钛合金深孔钻削技术的研究

深孔加工工艺探讨摘要：深孔加工一直是孔系加工中的难点。

深孔加工不仅加工量大，加工效率较低，且对加工设备、加工刀具耐用性及加工工艺提出了更严格的要求。

随着现代科学技术的发展，新型产品的不断更新换代，对产品深孔加工质量提出了更高的要求。

因此，研究深孔加工已经成为机械加工行业的必要。

关键词：深孔加工加工设备刀具耐用性加工工艺加工质量中图分类号：p624.41. 深孔定义一般机械加工方面将孔深l与孔径d之比：l/d>5的孔称为深孔。

原因为：一般实料孔采用麻花钻加工，麻花钻直径d、螺旋角β和螺旋槽导程p成以下关系：p/πd=tan（β）（1.1）在实际生产中，为了保证麻花钻在钻削过程中的排屑质量，麻花钻一次钻到底即不退刀的情况下，钻孔深度l 5的孔称为深孔。

深孔加工分为：一般深孔加工、精密深孔加工和电深孔加工，这里主要介绍一般深孔加工。

一般深孔加工按照加工方式包括以下几种：实心钻孔法即原毛坯无孔，采用钻削加工出孔；镗孔法即已有底孔，为满足孔的精度及表面粗糙度采用镗削加工孔；套料钻孔法即用空心钻头钻孔，加工完成后毛坯中心残存一根芯棒的方法。

现在产品多为焊接件、锻打件等，原毛坯大部分为无底孔结构，故实心钻孔法是现在深孔加工最常用的加工方法。

下面将重点介绍实心钻孔法。

2.加工设备的选择其中适合深孔加工的设备主要包含以下几种设备：镗床、钻床、专用钻孔机、铣床、加工中心等。

根据加工工件的结构特点、现有加工设备性能、工装等进行加工设备的选择。

由于镗床、钻床、专用钻孔机等设备在加工孔前，需要借助划线或其它加工方式确定孔在整个工件中位置后，方可加工。

从而导致工件加工时工序较为分散，需要多次装夹产生大量的辅助加工时间，故在加工设备及条件允许的情况下不提倡使用镗床、钻床、专用钻孔机加工孔。

相对以上三种设备，铣床及加工中心在加工孔时，只需要在编制加工程序时确认加工孔位置坐标即可，从而实现了工序集中原则，避免多次装夹造成的装夹误差，不仅缩短了加工辅助时间且提高了加工精度。

国内外钛合金研究的发展现状及趋势
近年来，钛合金作为一种新型材料，广泛应用于航空、航天、海洋、化工、医疗等领域。

本文将介绍国内外钛合金研究的发展现状及
趋势：
一、国内钛合金研究现状
国内钛合金研究起步较晚，但近年来快速发展。

在技术上已经取得了
一定的成果，研究重点集中在钛合金的制备、改性和应用等方面。

其中，还包括正交实验和贝叶斯优化等。

二、国外钛合金研究现状
国外钛合金研究历史较长，先进的加工技术和分析设备更加完善。

目前，美国、德国、日本等国家的研究机构对钛合金金属材料进行了广
泛的研究，尤其是对高强度、高温和腐蚀性能的提升等方面做出了许
多突破性进展。

三、国内外钛合金研究的发展趋势
（1）材料制备技术的提高。

采用精细制备技术的方法进行钛合金材料
的制备，降低金属内在缺陷，提高材料的物理和化学性能。

（2）材料改性研究的深化。

开展形变机制、晶粒细化和快速凝固等方
面的研究，进一步提高钛合金材料的力学性能和耐腐蚀性能。

（3）纳米级钛合金的研究。

通过纳米级的制备方法对钛合金进行研究，有望发现新的物理和化学特性，促进钛合金材料的发展。

（4）电化学合成技术的发展。

利用新型氟化剂、阴离子表面改性剂、
稀土元素等对合成过程进行优化，提高电化学合成钛合金的效率和成
本效益。

综上所述，钛合金作为一种重要的先进材料，在国内外都受到了
广泛的关注和研究，未来也有着广阔的发展前景。

钛合金的研究与开
发的不断深入，必将在航空、航天、海洋等高端应用方面发挥出更大
的作用。

国内外钛合金研究的发展现状及趋势钛合金作为一种重要的结构材料，具有低密度、高强度、良好的耐腐蚀性和优异的高温性能等特点，因此在航空航天、汽车制造、医疗器械和能源领域等众多领域有着广泛的应用。

随着技术的进步和需求的增加，钛合金研究正不断取得新的突破，呈现出以下发展现状和趋势。

一、国内外钛合金研究的发展现状1.1 国内发展现状我国钛合金研究始于20世纪50年代末，经过几十年的发展，已经取得了显著成果。

目前，我国已经建立了一批具有国际领先水平的钛合金研发和生产基地，如中国航空工业集团公司、中国船舶重工集团公司等。

同时，我国还建立了完善的钛合金材料标准体系和质量监测体系，提高了钛合金材料的质量和可靠性。

1.2 国外发展现状国外钛合金研究起步较早，已经形成了较为完善的产业体系。

美国、俄罗斯、日本和欧洲等国家和地区在钛合金研究和应用方面具有很强的实力。

这些国家和地区在钛合金材料制备、加工和应用等方面积累了丰富的经验，并取得了一系列重要的科研成果。

二、国内外钛合金研究的发展趋势2.1 新材料的研发随着科技的进步，越来越多的新材料被应用于钛合金领域。

例如，纳米材料、复合材料和多功能材料等，这些材料具有更好的性能和更广泛的应用前景。

因此，未来的钛合金研究将更加注重新材料的研发，以提高钛合金的性能和应用范围。

2.2 制备技术的创新钛合金的制备技术是钛合金研究的重要方向之一。

当前，粉末冶金、熔体冶金和快速凝固等制备技术已经取得了一定的成果。

未来，钛合金研究将更加注重制备技术的创新，以提高钛合金的制备效率和质量。

2.3 加工技术的改进钛合金的加工技术对于提高钛合金的应用性能至关重要。

目前，锻造、轧制、拉伸和挤压等加工技术已经得到广泛应用。

未来，钛合金研究将更加注重加工技术的改进，以提高钛合金的加工性能和产品质量。

2.4 应用领域的拓展随着技术的发展和需求的增加，钛合金在航空航天、汽车制造和医疗器械等领域的应用将越来越广泛。

很多做深孔加工的同行会遇到这样一个问题，深孔钻钻头刃磨角度多少合适，其实这与加工的工件是分不开关系的。

不同的工件，其要求肯定不一样，如何才能磨出合适的刃磨角度。

一.深孔钻枪钻刀头刃磨技术概述1、刃口要与砂轮面摆平。

磨钻头前，先要将钻头的主切削刃与砂轮面放置在一个水平面上，也就是说，保证刃口接触砂轮面时，整个刃都要磨到。

这是钻头与砂轮相对位置的第一步，位置摆好再慢慢往砂轮面上靠。

2、深孔钻钻头轴线要与砂轮面斜出60°的角度。

这个角度就是钻头的锋角，此时的角度不对，将直接影响钻头顶角的大小及主切削刃的形状和横刃斜角。

这里是指钻头轴心线与砂轮表面之间的位置关系，取60°就行，这个角度一般比较能看得准。

这里要注意钻头刃磨前相对的水平位置和角度位置，二者要统筹兼顾，不要为了摆平刃口而忽略了摆好度角，或为了摆好角度而忽略了摆平刃口。

3、由深孔钻钻头刃口往后磨后面。

刃口接触砂轮后，要从主切削刃往后面磨，也就是从钻头的刃口先开始接触砂轮，而后沿着整个后刀面缓慢往下磨。

深孔加工钻头切入时可轻轻接触砂轮，先进行较少量的刃磨，并注意观察火花的均匀性，及时调整手上压力大小，还要注意钻头的冷却，不能让其磨过火，造成刃口变色，而至刃口退火。

发现刃口温度高时，要及时将钻头冷却。

4、深孔钻钻头的刃口要上下摆动，钻头尾部不能起翘。

这是一个标准的钻头磨削动作，主切削刃在砂轮上要上下摆动，也就是握钻头前部的手要均匀地将钻头在砂轮面上上下摆动。

而握柄部的手却不能摆动，还要防止后柄往上翘，即钻头的尾部不能高翘于砂轮水平中心线以上，否则会使刃口磨钝，无法切削。

这是最关键的一步，钻头磨得好与坏，与此有很大的关系。

深孔钻钻头刃磨角度在磨得差不多时，要从刃口开始，往后角再轻轻蹭一下，让刃后面更光洁一些。

5、保证深孔钻钻头刃尖对轴线，两边对称慢慢修。

一边刃口磨好后，再磨另一边刃口，深孔加工必须保证刃口在钻头轴线的中间，两边刃口要对称。

国内外钛合金研究及应用现状钛合金是一种重要的结构材料，其具有高强度、高耐腐蚀性、高温强度和优异的塑性等特性。

目前，钛合金在航空、航天、船舶、汽车、医疗器械、核力工程等领域得到了广泛应用。

本文主要介绍国内外钛合金研究及应用现状。

1.材料设计钛合金的材料设计是目前的热点研究领域之一。

通过调控钛合金组织结构、晶粒尺寸和相含量等，可以改善其力学性能、耐腐蚀性能和加工性能。

目前，国际上钛合金的材料设计主要基于计算机辅助材料设计，通过理论计算和实验验证来设计出新的钛合金材料。

2.制备工艺钛合金的制备工艺直接影响其性能和成本。

目前，国内外对钛合金的制备工艺进行了很多研究，包括真空冶炼、熔模铸造、粉末冶金、等离子旋转电弧熔合、电子束熔合、激光熔合、等离子喷涂等。

这些制备工艺可以提高钛合金的材料利用率和成本效益，并拓宽了钛合金的应用范围。

3.表面处理技术钛合金的表面处理技术是针对其表面形态、化学性质和力学性质进行的一系列处理技术，目的是增强钛合金材料的抗腐蚀性、磨损性和生物相容性。

目前常用的表面处理技术包括阳极氧化、电解陶瓷涂层、电解制取钝化膜、喷砂、抛光等。

1.航空航天领域由于其高强度、低密度、高温强度和耐腐蚀性能，钛合金广泛应用于航空航天领域。

钛合金可以用于制造飞机、火箭、导弹的结构和发动机部件，如航空发动机的叶片、壳体等。

2.汽车领域随着汽车工业的快速发展，钛合金也逐渐在汽车领域得到广泛应用。

钛合金轮毂、排气管、螺栓连接件等都具有重要的应用价值。

3.医疗器械领域钛合金对人体无毒、无害，且生物相容性好，被广泛应用于医疗器械领域，如人工关节、牙科种植体、外科手术器械等。

4.海洋工程领域钛合金在海洋工程领域也具有重要的应用价值。

海水腐蚀性强，而钛合金具有较强的耐腐蚀性能，因此可以用于制造海洋工程设备和海底管道等。

钛合金也被广泛应用于核力工程领域。

核电站中的水箱、反应堆舱壳、管道、定位器等部件都可以使用钛合金材料制造。

doi: 10.12052/gdutxb.200110AlCrSiN涂层刀具干车削Ti-6Al-4V钛合金的切削性能研究刘杰1,2，朱水生1，肖晓兰1，邓欣1（1. 广东工业大学 机电工程学院，广东 广州 510006；2. 广州番禺职业技术学院 智能制造学院，广东 广州 511483）摘要: 使用未涂层的和AlCrSiN涂层的硬质合金车刀片以3种切削速度干式车削Ti-6Al-4V钛合金。

研究发现AlCrSiN涂层刀片的切削寿命在各切削速度下都超过无涂层刀片, 而切削力、切削温度和工件表面粗糙度3项指标均低于无涂层刀具, 说明AlCrSiN涂层能够有效地保护基体从而维持刀具的锋利度。

2种刀具在切削过程中均出现切削力先上升后下降的现象, 这与二者高温下产生的润滑氧化物有关。

切削温度和工件粗糙度都与后刀面磨损量有正相关关系, 即随着后刀面磨损量的增加, 温度和粗糙度都随之增加, 但温度的增加还与前刀面第一变形区塑性变形增大, 热量增加有关。

另外, 2种刀具产生的切屑尺寸、颜色、锯齿频率也证明了AlCrSiN涂层刀具磨损较慢，切削温度较低。

关键词: AlCrSiN涂层；Ti-6Al-4V；切削力；切削温度；粗糙度；刀具磨损中图分类号: TG712 文献标志码: A 文章编号: 1007–7162(2021)02–0099–08Cutting Performance of AlCrSiN Coated Tool in DryTurning Ti-6Al-4V Titanium AlloyLiu Jie1,2, Zhu Shui-sheng1, Xiao Xiao-lan1, Deng Xin1(1. School of Electromechanical Engineering, Guangdong University of Technology, Guangzhou 510006, China; 2. School ofIntelligent Manufacturing, Guangzhou Panyu Polytechnic, Guangzhou 511483, China) Abstract: Ti-6Al-4V titanium alloy was dry turned by uncoated and AlCrSiN coated carbide inserts at three cutting speeds. It was found that the cutting life of AlCrSiN coated inserts exceeds uncoated inserts at all three cutting speeds and meanwhile the three values of cutting force, cutting temperature and workpiece surface roughness are lower than that of uncoated tools, which shows that AlCrSiN coating can effectively protect the substrate and maintain the sharpness of the tool. During the cutting process, the cutting force of both tools increased first and then decreased, which is related to the lubricating oxides produced by the two tools at high temperatures. Both cutting temperature and workpiece roughness have a positive correlation with the wear of the flank, that is, as the wear of the flank increases, the temperature and roughness increase accordingly, and incidentally, the increase in temperature is also related to the increase in plastic deformation and heat in the first deformation zone of the rake face. In addition, the chip size, color, and sawtooth frequency produced by the two tools also prove that the AlCrSiN coated tool has lower wear rate and cutting temperature than the uncoated tool.Key words: AlCrSiN coating; Ti-6Al-4V; cutting force; cutting temperature; roughness; tool wear钛合金是公认的难加工材料，由于其低热导率、低弹性模量以及高强度、高化学活性使得刀具经受高温氧化、扩散、粘结、高回弹等一系列的考验，带来刀具寿命短、加工效率低以及工件的表面质量差等一系列问题[1]。

论谕牽鏑均仪器-34-PETROLEUM TUBULAR GOODS&INSTRUMENTS2020年12月•试验研究#钛合金钻杆用Ti5A13VMoZr合金的定相转变温度研究!T&李睿哲】，冯春1，李宁2,李双贵3（1•中国石油集团石油管工程技术研究院，石油管材及装备材料服役行为与结构安全国家重点实验室陕西西安710077；2•中国石油塔里木油公司新疆库尔勒841000；3•中国石化西北油公司新疆乌鲁木齐830011）摘 要:钛合金钻杆具有密度低、强韧性好、耐疲劳及耐腐蚀性能好等优点,是当前油气工业研究的热点。

通过连续升温金相法、DSC差热分析法和计算法研究确定了钛合金钻杆用Ti5A13VMoZr合金的T&定相转变温度。

结果表明，通过连续升温金相法所测的T定相转变温度为970d$DSC差热分析法由于在加热过程中产生热滞后，所的T"相转变温度为980°C；计算法所测的％定相转变温度为966.3C。

综合三种方法所测结果，确定了Ti5A13VMoZr合金的T&0相转变温度为970C。

根据该T&0相转变温度结果可合理制定钛合金钻杆用Ti5A13VMoCr合金管材的热处理工艺。

关键词：油气井；管材;钻杆;钛合金;热处理中图法分类号:TE921文献标识码:A文章编号：2096-0077（2020）06-0034-04DOI：10.19459/ki.61-1500/te.2020.06.008T!p Phase Transition of Tl5Al3VMoZrAlloy for Titanium Alloy Drill PipeLNRuizhe1，FENGChun1，LNNing2，LNShuanggui3（PC Tubular Goods Researct Institute,State Key Laborator*for Performance and Structure Safety o PetroleumTubular Goods and Equipment Materials,Xi'an,Shaanxi710077,China；2.PetroChina Tarim Oilfield Company,Korla,Xinjiang841000,China；3.Sinopec Northwesi Oifedl Company,Urumqi,Xinjiang830011,China）AbstraC:Titanium alloy drill pipe has the adventages of low density,good toughness,fatigue resistancc and corrosion resistancc,etc.N is a highlight in current oil and gas industo research.In this paper,the T&'phase transition temperature of Ti5AKVM o Z-alloy for titanium alloy drVl pipe is determined by three methods,which ae continuous temperature metalloyraphic method,DSC dVferential thermal analysis method and calculation method.The result of continuous heating metallurgical method is970C.DSC dVferenticl thermal analysis method has a thermal laa during heating,and the result is980C.The result of calculation method is966.3C.By combining resultr of the three methods,the T&'phase transition temperature of Ti5AKVM o Z-alloy is determine to be970C.The above research resultr provide a labc-ratoo data basis for rationtly formulating the heat treatment process of Ti5AKVM o Z-alloy pipe for titanium alloy drill pipe.Key words:oil and gas well；tubular goods；drill pipe；titanium alloy；heat treatment性好和耐高温性能优越等特点，对于石油勘探开发的深、超、水平井以及海洋有广阔的应用前钛合金钻杆是一种轻合金钻杆，具有强度高、耐蚀景）1_4*。

微小深孔加工综述刘泽祥;张斌【摘要】微小深孔加工一直是制造业所关注的问题之一.传统加工方法中最为有效的是机械钻削加工,但随着材料科学的发展,微小深孔钻削过程中出现了瓶颈,如刀具难以冷却、排屑困难等问题,致使微小深孔加工的深径比小,加工质量差,在钻削过程中常出现断刀的现象,而对于一些难加工材料,采用传统刀具加工效率低或者根本无法加工.针对传统加工方法所存在的不足,开发了各类特种加工方法,如电火花加工、电解加工、超声加工、激光加工以及电子束加工等,对其加工原理、加工特点以及所存在的不足进行了综述,在此基础上,分析了各类复合加工技术的特点,在加工技术上取长补短,弥补各自所存在的不足.复合加工技术将在未来制造业中得到广泛应用.【期刊名称】《新技术新工艺》【年(卷),期】2019(000)001【总页数】10页(P1-10)【关键词】微小深孔;钻削;电火花加工;电解加工;超声加工;激光加工;复合加工【作者】刘泽祥;张斌【作者单位】泰州职业技术学院机电技术分院,江苏泰州225300;泰州职业技术学院机电技术分院,江苏泰州225300【正文语种】中文【中图分类】TH16在机械制造行业众多零件的加工中，深孔及微小深孔加工历来是被人们广泛关注的问题之一。

对小孔、微小孔、微小深孔的定义一般为：小孔的孔径为0.1～3.0 mm；微小孔的孔径<0.1 mm；深孔定义为孔深与孔径之比(深径比)>10的孔[1-2]，在生产实践中，按照深孔直径的大小分为特大深孔(φ200 mm以上)、大深孔(φ65～φ200 mm)、普通深孔(φ20～φ65 mm)、小深孔(φ4～φ65 mm)和微小深孔(φ4 mm以下)。

一般而言，微小深孔和特大深孔比中、小直径深孔的加工难度更大[3]。

微小深孔广泛应用于航空航天、军工生产、液压阀孔、喷油嘴和医疗器械等行业[4-5]。

然而，微小深孔加工时刀具的冷却、排屑问题不能及时解决，所以经常出现断刀的现象。

钛合金Ti-6Al-4V切削仿真温度分析1. 引言1.1 背景介绍钛合金Ti-6Al-4V是一种常用于航空航天和生物医学领域的高强度、耐腐蚀性能优异的金属材料。

由于其优异的力学性能和化学稳定性，钛合金Ti-6Al-4V广泛应用于航空发动机、汽车制造、医疗器械等领域。

由于其高温时容易发生氧化和热疲劳等问题，对其进行切削加工时需要特别注意其温度变化情况。

1.2 研究目的研究目的是探究钛合金Ti-6Al-4V在切削过程中的温度分布规律，为优化切削工艺提供理论依据。

钛合金Ti-6Al-4V具有高比强度、耐腐蚀性和良好的热性能，在航空航天、汽车制造、医疗器械等领域有广泛应用。

切削仿真可以模拟切削过程中的温度变化，为预测工件表面质量、延长刀具寿命提供帮助。

本研究旨在建立钛合金Ti-6Al-4V切削仿真的温度分析模型，分析其温度分布规律，深入探究影响温度的因素，为实际切削加工提供参考。

通过理论分析和数值模拟，揭示钛合金Ti-6Al-4V切削过程中的温度变化规律，为提高切削效率、降低成本、改善切削表面质量作出贡献。

1.3 研究方法针对钛合金Ti-6Al-4V切削仿真温度分析的研究目的，本研究将采用计算机辅助仿真方法，结合有限元分析和数值模拟技术，通过建立钛合金Ti-6Al-4V切削过程的热力学模型和温度分析模型，对刀具与工件之间的热交换过程进行模拟和分析。

具体研究步骤如下：1. 确定切削仿真模型：根据钛合金Ti-6Al-4V的特性和切削工艺参数，确定切削仿真模型的几何结构和初始条件。

2. 建立有限元模型：利用有限元软件，建立钛合金Ti-6Al-4V切削仿真的三维有限元模型，包括工件、刀具和切削流场等几何结构。

3. 设定边界条件：设置刀具与工件之间的接触面热边界条件和边界热流条件，以及切屑和冷却液的影响。

4. 进行数值模拟计算：通过数值方法，对钛合金Ti-6Al-4V的切削过程进行热力学仿真计算，得到温度分布和变化规律。

Topical Technology专题技术2020年 第5期冷加工15钛合金材料的应用目前已成为仅次于铁、铝的第三种金属材料，被广泛应用于各领域各行业，特别是近年来航空工业制造领域的应用急剧增加（如B787、A380及军用航空器），其发展之迅猛给予加工制造行业带来了很大的挑战，如生产效率低、刀具寿命段、零件加工质量废品率高等。

因此，对金属加工刀具综合性能提高及合理有效的加工方法也提出了更高、更新的挑战。

首先，钛合金相对密度低（ρ=4.5g/cm 3）、比强度（σb 和ρ比）高，弹性模量小；具有良好的塑性和韧性；钛合金在高温或低温状况下能保持较稳定的物理、化学性能。

如某些钛合金和工业纯钛在－253℃超低温下塑性和韧性仍然良好，而某些钛合金在550℃高温条件下长期使用仍然能保持较高的热稳定性；另外，钛合金具有优异的耐蚀性，它比不锈钢的钝态区域宽，氧化膜抗氯离子能力强。

在海洋大气、海钛合金材料特性及切削加工方法■■松德刀具（长兴）科技有限公司　（浙江湖州　313100）　赵晓强　李陇涛摘要：通过对钛合金零件的加工测试，分析钛合金材料的特性，并通过优化刀具加工方法，从而提高钛合金材料的加工效率。

关键词：钛合金；材料；切削力；刀具；航空航天加工要求。

对于航空器的特殊要求，科学家们不断研发出与其适配的新型航空器钛合金材料，来满足航空器机械零部件的高刚性、大强度和重量轻、体积小等设计要求。

随之而来造成后续的钛合金机械零件加工效率低、工艺性差。

金属切削加工中，切削刀具与被加工零件材料之间关系相互矛盾。

当相互对立又相互联系的任何一方，如果有了新的突破和创新，就会迫使另外一方获得一个更新的发展。

如果仍然采用传统材料的加工方法和加工刀具，将会在加工效率、加工质量和加工刀具成本上大打折扣。

为了应对和适应新型钛合金零件的不断增加和对其加工性能、加工效率和加工精度等方面的要求，刀具界都在不断地改进各自的刀片基体材质、几何角度设计、涂层技术和创新的加工方法，来满足对新的钛合金材料零件的高效加工要求，特别是满足近年来对航空水、湿氯气、氯化物、次氯酸、硫化物、硫酸盐、大多数氧化性酸和有机化合物环境下，都有其优良的耐蚀性，同时钛合金还具有较高的抗冲击性能。