鈦合金薄壁（bì）型腔（qiāng）蓋板零件的數控加工（gōng）-加工中心網-數控機床（chuáng）市場網

您現在的位（wèi）置：加工中（zhōng）心網> 加工（gōng）與維修> 鈦合金薄壁型腔蓋板零件的（de）數控加工

鈦合金薄壁（bì）型腔蓋板零件的數（shù）控加工

2020-1-17 來源：新鄉職業技術學院北華航天工業學院作（zuò）者：王同剛程磊楊嵩



摘要：通過分析蓋板零件薄壁和型腔的結構特點，根據使用要求（qiú）選擇鈦合金ＴＣ４材質，並（bìng）進一步闡述（shù）了蓋板零件的數（shù）控加工工藝，尤其在裝夾定位（wèi）環節設計了相應的工裝來保證蓋板零件的尺寸精度與形位公差，可有效（xiào）防止零件的裝夾變形，選用合理的切削刀具和切（qiē）削用量是加工難（nán）加工材料的前提，同（tóng）時也是保證加工質量並（bìng）降低生產成本的關鍵。

關鍵詞：鈦合金；薄（báo）壁（bì）；型腔；蓋板零件（jiàn）；數控加工中

1、引言

薄壁型腔蓋板零件在有溫度變化（huà）、一定壓力（lì）、耐腐蝕且工作壽命長（zhǎng）的場合下使用。蓋（gài）板零件（jiàn）材（cái）料選用鈦合（hé）金ＴＣ４，高溫下的ＴＣ４鈦合金具有化學性質不穩定、彈性（xìng）模量低、彈性變形大、塑性（xìng）低、加工硬化嚴重等一係列（liè）難切（qiē）削加工特（tè）性，是（shì）一種典型的難（nán）加工材料。



包絡蓋板零件的最小（xiǎo）矩形輪廓尺寸567ｍｍｘ426ｍｍｘ56.5ｍｍ，整體外觀是大（dà）圓弧麵薄壁型（xíng）腔結構，圓弧（hú）麵型腔壁厚均為2ｍｍ，內腔尺寸（cùn）510ｍｍｘ375ｍｍｘ／389.5＿，長度方向兩側安裝台階麵壁厚9ｍｍ，兩端（duān）連（lián）接肩厚度6ｍｍ。為了保證蓋板與箱體按裝後的密封性，要求蓋板零件安裝麵平麵度（dù）0.1ｍｍ、表麵粗櫧度圪１ＧｆｊＬｍ，＇其餘加工部（bù）位表麵質量要（yào）求＾3.2＾111。鈦合金薄壁型腔蓋板零件（見圖１）。

2、蓋板零件（jiàn）的數（shù）控加工工（gōng）藝



蓋板零件的重點加工部位是型（xíng）腔，需選（xuǎn）擇合理（lǐ）的刀具類型以（yǐ）及適當的切削用量來克服鈦合金的難切削加工特性；難點是解決蓋板零（líng）件因薄壁的結構特（tè）點在加工（gōng）過程的顫（chàn）振問題。蓋板零件屬於（yú）箱體類零件加工（gōng）範疇，整體結構簡單，蓋板與箱（xiāng）體安裝麵有較高平麵度和表麵質（zhì）量的要求，其餘部位（wèi）尺寸精度和表麵質量要求不高，全（quán）部（bù）加工工序可選（xuǎn）擇在數控加工中心上完（wán）成。安排合理的加工（gōng）工序，設計合理的加工工裝，采用科學的定位和裝夾方法，保證加（jiā）工完成後（hòu）的（de）蓋板尺寸精度和形位（wèi）公差以（yǐ）及表麵質量滿足設計要求。同時還（hái）要考慮經濟（jì）性（xìng），單價生產（chǎn）盡可能減低成本。選用（yòng）570ｍｍｘ430ｍｍｘ60ｍｍ毛述板料，鈦（tài）合金（jīn）薄壁型腔蓋板零件加工需要進行３個加工（gōng）步驟：①凸型腔粗銑、精銑即安裝孔加（jiā）工；②凹型腔粗精銑加工；③安裝麵精加工。



2.1 凸型腔粗銑、精銑及安裝孔加工

加工蓋板零件的外形尺寸（cùn）567ｍｍ±0.1ｍｍｘ426ｍ±0.1ｍｍｘ57ｍｍ，保證所有加工麵表麵粗櫧度為 Ra3.2Uｍ，在厚度方向留0.5ｍｍ加工餘量，並在大平麵上加工4個M16深40的螺紋孔（kǒng）作為凸型腔加工（gōng）工序的固定孔（kǒng），4個螺紋孔（kǒng）以大平麵（miàn）的對稱（chēng）中心點為基準，定位尺寸與（yǔ）固（gù）定在工作台上的鋁鎂合（hé）金6061工（gōng）裝（zhuāng）固定孔相對（duì）應（yīng），使蓋板零件采用（yòng）“一麵兩銷”的定位方（fāng）式，用螺釘裝夾（jiá）的方法實現定位（wèi）與裝夾。



其次（cì），加工蓋板零（líng）件的凸型腔和兩側安裝台階麵。凸型腔粗（cū）加（jiā）工以及兩側安裝台階麵粗精加工選用含鈷較高的Ｗ2Ｍｏ9Ｃｒ4Ｃｏ8四刃立銑刀，選取（qǔ）平行銑削曲麵粗加工方法如圖2所（suǒ）示，銑削（xuē）參數為ａｐ＝1.5ｍｍ，ａｅ＝９ｍｍ，ｎ－300ｒ／ｍｉｎ，／＝180ｍｍ／ｍｉｎ。在切削過程中，高（gāo）速工具鋼刀（dāo）具一定要保（bǎo）持充足的切削液，以延長刀具的使用壽命。



然後，凸型腔精加工選用（Ｍ２聚晶立方氮化硼球頭銑刀，選取流線曲麵精加工方法如圖３所示，曲麵流線（xiàn）精加工參數截斷方向的控製距離不大於0.1ｍｍ，整體誤差控製在0.012ｍｍ以內。銑削參數為ｒａ＝8000ｒ／ｍｉｎ，，＝1000ｍｍ／ｍｉｎ選用ＰＣＢＮ刀具切削（xuē）ＴＣ４時，切削液（yè）類型對切削效果有一定影（yǐng）響（xiǎng），在（zài）實（shí）踐加（jiā）工中采用幹切，切削效果也很好。

最後，加工安裝麵上的16個（gè）ｃＭ0.5ｍｍ的安裝孔（均屬於螺紋連接孔），選用如0.5ｍｍ的硬質合金ＹＧ8鑽頭直接鑽孔可達到加工要求（qiú）。本工序結束後應去除毛刺，銳邊倒鈍，凸型腔表麵進行拋光處理，不能有明顯刀痕，以免影（yǐng）響下一工序的定（dìng）位與裝夾。

2.2 凹型腔粗、精銑加工（gōng）

圖（tú）４為凹型腔粗、精銑加工的銑（xǐ）削工裝。將上一工序固定在工作台上的工裝（zhuāng）加工出／091.5ｍｍ的凹曲麵與蓋板零件的凸型腔相配（pèi）合，工裝兩側麵與（yǔ）蓋（gài）板零件兩（liǎng）端的安裝台階（jiē）麵相配合，以實現精確定位。工裝凹曲麵與平麵，平麵與平麵相交的地方進行清根（gēn）處理，避免（miǎn）毛刺或銳邊等影響定位精度。再利用工裝（zhuāng）兩側10個Ｍ10的螺紋孔（kǒng）完成（chéng）蓋板零件與工（gōng）裝的裝夾固定。

蓋板零件凹型腔粗（cū）加工選用挖槽（cáo）的方法，刀具、切削液和切削參數（shù）與凸型腔基本相同。上道工（gōng）序的4個Ｍ16裝夾孔在銑削過程中容易引起振動損（sǔn）壞刀具，在切削中需要注意。蓋板零件凹型腔精（jīng）加工選用3Ｄ等距（jù）曲麵加工方法，3Ｄ環繞等距加工最大切削參數不能（néng）大於0.3ｍｍ，整體誤差應控製在0.015ｍｍ以內（nèi）。刀具與銑削參數和凸型腔精加工相同。加工中需（xū）要注意的是：①蓋板零件（jiàn）凹型腔粗加工與精加工中間必須安排一次自然失效處理，完全釋（shì）放切削加工產生的內應力，防止加工變形；②精加工裝夾時，要前後多次調換蓋（gài）板（bǎn）零件與工裝的配合麵，反複修複工裝內所有配合麵上黑色研磨痕跡，保證定位後的蓋板零（líng）件與工裝配（pèi）合曲麵不能有（yǒu）明顯的間隙；③清除幹淨工裝內清（qīng）根清角（jiǎo）處及（jí）配合麵上（shàng）的切（qiē）屑，避免壓傷蓋板零件，影響表麵質量；④鎖緊兩側（cè）螺（luó）釘時（shí），應左（zuǒ）右交替對稱旋擰（nǐng），盡量避免裝夾力引起的變形。

2.3 精加工安裝麵



經（jīng）檢測加工完成後的安（ān）裝麵，造成平麵度和表麵粗糙度超差的主（zhǔ）要原（yuán）因是刀痕或加工（gōng）變（biàn）形等因素，這就需要重新精加工安裝麵。定位基準和裝夾固定麵都應選取（qǔ）蓋板零件（jiàn）兩側的平行安裝台階麵，首先選擇精銑的加工方法，然後選擇精磨的加工方法，最後選擇研磨的加工手段，並且在加工過程中不斷檢測。在凸型（xíng）腔（qiāng）加工工序預留0.5ｍｍ以內的（de）加工餘量，以達到精度要求。加工完成後經過檢驗合（hé）格的蓋板零（líng）件（見（jiàn）圖５）。

3、結語



鈦合金TC4屬於典型的（de）難加工材料，通過選擇合理的刀具（jù）類型（xíng）和切削（xuē）用量來克服加工難度。蓋板（bǎn）零件（jiàn）屬（shǔ）於薄壁和型腔的結構，實（shí）際的數控加工中合理地選（xuǎn）取了加工方法，科學地選取了各種加工參數，保證了蓋（gài）板零件（jiàn）的加工精度和（hé）表麵質量。使用（yòng）同一個工裝，在設（shè）計時能與蓋板零件的整體工藝相符合；在技術上不僅解決（jué）了裝夾定位，還能巧妙（miào）地克服2ｍｍ薄壁加工振顫，避免（miǎn）裝夾力過大、防止變形等問題；在加工實踐（jiàn）中，合理利用工（gōng）裝可以降低（dī）成本，方（fāng）便操作，省時高效。

投稿箱（xiāng）：
如果您有（yǒu）機床（chuáng）行業、企業相關新聞稿件發表，或進行資（zī）訊合作，歡迎聯係本網編輯部，郵（yóu）箱（xiāng）：skjcsc@vip.sina.com

更多相關信息

名企推薦

業界視點

| 更多

行業數（shù）據

| 更多（duō）

博文選萃

| 更多