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高精密钛合金零件在车削加工中的实现方法

作者:宝鸡鑫旺 来源:机工机床世界 日期:2018-03-21 08:45:59 人气:60
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一、加工难点分析

有一批来自某光机所的生产任务,该任务无论在加工材料、还是在加工精度上,都是一种全新的挑战,其中凸透镜旋转轴(见图1)的加工存在以下难题:

1、凸透镜旋转轴采用的是钛合金材料,由于其强度大、硬度高,加工时极易产生表面硬化层,而且材料导热系数小、弹性模量小,切削时加工表面的回弹量很大,造成刀具后刀面的剧烈摩擦、粘附和粘结磨损。

2、在保证外形加工精度的同时,零件两端同轴度要求0.006mm,这对于现有机床来说,几乎是难以达到的。因为现有机床在启动后,自身主轴跳动就>0.01mm,在这样的机床上完成加工任务难度可想而知。

3、零件外形和孔的尺寸精度要求都非常高,分别为0.005mm0.01mm,要求表面粗糙度值Ra=0.8μm。正常情况下实现该图样要求需要在磨床上加工才能得以完成。由于分厂内没有磨床设备进行精密加工,于是该任务必须由车床来完成。

加工前首先对图样进行了仔细的研究,分析了多种加工方案,最终决定采取如下方法进行加工。

二、工艺参数的选择

根据钛合金材料特性,优选强度性能高、耐磨损性能较好、牌号为YW系列的刀具材料进行加工。

1、刀具参数:选用主偏角为90°的正反外圆偏刀和横槽车刀各一把。在保证刀具切削强度的同时,为减小切削阻力,防止材料在切削过程中过热变形,刀具前角选择较大的20~25°。为避免刀具后刀面在切削过程中与零件表面的急剧摩擦、粘结,刀具后角选择为5~8°。

2、切削参数:由于钛合金材料导热系数低、弹性模量小,加工过程中易产生粘结,所以在加工中切削参数值不易设置过大,主轴转速选择在350~500r/min,不宜过高。背吃刀量和进给量粗车时选择大一些,精车时选择小一些。

三、加工工艺方法

1、粗车:首先使用横槽车刀将零件两端外形进行粗车(见图2),单边留余量0.5mm。由于横槽车刀切削过程中阻力小、易断屑,所以使用横槽刀对两端外形粗车效果较好。但由于钛合金材料在加工中极易热变形,所以在切削过程中必须使用切削液进行充分冷却。

2、半精车:待零件彻底冷却后,再使用90°外圆偏刀将零件的基准外圆车出,通过软爪夹持零件外形,利用微米杠杆表校正零件外形(见图3),使圆跳动达到0.005mm以内,对零件一头进行加工,不能一次加工到位,单边留余量0.10.2mm

3、精车:

①零件外形余量切除后,钻孔、镗孔,保证尺寸和精度要求。再次校正零件外形,保证尺寸精度在0.005mm以内,精车外形留余量0.05mm。由于双顶以两端内孔为定位基准,且零件最终精车前的外形余量较小(0.05mm),所以钻孔和镗孔与精车外形在一次装夹找正中完成,并做好孔口倒角,为下一道双顶工序做好准备。

②在机床上车一顶尖,将零件通过双顶的方法,使用正反偏刀对两头外形进行精车(见图4),抛光零件外形,达到表面粗糙度值Ra=0.8μm的要求。

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    标签:钛合金加工
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