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金属加工|如何提升复合材料内螺纹加工质量？( 二 )


（1）丝锥材料选择材料导热性差 ， 螺纹攻制条件恶劣 ， 切屑呈碎末状 ， 在孔内起到研磨料的作用 ， 剧烈摩擦产生的热能增加了切削刃的烧蚀程度 ， 加剧了切削刃的磨损 ， 因此加工复合材料螺纹丝锥应选用粉末冶金高性能高速钢、含钴或含铝的超硬高速钢涂层丝锥或硬质合金涂层丝锥 ， 通过降低切削摩擦力和切削热 ， 提高丝锥耐热、耐磨性 ， 保持切削刃锋利 ， 延长丝锥使用寿命 ， 提高螺纹加工精度 。
（2）丝锥切削角度选择复合材料切削具有一定收缩性 ， 导致摩擦力大 ， 因此丝锥切削刃要锋利 ， 前角和后角采用较大值 ， 选取丝锥前角γ为10°～15° ， 切削部分后角α为15°～20° 。
选用螺旋槽丝锥 ， 加大实际切削前角 ， 降低切削热 ， 减少切削刃磨损 ， 另外丝锥刀背宽度选较小值 ， 减少丝锥与复合材料的摩擦 。
（3）其他钻孔时复合材料孔径有一定收缩 ， 螺纹底孔孔径可以适当增大为φ14.05～φ14.1mm ， 同时适当增大孔口两端倒角为1.3mm×45° ， 减少螺纹孔口掉渣缺陷 。
口盖M16×2-7H螺纹是盲孔螺纹 ， 丝锥攻螺纹时需要控制丝锥切入深度 ， 防止丝锥前端与盲孔底面已经接触 ， 进给还在继续 ， 造成复合材料劈裂 。 采用测量、标识、深度定位套等方法 ， 控制丝锥进入深度 ， 防止丝锥切入螺纹孔过深 ， 导致孔底产生分层、劈裂等缺陷 。
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改善复合材料螺纹切削加工条件
（1）构件加强法复合材料层间强度相对较低 ， 在复合材料制备工艺方面努力提高层间强度的同时 ， 可以通过在外部对加工复合材料进行构件加强的方法 ， 应对复合材料层间强度低和螺纹切削加工时较大分层力的冲突 ， 减少材料分层、劈裂等缺陷 。 对复合材料进行构件加强 ， 就是在零件外部螺纹切削加工的方向上 ， 通过采取一定措施 ， 如压、夹等将结构件紧固在复合材料的外表面 ， 通过在零件外表面的压力 ， 使复合材料在螺纹切削加工前 ， 内部就产生一定的抗分层力 ， 能够较大提高复合材料在切削时的层间强度 ， 从而有效应对螺纹切削加工时较大的分层力 ， 减少材料分层、劈裂等缺陷 。 丝锥加工螺纹或车、铣加工复合材料螺纹时 ， 都适合采用构件加强方法 ， 改善复合材料螺纹切削加工条件 。 对复合材料进行构件加强时 ， 压紧力不可太大 ， 避免零件外形、孔等已加工内容由于较大外力发生变形、劈裂 。 （2）内螺纹引导工装在手动攻螺纹时 ， 在绞杠上不仅要施加一个力偶 ， 还需施加一个适当大小且朝向螺纹孔的压力 ， 使丝锥切削锥部分顺利的螺旋切入被加工零件孔口 ， 这个压力的大小手工操作不易控制 ， 对塑性好的金属材料来说不难 ， 丝锥会继续螺旋切入零件材料 ， 但对强度比较高或塑性差的材料 ， 会出现丝锥不易切入材料 ， 或者出现螺纹孔口周围材料牙型被带掉 。 由于复合材料层间强度较低 ， 导致丝锥在刚开始切削就使复合材料表层向外发生劈裂等缺陷 ， 无法继续引导丝锥顺利螺旋切入 ， 因此还要改善手工攻螺纹时丝锥刚切入时的条件 。 改善丝锥刚切入时的条件 ， 可以在使用构件加强法的基础上 ， 与螺纹引导工装相结合 。 在需要加工螺纹孔处相对应的加强构件上加工相同尺寸、精度的螺纹 ， 使它同时成为螺纹引导工装 ， 丝锥通过它的引导加工螺纹时 ， 不仅可以起到较高精度的定位、导向作用 ， 还能使丝锥旋转刚切入材料时 ， 工装的螺纹牙型引导丝锥产生稳定向下的、螺旋切入零件材料内部的力 ， 从而减少零件表层向外发生劈裂等缺陷 ， 减少丝锥加工螺纹时手工操作的不稳定性 ， 提高螺纹的垂直度精度 ， 同时可以避免在需要丝锥多次攻入时 ， 螺纹孔口出现的烂牙现象 。 （3）具体改进方法加工零件口盖外形、孔后 ， 在零件螺纹孔加工厚度方向上、下各垫一加强板 ， 厚度约20mm ， 宽度方向尺寸比零件稍小 ， 长度方向尺寸比零件大约80mm ， 上加强板上有两个M16×2的起引导作用的螺纹孔 ， 下加强板上有两个φ10mm孔 ， 孔距加工与零件一致 ， 使用两个台阶定位销将零件和上、下加强板定位后 ， 通过上、下加强板两端的紧固螺栓将零件固定在中间 ， 钳口夹紧零件两侧 ， 拆下其中一处台阶定位销后 ， 就可以用丝锥加工该处螺纹 ， 构件加强和螺纹引导工装如图3所示 。


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