本帖最后由 未來(lái)第一站 于 2016-11-4 22:05 編輯
7 o- e# w' u; y4 B; r6 N
2 }0 Z: y' _1 E% Y. n 薄壁鈦合金套數(shù)控加工工藝希望對(duì)需要的社友有所幫助 Y. q. s3 G- M" e# F4 P* {
1.鈦合金套加工工藝分析7 `4 ^3 _3 m8 D) w9 @
如圖1所示，一種薄壁鈦合金零件壁厚僅為1.8mm，內(nèi)孔的尺寸公差為0.1mm，內(nèi)外圓同軸度要求為φ0.05mm，而且要求在薄壁套圓周上加工出36個(gè)寬度為0.6mm、長(zhǎng)度為50mm的槽，零件材料為T(mén)C4，要求表面粗糙度值Ra=1.6μm，不僅有較高的尺寸加工精度與形位公差要求，而且要求表面粗糙度值低，加工難度較大。 S+ P- p3 N! Z4 f0 m
% k0 P: J, L9 ?% z) V+ P
圖1 薄壁鈦合金零件
2 q: I- u- @9 j 鈦合金材料在航空航天等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用，其特點(diǎn)如下：①導(dǎo)熱系數(shù)低，切削溫度高，相同條件下，TC4的切削溫度比45鋼高出1倍多。②加工過(guò)程中刀具與切屑的接觸長(zhǎng)度短，這樣單位接觸面積上的切削力就會(huì)加大，易使刀具崩刃。③由于鈦合金的切削變形系數(shù)接近于 1，所以切屑在前刀面的滑動(dòng)摩擦路程就會(huì)增加，刀具磨損速度加快。④化學(xué)活性大，在加工表面容易產(chǎn)生表面變質(zhì)污染層，使組織不均勻，嚴(yán)重?fù)p傷刀具，出現(xiàn)缺口、崩刃及剝落等現(xiàn)象。⑤由于鈦合金親和性大、切削溫度高，切削時(shí)粘刀現(xiàn)象嚴(yán)重，在切削過(guò)程中會(huì)引起粘結(jié)磨損。
# h+ w E* ]/ \) ? y 由于薄壁鈦合金套的表面粗糙度值為Ra=1.6μm，要求較高。同時(shí)，由于是型材管料，其外圓不需要加工，只需要拋光處理，所以要完成薄壁鈦合金套的加工，需要5個(gè)加工步驟：①粗車(chē)內(nèi)孔。②銑圓周36個(gè)寬度為0.6mm、長(zhǎng)度為50mm的分布槽。③去除內(nèi)孔翻邊毛刺。④精車(chē)內(nèi)孔。⑤拋光外圓。7 V l, N/ A! m( b; C9 u4 @
2.內(nèi)孔的粗加工
g. }$ _% `8 L- R5 k" \ 由于薄壁鈦合金套的壁厚僅為1.8mm，所以粗車(chē)內(nèi)孔的裝夾方案選擇軟包爪，如圖2所示為焊接的銅軟包爪，在其尾部車(chē)有一個(gè)2mm的限位，限制薄壁鈦合金套長(zhǎng)度方向的位置移動(dòng)。
; H; @0 x% e3 [' `
( G7 Z# _3 K4 g& [" V8 K圖2 車(chē)床軟爪
! q5 R0 g5 k9 l8 ]8 i 由于YT類(lèi)硬質(zhì)合金車(chē)刀與鈦合金材料結(jié)合力強(qiáng)，容易發(fā)生粘結(jié)磨損，所以粗車(chē)內(nèi)孔的刀具選擇YG8硬質(zhì)合金車(chē)刀，刀具的主偏角95°，副偏角35°左右，前角6°，后角9°，切削參數(shù)為：v=70m/min，f=0.2mm/r，ap=1mm。圖3所示為加工實(shí)況，內(nèi)孔粗加工完成后，要給精加工留量0.15mm。4 T8 D% \! c6 t4 e+ T8 o( Y3 T
5 k2 ~2 J. x' M+ _8 y
* s* a5 ]! c4 f0 Y/ t! {圖3 粗加工 * g% A4 Q8 X. q- G+ v z
3.圓周36個(gè)槽的加工" C/ f2 |6 y" Z' @
薄壁鈦合金套圓周上36個(gè)槽的加工，選擇在四軸立式加工中心上，利用分度頭通過(guò)一夾一頂?shù)难b夾方案，如圖4所示。裝夾時(shí)需要做一個(gè)心軸2，心軸的一端外圓被三爪自定心卡盤(pán)3卡住，另一端外圓有一個(gè)止口并與薄壁鈦合金套筒4的一端內(nèi)孔間隙配合，配合間隙為0.02mm，薄壁鈦合金套的另一端內(nèi)孔與堵頭1的外圓間隙配合，配合間隙為0.02mm，堵頭的另一端端面中心打有中心孔，通過(guò)活頂尖5將其頂住。; V/ t: A9 y' n5 ~$ \: o, W0 T& K) G6 P
' \! h9 ?8 @3 p5 ], i3 x
圖4 銑槽裝夾示意圖 8 } m: S% M) Q& z* E8 F4 c: ]
1.堵頭 2.心軸 3.三爪自定心卡盤(pán) 4.薄壁鈦合金套筒 5.活頂尖
! U3 c5 C' V' `( b 銑槽加工時(shí)，由于薄壁變形后應(yīng)力集中，容易造成槽寬變窄，所以應(yīng)使用厚度略大于槽寬的鋸片銑刀。這里刀具選用厚度為0.7mm、內(nèi)孔直徑為22mm、外圓直徑為60mm的高速鋼鋸片銑刀，齒數(shù)為72齒，其中直徑為22mm的內(nèi)孔與銑槽刀具的伸出軸間隙配合，配合間隙為0.02mm，圖5所示為銑槽刀具。
3 X, l0 ?" l7 @ y( b' W0 w ) x7 F/ i E, y4 R' D- P
圖5 銑槽刀具
. e( b4 a5 O0 Z. M9 A) n# d) c 銑槽加工參數(shù)選擇為：n=100r/min，f=25～30mm/min，ap=2mm。背吃刀量=鋸片厚度，這里吃刀深度≥薄壁套的壁厚1.8mm，因?yàn)榻?jīng)過(guò)試驗(yàn)，如果不是一次切開(kāi)而是分層切削，由于應(yīng)力集中，第二次進(jìn)刀就會(huì)在分層處造成刀具的崩刃甚至斷裂，同時(shí)加工效率大大降低，所以這里選擇ap=2mm。需要注意的是，鋸片銑刀沿鈦合金套筒套徑向進(jìn)刀時(shí)，背吃刀量ap≥薄壁套壁厚1.8mm，不要分層銑削，否則切開(kāi)的薄壁套在開(kāi)口處由于應(yīng)力集中，會(huì)使開(kāi)口處產(chǎn)生變形，導(dǎo)致縮口，第 2次進(jìn)刀鋸片銑刀不能順利進(jìn)刀，導(dǎo)致鋸片銑刀出現(xiàn)崩刃或斷裂，致使加工不能順利進(jìn)行。圖6所示為加工實(shí)況。
0 @# Q3 F$ O: \$ t* [7 [8 V, o) ^3 N4 i G$ F' t
圖6 銑槽加工
" C2 M! v, J6 S7 w 4.內(nèi)孔毛刺的去除
K* Q8 b( R0 G+ `1 @0 l 薄壁鈦合金套內(nèi)孔銑削加工完成后，由于鈦合金對(duì)刀具材料的化學(xué)親和性強(qiáng)，容易粘刀，所以銑出的毛刺不會(huì)輕易斷掉，而是卷曲在內(nèi)孔的兩端，如圖7所示，所以需要將其去掉。采用的方法為利用尖嘴鉗將其逐一掰掉。由于掰掉后的內(nèi)孔還會(huì)留有去不掉的毛刺，所以粗加工時(shí)留下的0.15mm精加工余量正好在精加工時(shí)將其去除。
& [- H% a( M( w4 e! e3 m0 u5 `' u9 a: h+ Q C
圖7 內(nèi)孔卷曲毛刺
3 |3 _- l5 _' T) B8 n& }+ J; J! a 5.內(nèi)孔的精加工3 Z& j9 t& v3 o* b
薄壁鈦合金套的內(nèi)孔精加工還是采用粗加工時(shí)的裝夾方案，即利用銅軟包爪裝夾外圓，利用內(nèi)孔精車(chē)刀精鏜內(nèi)孔。& [0 H, J- [0 P( E" M1 H
鏜內(nèi)孔精車(chē)刀選擇陶瓷刀具，刀具主偏角95°，副偏角35°，主前角8°，后角 12°。切削參數(shù)如下：n=400r/min，v= 55m/min，f=0.15mm/r，ap=0.15mm。$ Y1 S7 V- w! s8 V
6.外圓的拋光加工
' K8 f4 o! O& }" | 由于薄壁鈦合金套內(nèi)外圓毛坯比較規(guī)矩，外圓已經(jīng)達(dá)到了規(guī)定的尺寸要求，所以不需要單獨(dú)加工，但是表面粗糙度不是太理想，需要進(jìn)行外圓的拋光加工處理。0 Y u% F; _9 n, [/ ^0 o, x& i
外圓拋光也是選擇在數(shù)控車(chē)床上，通過(guò)三爪自定心卡盤(pán)與活頂尖一夾一頂?shù)难b夾方案。如圖8所示，心軸的一端裝夾在三爪自定心卡盤(pán)上，心軸的一端外圓與薄壁鈦合金套的一端內(nèi)孔間隙配合，配合間隙為0.02mm；薄壁鈦合金套的另一端內(nèi)孔與堵頭的外圓相配合，配合間隙也為0.02mm，活頂尖與堵頭的中心孔相配合。
. m, i! \, x% w+ q* S7 [
+ T6 L# _* {- W" `8 O R9 F: d- M! _圖8 外圓拋光 7 C4 r) j8 ?$ H+ j; s
拋光的時(shí)候，先在薄壁鈦合金套的外壁涂一層專(zhuān)用拋光皂（見(jiàn)圖9），然后起動(dòng)主軸，主軸轉(zhuǎn)速n=500r/min，利用拋光輪對(duì)其外圓進(jìn)行拋光處理。
4 B8 m' b6 L7 u$ }# z3 X$ J/ ]- w
* Z% H/ A5 d) g, D! e0 r( ~ 圖9 拋光皂 ' n' T1 v5 W( `% e
最終加工完成后的零件如圖10所示。4 `) k* D# B' L
2 d3 {* _/ D+ v1 c% u
圖10 成品零件 5 |' h1 }9 R: a9 t$ o& V2 M3 _6 \8 h
7.結(jié)語(yǔ) E8 O- @0 s& S# D, C* f
鈦合金材料是典型的難加工材料之一，我們?cè)诠ぷ髦幸碚摻Y(jié)合實(shí)際，不斷積累加工經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)具體問(wèn)題制定出切實(shí)可行的鈦合金加工工藝方案。本文對(duì)加工該類(lèi)零件的設(shè)備、刀具、夾具、切削參數(shù)及其他一些工藝方法進(jìn)行歸納、總結(jié)和論證、應(yīng)用，以期更好地指導(dǎo)實(shí)踐中鈦合金的加工，文中的加工方法可能不是最佳方案，歡迎同行批評(píng)指正。# _5 V% x0 E( n/ r$ ]- h, Z
9 K0 H& v6 E1 C9 @% b
作者： 北華航天工業(yè)學(xué)院任國(guó)柱
7 m' f2 x1 h! c! i# q | 
發(fā)表于 2016-11-4 21:54:54
QQ好友和群
收藏
淘帖
問(wèn)題專(zhuān)業(yè)，描述清楚
伸手黨/灌水/看不懂
