钛合金高精度回转体的加工工艺.docx

《钛合金高精度回转体的加工工艺.docx》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、钛合金咼精度回转体的加工工艺钛合金属于难加工材料，对于钛合金高精度回转体的加工也是机械制造业棘手的难题。本文通过对典型高精度壳体的加工总结出一套加工方法，并通过实践证明该工艺过程有效地解决了此类零件加工难题。1.工艺分析如图1所示，该零件材料为钛合金TC4,加工难点有两个：一是材料如何解决难加工问题，二是如何控制零件的变形，保证高精度要求。34-8cji/01)LJH2•难点分析钛合金材料难加工点有两个方面：一是材料组织切削加工性差。钛合金材料组织复杂，亲和力大，晶格原子不易脱离平衡位置，当材料硬度高于350HB汕切削加工特别困难，硬

2、度低于350HBW寸，又易产生粘刀现象。二是材料切削时温度高刀具磨损快。钛合金材料的零件被加工时，切削区温度远高于其他材料的温度，材料的导热系数小于不锈钢和高温合金，散热条件差，使切削区温度迅速上升，积于切削区附近不易散发，造成加工的刀尖附近应力集中，造成刀具磨损崩刃，破坏零件加工表面质量。控制零件变形难点有四个方面:（1）零件结构刚性差零件壁厚为1.5mm2mm刚性差，切削力挤压造成零件一定的变形，影响壳体零件尺寸精度及几何公差。（2）切削用量要素难控制在切削速度、进给量、切削深度等因素影响下，切削过程中产生振动，也会造成零件变形。

3、（3）装夹时夹紧力产生的影响零件定位装夹时，在径向夹紧力作用下产生变形，当加工完成后零件恢复弹性变形，产生椭圆，造成尺寸超差。（4）应力释放产生变形在零件整个加工过程中，材料自身和切削力作用下产生的应力不断释放，影响零件尺寸和几何公差要求。（5）温度变化影响由于零件精度要求特别高，加工所处环境和机床自身温度变化也会产生一定影响。3.解决方案针对钛合金材料加工难点采取以下措施：（1）合理选择刀具材料提高刀具的寿命实践证明，加工钛合金材料时必须选用耐磨性好，抗弯强度高，导热性好，抗粘结，抗氧化，抗振性好的硬质合金刀片。通过使用不同材料的刀

4、片进行大量切削试验和总结，刀片材料精加工优选IC907，半精加工优选YG10HT，精加工优选YG643刀具寿命长。（2）优化刀具参数在加工的不同阶段，刀具使用参数有差别。粗加工时刀片参数：前角丫o=4°〜6。，后角ao=11。〜13。，主偏角kr=45°,副主偏角K'r=7°〜14°，刃倾角入s=1°〜3。，刀尖圆弧R=1.5mm半精加工时刀片参数前角丫o=5°〜8°，后角ao=13。〜15°，主偏角kr=30°-40°,副主偏角K'r=15。〜20°，刃倾角Xs=60〜8。，刀尖圆弧R=1mm。精加工时刀片参数前角丫o=8°〜10°

5、,后角ao=15°〜17°，主偏角kr=43°，副主偏角K'r=20°〜30°，刃倾角Xs=5°〜7°，刀尖圆弧R=0.3〜0.5mm。（3）选择合适的切削液及浇注方式加工时使用极压乳化液冷却，及时带走刀具的切屑；刀杆采用中控式，切削液喷管通过刀杆直接加入到刀具的切削中，避免了积屑瘤的产生，降低了切屑区的温度，提高零件加工质量。（4）优化工艺流程采用粗加工一热处理一半精加工一热处理一精加工一热处理,逐步释放应力。半精加工、精加工需要经消除基准变形，通过半精加工循环、精加工循环过程控制回转体变形。（5）优化切削用量通过长期试验、摸索，得

6、到不同加工阶段合理的三要素：粗加工时选择的切削速度为40〜50m/min，进给量为0.7mm/r，背吃刀量为2〜3mm主要是去除零件的大余量，加速散热性，加速应力释放。半精加工时选择的切削速度为80〜100m/min、进给量为0.3mm/r、背吃刀量为0.3〜0.5mm进一步去除零件的余量，进一步应力释放。精加工时选择的切削速度为180〜240m/min、进给量为0.1〜0.2mm/r、背吃刀量为0.1〜0.2mm，消除和避免了切削时振动引起的工件变形。（6）设计和制造合理的夹具如图2所示，夹具靠零件自身的螺纹拉紧、端面定位，对零件不

7、产生径向力，克服径向力对零件的影响。一次装夹，将零件外圆、内孔、端面一次加工而成，从而达到保证零件的尺寸精度和几何公差要求。当零件加工完成后，转动一下动静定位圈，使凹凸合拢，从而使零件定位端面与动静定位圈产生一定间隙，转动零件即可卸下，消除夹紧弹性变形。(7)采用三阶段热处理消除应力粗加工后进行退火再结晶热处理，在温度700C左右时间为2h，促进内部组织均匀，改善切削性能。半精加工后再进行一次时效，在550C保持1h，进一步消除和释放零件残余应力。零件精加工完成后，再进行45°C左右时间1h，80C左右时间2h的三个循环稳定精加工尺寸

8、。(8)温度控制环境温度使用中央空调控制在22C左右，每天开机后机床空运行1〜1.5h，预热达到热平衡后开始加工，保持恒定温度。4.结语本文通过选用适宜钛合金材料的不同加工阶段的刀具材料及参数，优化了工艺流程、切削要素、