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鈦合金薄壁型零件，加工難點(diǎn)分析及解決方法!
當(dāng)鈦合金遇上薄壁型零件，公認(rèn)的難加工材料上要加工2mm薄壁，看起來(lái)難度似乎也加倍了，不過(guò)具體分析后，還是可以有相應(yīng)解決辦法的：
01、鈦合金薄壁型腔零件分析
1.1 零件尺寸分析
包絡(luò)蓋板零件的最小矩形輪廓尺寸567mmx426mmx56.5mm，整體外觀是大圓弧面薄壁型腔結(jié)構(gòu)，圓弧面型腔壁厚均為2mm，兩端連接肩厚度6mm。為了保證蓋板與箱體按裝后的密封性，要求蓋板零件安裝面平面度0.1mm。
1.2 加工工藝分析
蓋板零件的重點(diǎn)加工部位是型腔，難點(diǎn)是解決蓋板零件因薄壁的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)在加工過(guò)程的顫振問(wèn)題。其整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，蓋板與箱體安裝面有較高平面度和表面質(zhì)量的要求，其余部位尺寸精度和表面質(zhì)量要求不高，全部加工工序可選擇在數(shù)控加工中心上完成。
這里選用570mmx430mmx60mm毛坯板料，鈦合金薄壁型腔蓋板零件加工需要進(jìn)行3個(gè)加工步驟：①凸型腔粗銑、精銑即安裝孔加工；②凹型腔粗精銑加工；③安裝面精加工。
02、加工工藝與工裝方案設(shè)計(jì)
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567mm±0.1mmx426m±0.1mmx57mm，保證所有加工面表面粗櫧度為 Ra3.2Um，在厚度方向留0.5mm加工余量，并在大平面上加工4個(gè)M16深40的螺紋孔作為凸型腔加工工序的固定孔，4個(gè)螺紋孔以大平面的對(duì)稱中心點(diǎn)為基準(zhǔn)，定位尺寸與固定在工作臺(tái)上的鋁鎂合金6061工裝固定孔相對(duì)應(yīng)，使蓋板零件采用“一面兩銷”的定位方式，用螺釘裝夾的方法實(shí)現(xiàn)定位與裝夾。
其次，加工蓋板零件的凸型腔和兩側(cè)安裝臺(tái)階面。凸型腔粗加工以及兩側(cè)安裝臺(tái)階面粗精加工選用含鈷較高的四刃立銑刀，選取平行銑削曲面粗加工方法如圖2所示。在切削過(guò)程中，高速工具鋼刀具一定要保持充足的切削液，以延長(zhǎng)刀具的使用壽命。
然后，凸型腔精加工選用聚晶立方氮化硼球頭銑刀，選取流線曲面精加工方法如圖3所示，整體誤差控制在0.012mm以內(nèi)。最后，加工安裝面上的16個(gè)安裝孔(均屬于螺紋連接孔)，選用如0.5mm的硬質(zhì)合金鉆頭直接鉆孔可達(dá)到加工要求。本工序結(jié)束后應(yīng)去除毛刺，銳邊倒鈍，凸型腔表面進(jìn)行拋光處理，不能有明顯刀痕，以免影響下一工序的定位與裝夾。
2.2 型腔粗精銑加工與銑削工裝
圖4為凹型腔粗、精銑加工的銑削工裝。將上一工序固定在工作臺(tái)上的工裝加工出凹曲面與蓋板零件的凸型腔相配合，工裝兩側(cè)面與蓋板零件兩端的安裝臺(tái)階面相配合，以實(shí)現(xiàn)精確定位。工裝凹曲面與平面，平面與平面相交的地方進(jìn)行清根處理，避免毛刺或銳邊等影響定位精度。再利用工裝兩側(cè)10個(gè)M10的螺紋孔完成蓋板零件與工裝的裝夾固定。
蓋板零件凹型腔粗加工選用挖槽的方法，刀具、切削液和切削參數(shù)與凸型腔基本相同。上道工序的4個(gè)M16裝夾孔在銑削過(guò)程中容易引起振動(dòng)損壞刀具，在切削中需要注意。刀具與銑削參數(shù)和凸型腔精加工相同。
工中需要注意的是：
?、偕w板零件凹型腔粗加工與精加工中間必須安排一次自然失效處理，完全釋放切削加工產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，防止加工變形；
?、诰庸ぱb夾時(shí)，要前后多次調(diào)換蓋板零件與工裝的配合面，反復(fù)修復(fù)工裝內(nèi)所有配合面上黑色研磨痕跡，保證定位后的蓋板零件與工裝配合曲面不能有明顯的間隙；
?、矍宄蓛艄ぱb內(nèi)清根清角處及配合面上的切屑，避免壓傷蓋板零件，影響表面質(zhì)量；④鎖緊兩側(cè)螺釘時(shí)，應(yīng)左右交替對(duì)稱旋擰，盡量避免裝夾力引起的變形。
2.3 精加工安裝面
經(jīng)檢測(cè)加工完成后的安裝面，造成平面度和表面粗糙度超差的主要原因是刀痕或加工變形等因素，這就需要重新精加工安裝面。
定位基準(zhǔn)和裝夾固定面都應(yīng)選取蓋板零件兩側(cè)的平行安裝臺(tái)階面，首先選擇精銑的加工方法，然后選擇精磨的加工方法，最后選擇研磨的加工手段，并且在加工過(guò)程中不斷檢測(cè)。在凸型腔加工工序預(yù)留0.5mm以內(nèi)的加工余量，以達(dá)到精度要求。加工完成后經(jīng)過(guò)檢驗(yàn)合格的蓋板零件。
鈦合金TC4屬于難加工材料，蓋板零件屬于薄壁和型腔的結(jié)構(gòu)，實(shí)際的數(shù)控加工中使用同一個(gè)工裝，在設(shè)計(jì)時(shí)能與蓋板零件的整體工藝相符合；在技術(shù)上不僅解決了裝夾定位，還能巧妙地克服2mm薄壁加工振顫，避免裝夾力過(guò)大、防止變形等問(wèn)題。在加工實(shí)踐中，合理利用工裝可以降低成本，方便操作，省時(shí)高效。
