《钛合金深盲孔加工.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《钛合金深盲孔加工.docx（13页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、1序言钛合金具有比强度高、抗腐蚀性好及热强度高等特点，因此被大量应用于特殊行业，如航空、航天、医疗、化工及石油管道等零件加工中。钛合金材料为难切削材料，具有切削效率低、刀具磨损快、排屑困难以及表面质量差等加工难点，成为制约钛合金类零件加工效率和产品质量的关键。通过对典型钛合金零件加工工艺的研究，有效解决了钛合金深盲孔内腔类零件车削质量难以保证的技术难题。2钛合金的加工难点和容易产生的问题钛合金（TC4）的物理、机械特性见表1,这决定了其加工时存在以下技术难题。1）钛合金的弹性模量低，在切削力作用下使零件已加工表面容易产生回弹，从而引发刀具切削时产生振动，后刀面磨损加剧，直接影响零件的尺寸精度和
2、表面粗糙度。2）钛合金热导率和比热容都非常低，造成切削钛合金时，切屑与刀具前刀面接触长度短，使切削热大量（约75%）集中在切削刃附近的小面积内，不易散发，导致这一区域切削温度过高，加快了刀具的磨损；同时，钛又是化学亲和力极强的元素，容易在加工表面形成加工硬化层，使刀具磨损加快。3）钛合金切削时容易与刀具发生粘结，切削温度高易产生积屑瘤，直接影响零件尺寸及表面粗糙度，甚至可能会引起刀具折断。表1钛合金（TC4）物理、机械特性密度/(gcB1弹性模Ift/GPa抗拉强rftW断裂延伸率（%）硬或IIBI比热容/J/(k8KB*/1/(*K)4.4310900-1180830-10308-15320
3、5207.53钛合金典型零件分析3.1零件介绍零件的整体三维模型如图1所示，零件尺寸如图2所示。该零件为钛合金深肓孔复杂内腔零件，内腔主要由螺纹、台阶孔、内锥面、内钩槽和圆角组成。零件材料为TC4（a+）型钛合金，内孔内锥面表面粗糙度值=0.8m,内孔918.5mm圆柱度为0.01mm,外圆38mm与内孔16mm的前端锥面关于内孔918.5mm的同轴度为0.02mm,端面娼8mm和M261.5mm螺纹退刀槽端面关于内孔18.5mm的垂直度为0.02mm。图1零件整体三维模型H9J-X9zns0.1118-or三9/1.1./Zto0.80.02AI-1.lo024|16.57RaI623，25
4、53.80.025763.2加工难点分析37.5图2零件尺寸图2中，加工“6mm和918.5mm内孔锥面、24.6mm24.4mm的内槽以及外部形状是该零件的加工难点。由于06mm内孔深度为90mm,长径比为5.6：1,所以该零件加工时，刀杆悬伸过长，容易产生振动。另外，材料弹性较大、排屑困难、表面质量和尺寸公差均难以保证，且冷却非常困难，切削时刀具容易磨损、崩刀。同时，内孔底部钩槽因06mm内孔与钩槽直径相差8.6mm,无适合的标准刀具，只能设计特殊刀具进行加工，且加工时因切削余量过多，须采用分步加工。这些加工难点的存在使得加工过程中刀具的选择、加工工艺路线、工艺装夹方式、非标刀具的设计以及
5、冷却方式的选择等都成为该零件能否加工合格的关键。4加工工艺过程设计通过对零件结构及加工难点的分析，制定出以下加工工艺方案：1 ）对毛坯零件进行粗加工时，留Imm的加工余量。2）精车零件最大的外圆作为后序工序的装夹基准。3 ）锋制软三爪卡盘，保证同轴度-000i11255000.050.9内几粗军刀A12N-SOCK09CtMT09T302-11CP2008000.080.5内孔精下刀E12QSC1.PR06CTCT060202HPKC50I06000.060.05M24I.5W!AieQ-SOXKeai1109T302FlCP200K000.081.0内九仙格刀内牛楠刀M12AitMMl100
6、0.038.0内仿形刀内仿形”DnnO70202FHP2003000.150.5螺纹退刀懵刀SNROOiaiJlHRI.SISOCP5003000.021.5螺纹乍”SNR00131.99MG.15FGCP5003001.51.75.5 测量内孔内孔尺寸及公差为08.5+0.02/0mm,表面粗糙度值Ra=0.8m,如采用内径百分表和内径三爪千分尺测量，人为测量误差较大，并有可能划伤内孔表面，因此,应采用测量精度为0.00Imm以氮气为气源的气动测量仪进行无接触测量，既能保证测量精度，也防止划伤内孔表面。5.6 冷却方式采用水溶剂极压切削液，对刀杆进行内冷却和对刀座进行外冷却相结合的方式。切削
7、液要有较高的压力和足够的流量，外冷时应使切削液对准刀尖部位，使加工部位得到快速充分冷却，以减小切削热对工件造成的变形影响，内冷时要精确地对准切削刃与工件的接触区间。因此，选择刀具时尽量选择带内冷却孔的刀具，冷却液能直接到达刀具的刀尖部分，使刀具得到充分的冷却。5.7 排屑问题由于该零件内孔长径比大，钛合金材料塑性较好，所以切屑容易缠绕在刀杆上，如不及时清理，容易造成内孔表面划伤，甚至损坏刀尖。因此，掠孔时，在半精车、精车的每一个循环完成后应设置暂停，及时清理切屑。6数控加工程序设计数控程序设计流程如图7所示，由工艺路线及程序设计流程编制数控程序。图7数控程序设计流程7结束语通过工艺创新，把刀具材料、涂层、几何角度、工件的装夹方式、冷却液的使用以及切削用量等要素结合起来进行合理选用，总结出一套加工钛合金的切削参数，采取自制3把刀具接力加工的方法，使加工后的零件尺寸精度完全符合设计要求，产品一次交验合格率由原来的70%提高到99%o此工艺方法有效解决了钛合金深盲孔内腔加工中易产生积屑瘤和振纹、表面粗糙度差、尺寸公差不易保证、冷却困难、刀具磨损快以及易折断等一系列技术难题。
