺紋（wén）及內外螺紋（wén）的加工，其柔性非常理（lǐ）想（xiǎng）。螺紋銑削具有（yǒu）線（xiàn）速度高、受力小、排屑好、加工精（jīng）度高、表麵質量好等優點。

      1. 螺紋銑削的優勢

      通過各個方麵的對比，可以發現螺紋銑削存在很（hěn）多優勢。

      螺紋銑削加工與（yǔ）分層銑削柱（zhù）麵工藝基本相似，不受螺（luó）紋尺寸、結構及螺（luó）紋旋向（xiàng）的限（xiàn）製，同一把刀具可以加工出牙形相同的各（gè）種內外螺紋。加工過程中，可以簡單地（dì）通過修改刀具半徑補（bǔ）償值，很容易解（jiě）決螺紋（wén）中徑過大或過小的質量問題; 另外，一把螺紋（wén）銑刀（dāo）可以加工直徑不（bú）同、牙形（xíng）相同的螺紋。可減少刀具數量，節省換刀時間（jiān），提高效率，方便刀具管理，提高加工精度。切（qiē）削速度高，加工出（chū）來的螺（luó）紋表麵質量好。

      采用螺（luó）紋銑削，排屑（xiè）方便，不易打刀。銑螺紋屬於斷（duàn）屑（xiè）切削，切屑（xiè）短小，另外加（jiā）工刀具直徑（jìng）比加工螺紋（wén）孔小，所以（yǐ）排屑通暢，不（bú）易形成粘屑的現象，改善了加工（gōng）性。刀具即（jí）使斷裂也（yě）容易處理，因為加工孔徑比刀具大，折斷部分很容易取出，可加工硬度較高的材質。

      2. 螺紋銑削的劣勢

      加工普（pǔ）通螺紋時，單純（chún）從單件成本考慮，采用螺紋（wén）銑削並不劃算。長徑比不能太大，否則，刀（dāo）具（jù）容易折斷。針對試驗（yàn）材料（liào）的結構，長徑比較大，又要采用螺旋銑削的方式加工就得進行一定的技術創新，提高加工（gōng）效率。

      3. 改（gǎi）進措施和（hé）效（xiào）果

      采用螺紋（wén）銑削的方法是可行（háng）的，但（dàn）是在現場實踐中，在數控銑（xǐ）床上對刀比較困難，我們可采用找正對（duì）刀的方法解（jiě）決。最終，根據現場加工效果來看（kàn），與手動攻螺紋相比，采用螺紋銑削可使加工效率提高5 倍以上，加工質量很好，而且隻用一把刀具，真正實現了高效率、高質量、低成本加工。

      三、振動攻螺紋方法

      由於振動攻螺紋特殊的切削（xuē）機理，它可以將有限的能量集（jí）中為脈衝形式釋放出來，從而（ér）改（gǎi）善材料的（de）切削性能; 絲錐的（de）往複運動可以對已加工表麵進行重複切（qiē）削; 同時，由於刀齒從切削區周期分離從而（ér）改善（shàn）了潤滑狀況。因此，該項（xiàng）技術具有很多獨有的優（yōu）點，如降低了攻螺紋轉矩，提（tí）高了（le）內螺紋質量，延長了絲（sī）錐的（de）壽命等。因此，該項技術必將在難加工材料上的螺紋孔、深螺紋孔、小直徑螺紋孔的加工方麵發揮不可替代的作用。

      1. 加工工藝的改進

      在鑽削中，那（nà）些孔深大（dà）於3 倍孔徑的孔稱為深孔。加工（gōng）一個深孔螺紋，意味著刀具與工件之（zhī）間需長時間接觸。同（tóng）時，在加工過程中會（huì）產生更多的切削熱（rè）和更大的切（qiē）削力。為解決這個問題，可（kě）以（yǐ）采用兩（liǎng）種方案:

      ( 1) 增大螺紋底孔的直徑合適（shì）的螺紋底孔對於螺紋加工是十分重要的。一個尺寸稍大的螺紋底孔（kǒng）能有效降低攻螺紋過程中產（chǎn）生（shēng）的切削（xuē）熱和（hé）切（qiē）削力。

      ( 2) 孔鑽得深一些盡管（guǎn）圖樣上不一定要求螺絲清根，但實際的工（gōng）況（kuàng）是要清根的（de）。在盲孔（kǒng）攻螺紋中（zhōng），為滿足圖樣規定的要求，必須準備（bèi）好空間讓（ràng）絲錐（zhuī）攻到足夠的深度，這就要把孔鑽得深一些，避免中（zhōng）心逐漸偏移的現象。

       ( 3) 切削速度（dù）鑄造高溫合金K465 具有大的彈性和變形率，因（yīn）此需要（yào）采（cǎi）用相對（duì）較小的切削速度。圓周（zhōu）切削速度為0. 25 ～ 0. 35m/min。切削速度太小（xiǎo）的話（huà）會（huì）導致工件（jiàn）的冷作（zuò）硬化。

      2. 絲（sī）錐幾何參數的改進

      前角和後角（jiǎo）: 小前角可提高切削（xuē）刃強度，從而增加刀具壽（shòu）命; 而大前角有利於切削（xuē）長切（qiē）屑的金屬。因此加工時，需綜（zōng）合考慮這兩個方麵的因素，選用合（hé）適（shì）的（de）前角。大後角可以減小刀具和切屑之間（jiān）的摩擦（cā）。針對K465 材料的性能，絲錐後角增大以減（jiǎn）小摩擦（cā）和便於切削液到達切（qiē）削刃，但過大的後角又會減小絲錐切入（rù）工件時（shí）的自定心能力。

      較大的倒錐: 對於強韌的（de）加工材料，對於有彈性記憶的材料（liào）要選用螺紋長度較短的螺（luó）旋槽絲錐，以減（jiǎn）小切削時的轉矩。要求（qiú）刀具帶有較大的倒錐，從絲（sī）錐前部到柄部，逐步減小由於材料“反彈（dàn）”造成（chéng）的摩擦。因為絲錐與工件孔壁接觸麵積非常大，所以冷卻至關重要。如果高速鋼絲錐過熱，則絲錐會折斷、燒損（sǔn）。改進後的絲錐結構如圖3 所（suǒ）示。絲錐材料選Y330 和6Wo5Cr4V22Al ( M2Al) 切削部分鏟背後角（jiǎo）6° ～ 8°。

      3. 切削效果

      采用振動攻絲機優化切削參數後，效果很好，絲錐不易斷裂，能夠很好（hǎo）地完成加工任務，螺紋表麵質量好，加（jiā）工效率大幅提（tí）高。

      四、結語

      鑄造高溫合金小直徑螺紋孔的（de）加工是一項難題，運用螺紋銑削、振動攻（gōng）螺紋等先進（jìn）的加工（gōng）方法，可以（yǐ）有效地解決生產瓶頸問題，實現難加工材料小直徑螺紋孔的高質量、高可靠性、高效率和低成本加工。