鈦合金法蘭盤加工技術(shù) 鈦合金法蘭盤加工技術(shù) 摘要：某法蘭盤為鈦合金零件，零件材料牌號為DMD0776相當(dāng)于國產(chǎn)牌號TC6，由于零件結(jié)構(gòu)自身較為復(fù)雜，且有特種工藝噴丸工序，給工藝的合理安排增加了難度。因此，在實際加工中，必須要經(jīng)過多次試加工，對檢驗結(jié)果進行數(shù)據(jù)分析、工藝改進等技術(shù)措施解決零件在加工過程中變形等問題。本文著重論述了零件加工的整個過程以及關(guān)鍵問題的解決方法和措施。 關(guān)鍵詞：鈦合金銑加工；光整加工；合金鉆孔；噴丸 中圖分類號：TQ171.6+8文獻標識碼：A 1引言 法蘭件是發(fā)動機上的重要部件，材料為DMD0776，屬于鈦合金系列；零件尺寸公差嚴，圓周方向上共96個孔，其中有24個孔公差為6.35+0.015，且孔相對于基準A，B，C的位置度為0.1mm；零件加工過程變形較大，機械加工過程中零件受溫度影響嚴重，噴丸前后，零件狀態(tài)也有較大的差異，是整個新件研制過程中的一道難關(guān)。 2材料特性分析 鈦合金在DMD0776規(guī)范中規(guī)定為TA6,屬于型合金，組織穩(wěn)定，但不能進行熱處理強化，室溫強度不高。不含穩(wěn)定元素，抗拉強度為736981Mpa，塑性較好。 3法蘭件工藝路線 經(jīng)工藝評審工藝路線安排如下： 毛料修基準半精車后端半精車前端型面腐蝕檢查標印加工內(nèi)圈孔及花邊去毛刺精車前端去毛刺精車后端加工外圈孔及槽去毛刺加工后端面槽去毛刺熒光檢查清洗修整表面噴丸去污染最終檢驗 4關(guān)鍵尺寸及加工難點（見圖1） 平面度0.03mm； 15.90.075mm； 110.1，9.70.1mm； 5車加工工藝分析 粗車及半精車工藝：來料狀態(tài)為鈦合金鍛件穩(wěn)定處理后的零件表面作為修基準工序的基準，且使用數(shù)控臥車進行加工，因此使用了小余量修基準，保證技術(shù)條件即平面度和光整加工的加工方法，這種辦法既保證了零件的平面度，又保證了零件的表面粗糙度。 精車工藝：不僅沿用了半精車時的光整加工，而且通過實驗跟蹤零件變形的趨勢，找到了零件由于材料軟，加工中受刀具作用產(chǎn)生塑性變形，尺寸不能滿足圖紙要求的規(guī)律，并在程序中進行控制，保證圖紙尺寸要求，程序控制見圖2，在程序中增加兩條斜線，保證尺寸50.1mm等厚。 6機械加工余量分析 該材料屬于難加工材料，往往加工硬化趨勢強，高溫強度高，使其加工性變得更差了。鈦合金材料導(dǎo)熱性差，致使切削溫度很高，降低了刀具耐用度；600以上溫度時，表面形成氧化硬層，對刀具有強烈的磨損作用；塑性低、硬度高，使剪切角增大，切屑與前刀面接觸長度很小，前刀面上應(yīng)力很大，刀刃易發(fā)生破損；彈性模量低，彈性變形大，接近后刀面處工件表面回彈量大，所以已加工表面與后刀面的接觸面積大，磨損嚴重。因此根據(jù)國外一些技術(shù)資料，對本零件銑加工采用以下方案： 銑削速度不宜過高：由于鈦合金的強度高、粘性大，切削中更容易在切削區(qū)產(chǎn)生和積聚熱量，加之導(dǎo)熱性差，在大切除量的銑削時，如果銑削速度過高，有引起燃燒的危險，因此本零件使用120m/min。 嘗試較大的切深：提高加工效率可以用加大切深的方法獲得，在銑削加工時，程序中每次切深達到6mm。 每齒進給量宜適中：鈦合金切削溫度高，同時存在加工硬化的問題。每齒進給過大，則切削力過大而導(dǎo)致切削溫度過高而燒刀；而每齒進給量過小，則因刀刃始終在加工硬化層中工作而磨損過快，因此采用每齒進給量為0.08-0.1mm。 采用順銑：對順銑而言，刀齒一開始切入就碰到硬皮而容易導(dǎo)致刀具破損；但由于逆銑切削是由薄到厚，在最初切入時刀具易與工件發(fā)生干摩擦，加重了刀具的粘屑和崩刃，就鈦合金而言，后一矛盾就更為突出，因此在本零件加工過程中，均采用順銑。 圖3為粗銑花邊時的程序走刀路線圖，余量為30mm共5刀即完成粗加工； 7鉆孔刀具的選用 本零件孔徑、孔深均要求不高，機床主軸跳動小，且表面粗糙度要求高，因此選用整體式合金鉆頭，針對鈦合金熱量不易排除，選用內(nèi)冷刀具，并選用切刃鋒利的鉆頭，使孔的加工非常容易。 8噴丸后變形的解決方案 由于零件結(jié)構(gòu)與噴丸之間的特殊關(guān)系，噴丸后零件存在變形，對公差較大的尺寸影響不大，對公差嚴且直接受噴丸影響的尺寸影響嚴重，主要影響的尺寸有： 6.35+0.015孔徑，由于孔內(nèi)噴丸，孔公差又嚴，因此在噴丸后零件超差較為嚴重； 110.1mm，15.90.075mm，9.70.1mm等尺寸均有微小變化，但若工序尺寸加工到了極限，這微小變化足以讓零件超差； 針對以上問題，做了以下工作使問題得到解決： 三坐標測量機檢測噴丸前后孔的位置度，找到零件在噴丸后的變形趨勢，通過試驗將程序更改，給噴丸變形留出余量，得到了較好的效果，同時對工序中的孔位置度公差進行縮嚴，給噴丸后的孔位置度留有變形量；在工序加工中，將零件的孔位置控制在R211.98理論極徑處，給噴丸留0.02的余量，噴丸后，零件變形后，孔位置在R212理論極徑處，位置度恰好在合格范圍內(nèi)；變化趨勢見圖4。 通過對比數(shù)據(jù)找到零件的變形趨勢，噴丸時使用專用夾具對零件內(nèi)環(huán)進行固定，在對外環(huán)噴丸時，不能使整個零件產(chǎn)生較大變形。通過以上控制，孔位置度得到了很好的控制。 通過噴丸前后孔徑的數(shù)據(jù)對比，將零件孔徑在噴丸前后的變化規(guī)律找到，通過工序的機械加工進行控制。 110.1mm，15.90.075mm，9.70.1mm等尺寸在工序中若加工到極限，在噴丸后，尺寸容易超差。將工序中的這三個尺寸均縮嚴至110.05mm，15.9+0.075mm，9.70.05mm，給噴丸留有足夠的余量，噴丸后，零件變化后，既能保證尺寸110.1mm，15.90.075mm，9.70.1mm在公差范圍內(nèi)。 以上控制簡圖見圖5 以上控制方案即找到噴丸前后變化規(guī)律，使用機加辦法控制最終尺寸，且滿足圖紙的公差要求。采用該加工工藝路線和調(diào)整的參數(shù)后，零件終檢一次合格，最終得到客戶的質(zhì)量認證。 9結(jié)論 該零件的加工工藝以及中間控制過程，完全保證了零件的合格性，加工出的成品零件完全符合設(shè)計圖紙的要求，成型工藝以及成品零件通過了最終的驗收，取得了機械加工控制及特種工藝的突破。 參考文獻 【1】鈦合金切削加工技術(shù)西北工業(yè)大學(xué)出版社 【2】世界制造技術(shù)與裝備市場第84期 【3】SECO 樣本與技術(shù)指南2006鉆削與鉸削 【4】機械工程材料大連理工大學(xué)出版社 【5】金屬機械加工工藝上?？茖W(xué)技術(shù)出版社