針對鈦合(hé)金材料薄壁細長(zhǎng)軸零件加工難的問題,通過改進加工方法,提出此類產品的一種(zhǒng)加工方案。
1. 零件結(jié)構和加工難點分析
附圖所示為我單位加工的某一零件,材料為T C 4,總長(100.6±0.03)m m,通孔φ4+0.018+0mm,直徑與長度之比大於20。該零件壁(bì)厚0.5mm,屬於典型的細長軸薄壁類零件。由於零件細長、壁薄,且精度要求(qiú)較高(gāo),很大程度(dù)上增加了製造難度。其加工難點在(zài)於:
(1)鈦合金材料硬度高,在切削時容易產生切(qiē)削熱,切削區溫度高,摩擦係數(shù)大,導(dǎo)熱性差,易導(dǎo)致(zhì)刀具(jù)材料過燒和發生氧化而加速刀(dāo)具磨損。
(2)該(gāi)零件細長、壁薄且精度要求較高,加工過程中易(yì)振動、易彎曲和易(yì)變形,零件尺(chǐ)寸和表(biǎo)麵質量難以(yǐ)保證,產品廢品(pǐn)率高(gāo)。
2. 問題分析及改進方法
該零(líng)件加工通常采用的方法為鑽、鏜孔,兩頂車外(wài)圓(yuán)。但由於孔較長,在鑽、鏜時(shí)容易出現劃傷(shāng)孔壁形成螺旋線波紋的現象,嚴重時形成溝槽。同時鑽孔屬深孔鑽削,產生的切屑難以排出,切屑堵(dǔ)塞在鑽頭槽內及(jí)孔中,易劃(huá)傷已加工表麵,若不(bú)及時排屑,甚至會引起刀具的損壞。另外,深孔(kǒng)鑽削加工摩(mó)擦大,切削熱不易散出,工作(zuò)條件極差,易產生積屑瘤。車外圓時,易產生彎(wān)曲和(hé)振動,經常出現翹曲、錐度過大、凸肚、竹節、棱型及不圓(yuán)等,零件的精度無法保證(zhèng)。
針對以上問(wèn)題,提出以下(xià)改進方法:
零件結構圖
(1)通過熱處理消除材料本身存在的(de)脆性,使組織和性能均勻,具有適當的韌性和塑性。
(2)采用線切割(gē)切內孔,避免深孔的進(jìn)出口出現波紋、喇叭口,同時減小裝夾引起的變形。
(3)改車為銑,在銑床上進(jìn)行鉸孔。
(4)鉸孔時要勤退刀並(bìng)及時冷卻,確保產(chǎn)生的切削熱(rè)及時散出,並使產生(shēng)的切屑及(jí)時排出。其中,加(jiā)工刀(dāo)具(jù)采用YG8硬質合金刀具和專用加長粗、精螺旋鉸刀,並及時冷卻,通過粗(cū)鉸孔(kǒng)和精鉸孔(kǒng),多次鉸孔減少變形。
(5)利用適配心軸,頂車外圓,避免直接夾頂(dǐng)引起的變形。
3. 工藝要求
對於這種鈦合金薄壁細長軸的加工,應注意(yì)下列工藝要求(qiú):
(1)線切割精切的內孔應與外圓保證同心度≤0.05mm。
(2)鉸孔(kǒng)裝夾(jiá)時夾緊力適(shì)中(zhōng),不得夾傷(shāng)外圓。
(3)心軸與內孔應適配且間(jiān)隙≤0.005mm,心軸(zhóu)的中心孔與外(wài)圓同心(xīn)。
(4)采用先粗後精、先近後遠及內外交叉的原則進行。
工藝路線如(rú)下:見(jiàn)光外圓φ16-0-0.2m m→熱處理→磨外圓(校直(zhí)和加工出粗基準)→找正外圓加工穿絲孔→兩頂車外圓(yuán)單邊留量0.5mm→以外圓定位(wèi),切內孔為φ3.95mm→粗、精鉸內孔→穿心軸,兩(liǎng)頂車外圓,平兩端麵→按圖總檢。
4. 結(jié)語(yǔ)
此加工方法能滿足圖樣要求,保證(zhèng)尺寸精度而且加工(gōng)質量穩定,使零件加工工(gōng)序定位基準穩定可(kě)靠(kào),操作過程受人為因素影(yǐng)響(xiǎng)減小。通過製定合理的加工工藝流程,並配以簡單的專用工裝和測量(liàng)方法,保證此類零件的加(jiā)工(gōng)質量且加工成本較低(dī),適用於該(gāi)類零件的批量加工。
參考文獻:
[1] 陳宏鈞. 機械加工工藝人員手冊[M]. 北京(jīng):機械工業出版社,2013.
專家點評
本文作者針對鈦合金細長軸通孔難加工的問題,獨辟蹊徑地用線(xiàn)切割來加工中心通孔,取得了(le)滿意的(de)效果,值得同行加工(gōng)類似(sì)零件時參考。另外需注意的是,在加工穿絲孔時,也要注意刀(dāo)具(jù)的角度和切(qiē)削參數。
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