在钛合金上攻出螺丝孔要求在同时理解钛合金材质属性和攻丝工艺特性的基础上采用正确的技巧。诸如正在Emuge美国总部展示间展览的Hermle C 30 U五轴机床这样的当代CNC机床在钛合金攻丝方面能够达到最佳效果。

      无论工件材质如何，在CNC机床上用丝锥切割出螺纹时都需要特别注意。在钛合金攻丝时，一些在其它材质上表示攻丝过程顺畅进行的标志，例如均匀连续地出屑，有可能不会出现。在钛合金攻丝时，挤压积聚在出屑槽和孔内的切屑有可能在加工变量未得到正确控制时导致问题的出现。

      为了获得卓越的效果，专门用于钛合金的丝锥加入了一些针对这些工件材料特性的特点。Rekord C-Ti系列丝锥（左图）设计用于在钛合金上加工通孔。Rekord D-Ti系列丝锥设计用于在钛合金上加工盲孔。

      在诸如钛6Al4V这样的钛合金上攻丝比绝大多数合金材料上攻丝都要更加困难，但在采用合适的丝锥和技巧时也是可行的。钛合金具有高强度、轻重量的特色，这些特色使得钛合金在航空航天、医药和其它行业的各种应用领域中成为一种非常具有吸引力的金属材料。但是，钛合金非同寻常的属性也对钛合金部件机加工工艺规划工程师们提出了挑战。

      例如，钛金属的导热性能不良。在机加工钛金属时，热量会趋向于积聚于刀具的表面和锋缘处，而不是经过部件和机床构架耗散出去。而这种现象在攻丝过程中尤其突出，因为这一过程中孔的内表面与丝锥之间的接触面积比此类工件与钻头、端铣刀或其它工具之间的接触面积更大。这种留存下来的热量有可能导致刀具锋刃崩口并减少丝锥使用寿命。而且，钛金属非常之低的弹性模量赋予其一种“弹性”，使得工件趋向于“紧贴”到丝锥上。这种效应会导致螺纹出现擦痕和撕裂。这种效应还会增加丝锥所受的扭矩并缩短其使用寿命。

      为了在钛合金攻丝时达到最佳成果，应使用高质量的丝锥，将丝锥安装在现代化的攻丝夹头内，并在拥有良好进给控制能力的机床上采用适当的速度。

      采用正确的速度

      攻丝速度在钛合金上切割螺丝的作业中具有关键性的作用。不足或过高的速度将导致攻丝失败或缩短丝锥使用寿命。我们建议在攻入和退出攻丝孔时都采用10~13 sfpm的攻丝速度。这个速度范围虽然低于绝大多数其它材质的攻丝速度，但事实证明,这一范围提供了最为稳定一致的丝锥使用寿命和最高的生产率。

      使用正确的攻丝液

      攻丝液（冷却液/润滑液）都将会影响到丝锥的使用寿命。尽管应用于钛合金上其它加工作业的液体也可以作为攻丝作业的备选液体，但这种液体不一定能够带来所想要的螺丝质量和丝锥使用寿命。我们推荐采用含有较高比例润滑油的高质量乳浊液，或在更好情况下，采用一种攻丝油。在攻丝作业中，液体的润滑特性通常比冷却特性更为重要，因为丝锥通常以相对较慢的速度工作而且不会去除大量的材料。润滑性有助于延长丝锥使用寿命并保护螺丝的表面光洁度。

      在对那些特别难于机加工的钛合金进行攻丝时,有可能要求采用加入了极端压力添加剂的攻丝润滑糊剂。设计这些添加剂的目的在于，即使在刀具/工件接触面上产生高机加工受力的情况下，仍能粘附于切割表面上。攻丝润滑糊剂的缺点在于必须手工涂抹而无法通过机床的冷却剂输送系统自动输送。

      使用现代化的CNC机床

      尽管任何能够切割钛合金的机床都应当能够有效地对这种材料进行攻丝，但现代化的CNC机床最适合用于钛合金攻丝作业。一般来说，这些较新型的机床提供了刚性（同步）攻丝工作循环。

      较早的CNC机床通常不具备这一功能。但是，采用较早控制装置的机床也可以用于钛合金攻丝，但是必须使用张紧/压缩型丝锥夹头而不是刚性的筒夹式丝锥夹头。这种张紧/压缩型夹头能够针对攻丝进给中各种难以预料的变化做出补偿，而这些变化发生的原因是这些较早控制装置上的主轴控制程度不够精细的缘故。

      使用最好的丝锥

      许多丝锥制造厂商都提供了专门针对钛合金或其它坚硬合金设计的产品系列。这些产品通常采用了螺旋式出屑槽，因为螺旋式出屑槽倾向于将切屑向上提升并排出孔外，从而保证了出屑槽内不会挤满切屑。切屑堵塞是导致丝锥故障和螺丝质量问题的首要原因。而各家供应商提供的其它设计特色均为专属技术。

      Emuge出品了2款针对钛合金上螺纹切割设计的丝锥产品。通孔应用应当采用Rekord C-Ti系列丝锥。这一系列的丝锥采用了针对通孔内右旋切削设计的8~10度的左旋螺旋出屑槽。这一特色与4~5条螺纹的倒角刃面相结合，还加入了用于切割坚硬合金材料的前刃面以及应力释放特性。盲孔应用应当采用Rekord D-Ti系列丝锥。这一系列丝锥产品采用了设计用于右旋螺纹的10~15度右旋螺旋出屑槽。这一特点结合了2~3条螺纹的倒角刃面以及适当的前刃面和应力释放特性。请注意，盲孔丝锥设计用于将切屑从孔的顶部排出，而通孔丝锥设计用于将切屑推出直至通过孔的底部排出。这两种设计的意图都在于防止切屑堵塞在丝锥出屑槽内。

      使用现代化的丝锥夹头

      丝锥夹头特别容易受到振动的影响，振动会导致螺纹质量的下降并缩短丝锥使用寿命。出于这个原因，应当使用高性能的丝锥夹头以提供刚性充足的刀具固定方式。我们推荐配合Softsynchro筒夹式丝锥夹头采用刚性/同步攻丝工作循环。刚性/同步攻丝循环可以在现代化的CNC机加工中心上实现，因为其主轴的旋转能够与丝锥进给轴精确地同步，既可以是顺时针方向同步，也可以是逆时针方向同步。这种能力能够在无需在丝锥上采用长度补偿的方式下加工出螺纹。Softsynchro型丝锥夹头由Emuge开发，并由多家供应商能够供应此种产品，此类夹头针对即使在最优秀的CNC机床上也有可能出现的轻微同步误差做出补偿。

      对于不具备刚性攻丝循环的CNC机床来说，应使用高质量的丝锥夹头及初始硬性启动的功能。这种工艺设计结合了一种张紧机构，这种机构使得丝锥只能在一个特定的轴向压力积累达到之后才能开始切割攻丝。实质上，丝锥瞬时性地“暂停”直至足以克服内在阻力为止。这种硬性启动功能确保了丝锥每次都在相同的位置启动切割作业。在没有这种功能的情况下，丝锥在夹头内的压缩受力将会一直增长，导致丝锥变钝。攻丝所受到的过大压缩应力会妨碍丝锥切割出全深度的螺纹。由于钛合金的坚硬性会导致任何刀具更快速地变钝，在丝锥夹头上不具备硬性启动功能的情况下，产生不良螺纹的风险就会变得更大。

      出于类似原因，请确保CNC在编程时采用了能够在最优化表面速度下进行攻丝的正确速度。在手动机床上攻丝也建议采用具备硬性启动功能的夹头。

      夹紧工件

      为了达到最高的精度和重复精度，请检查您的夹装应用，确保您的工件夹装系统能充分的夹紧部件。这个建议对于小批量加工厂以及大批准汽车生产工厂具有特别重要的作用，因为这些工厂更有可能遇到这种涉及到钛合金工件的作业。许多此类工件存在较薄的工件壁以及易于传导振动的复杂外形。在这些应用中，刚性工件夹装会给包括攻丝在内的每一种机加工作业带来好处。出于这些原因，我们推荐与您的工件夹装解决方案提供商密切合作以便他们能够理解您所面对的具体难题。这样做将有助于避免沟通不良以及降低整体项目成本。

      预先计划好攻丝设备要求

      丝锥使用寿命取决于许多因素，包括机床的能力、进给控制装置的精密度、丝锥夹头的质量、钛合金的具体等级、冷却液或润滑液的类型等等。而对这些因素全部进行优化将确保攻丝作业的经济性和生产率。

      在钛合金攻丝时，一条很好的经验法则是：对于深度为直径2倍的孔，可以预计每个丝锥能够攻制250~500个孔。请保持良好的记录以监测丝锥使用寿命。（当然，无论您要对何种材质进行攻丝，来启动新作业时采用新丝锥的意义总是重要的）。丝锥使用寿命的预期外变化有可能表明有某一项关键变量必须得到调整。在攻丝作业中发生的问题也有可能表明了存在某种对其它作业也有不良影响的状况。

      总结评议

      由于钛合金工件通常成本高昂，并代表着在原材料和高附加值加工方面的可观投资，因此在攻丝作业中多加注意能够产生良好的效益。