本文作者針對(duì)鈦合金細(xì)長(zhǎng)軸通孔難加工的問(wèn)題,獨(dú)辟蹊徑地用線切割來(lái)加工中心通孔,取得了滿意的效果,值得同行加工類似零件時(shí)參考。
1 零件結(jié)構(gòu)和加工難點(diǎn)分析
附圖所示為我單位加工的某一零件,材料為TC4,總長(zhǎng)(100.6±0.03)mm,通孔φ4+0.0180 mm,直徑與長(zhǎng)度之比大于20。該零件壁厚0.5mm,屬于典型的細(xì)長(zhǎng)軸薄壁類零件。
零件結(jié)構(gòu)圖
由于零件細(xì)長(zhǎng)、壁薄,且精度要求較高,很大程度上增加了制造難度。其加工難點(diǎn)在于:
(1)鈦合金材料硬度高,在切削時(shí)容易產(chǎn)生切削熱,切削區(qū)溫度高,摩擦系數(shù)大,導(dǎo)熱性差,易導(dǎo)致刀具材料過(guò)燒和發(fā)生氧化而加速刀具磨損。
(2)該零件細(xì)長(zhǎng)、壁薄且精度要求較高,加工過(guò)程中易振動(dòng)、易彎曲和易變形,零件尺寸和表面質(zhì)量難以保證,產(chǎn)品廢品率高。
2 問(wèn)題分析及改進(jìn)方法
該零件加工通常采用的方法為鉆、鏜孔,兩頂車外圓。但由于孔較長(zhǎng), 在鉆、鏜時(shí)容易出現(xiàn)劃傷孔壁形成螺旋線波紋的現(xiàn)象,嚴(yán)重時(shí)形成溝槽。同時(shí)鉆孔屬深孔鉆削,產(chǎn)生的切屑難以排出,切屑堵塞在鉆頭槽內(nèi)及孔中,易劃傷已加工表面,若不及時(shí)排屑,甚至?xí)鸬毒叩膿p壞。
另外,深孔鉆削加工摩擦大,切削熱不易散出,工作條件極差,易產(chǎn)生積屑瘤。車外圓時(shí),易產(chǎn)生彎曲和振動(dòng),經(jīng)常出現(xiàn)翹曲、錐度過(guò)大、凸肚、竹節(jié)、棱型及不圓等,零件的精度無(wú)法保證。
針對(duì)以上問(wèn)題,提出以下改進(jìn)方法:
(1)通過(guò)熱處理消除材料本身存在的脆性,使組織和性能均勻,具有適當(dāng)?shù)捻g性和塑性。
(2)采用線切割切內(nèi)孔,避免深孔的進(jìn)出口出現(xiàn)波紋、喇叭口,同時(shí)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(shí)要勤退刀并及時(shí)冷卻,確保產(chǎn)生的切削熱及時(shí)散出,并使產(chǎn)生的切屑及時(shí)排出。其中,加工刀具采用YG8硬質(zhì)合金刀具和專用加長(zhǎng)粗、精螺旋鉸刀,并及時(shí)冷卻,通過(guò)粗鉸孔和精鉸孔,多次鉸孔減少變形。
(5)利用適配心軸,頂車外圓,避免直接夾頂引起的變形。
3 工藝要求
對(duì)于這種鈦合金薄壁細(xì)長(zhǎng)軸的加工,應(yīng)注意下列工藝要求:
(1)線切割精切的內(nèi)孔應(yīng)與外圓保證同心度≤0.05mm。
(2)鉸孔裝夾時(shí)夾緊力適中,不得夾傷外圓。
(3)心軸與內(nèi)孔應(yīng)適配且間隙≤0.005mm,心軸的中心孔與外圓同心。
(4)采用先粗后精、先近后零件結(jié)構(gòu)圖穩(wěn)定,使零件加工工序定位基準(zhǔn)穩(wěn)定可靠,操作過(guò)程受人為因素影響減小。
工藝路線如下:見(jiàn)光外圓φ160-0.2mm→熱處理→磨外圓(校直和加工出粗基準(zhǔn))→找正外圓加工穿絲孔→兩頂車外圓單邊留量0.5mm→以外圓定位,切內(nèi)孔為φ3.95mm→粗、精鉸內(nèi)孔→穿心軸,兩頂車外圓,平兩端面→按圖總檢。
4 結(jié) 語(yǔ)
此加工方法能滿足圖樣要求,保證尺寸精度而且加工質(zhì)量穩(wěn)定,使零件加工工序定位基準(zhǔn)穩(wěn)定可靠,操作過(guò)程受人為因素影響減小。
通過(guò)制定合理的加工工藝流程,并配以簡(jiǎn)單的專用工裝和測(cè)量方法,保證此類零件的加工質(zhì)量且加工成本較低,適用于該類零件的批量加工。
采用此方法需注意的是,在加工穿絲孔時(shí),也要注意刀具的角度和切削參數(shù)。