钛合金因具有高强度、耐腐蚀性及耐热性等特性，广泛应用于航空航天、医疗器械等领域。然而，其低导热性、高化学活性及显著的回弹效应，导致攻丝过程中易产生加工硬化、刀具粘附等问题，尤其在小直径螺纹加工中更为突出。本文以TC4钛合金为例，从丝锥材料、结构优化、底孔设计及切削液选型四个维度，探讨提升小直径钛合金螺纹攻丝效率的关键工艺参数。

一、影响攻丝效率的核心因素分析

1.丝锥材料的选择

钛合金的高强度（TC4抗拉强度达900 MPa以上）与化学活性要求丝锥材料需满足以下特性：

高硬度与耐磨性：建议采用硬度≥65 HRC的钴高速钢（如M42合金），其红硬性较普通高速钢提升20%；

低亲和特性：选用表面镀钛铝氮（TiAlN）涂层的丝锥，可降低材料粘附率30%-40%；

抗疲劳性能：需通过真空热处理工艺使晶粒度达到ASTM 10级以上。

2.丝锥结构优化设计

针对不同加工场景推荐差异化结构方案：

螺尖丝锥适用于通孔或长径比小于2的盲孔，其前角15°设计可优化排屑效率；

螺旋槽丝锥在长径比≥2的深盲孔中表现优异，35°螺旋角可实现向上排屑；

跳牙丝锥适用于M3以下微细螺纹加工，通过间隔齿设计减少30%切削接触面积；

挤压成型丝锥适合M2-M6高精度螺纹，无屑加工特性可降低断裂风险。

3.螺纹底孔参数控制

钛合金回弹量可达普通钢材的2-3倍，建议底孔直径按下式计算：

D底孔=D公称-P*(0.65-0.75)

式中P为螺距，加工M2×0.4螺纹时，底孔需扩大至Φ1.72±0.02 mm，可降低攻丝扭矩达40%。

4.切削液匹配方案

推荐采用含硫-氯极压添加剂的复合型切削液，需满足：

高温润滑性：极压添加剂浓度≥8%；

快速散热：40℃运动粘度控制在12-15 cSt；

防腐蚀性：pH值维持8.5-9.5并添加苯并三氮唑缓蚀剂。

二、工艺验证与优化效果

经正交试验验证（切削速度3-5 m/min，进给量0.05 mm/r），优化方案效果显著：

1.钴高速钢丝锥寿命提升至150-200孔（普通丝锥仅50-80孔）

2.螺旋槽丝锥加工M2×0.4深盲孔（L/D=3）时断锥率由12%降至2.5%

3.专用切削液使加工温度降低60-80℃，表面粗糙度Ra≤1.6μm

三、结论

通过材料-结构-工艺的系统优化，可有效突破小直径钛合金螺纹的加工瓶颈。建议微细螺纹优先采用跳牙丝锥配合挤压成型工艺，深盲孔加工推荐35°螺旋槽丝锥搭配高渗透切削液。后续研究可进一步探索PVD多层涂层与超声振动辅助攻丝的协同效应。

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