CN102990170A - 一种钛合金封闭深腔螺纹加工方法 - Google Patents

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Abstract

一种钛合金封闭深腔螺纹加工方法，具体加工内容是钛合金风扇轴封闭深腔螺纹；其使用专用车刀进行钛合金封闭深腔螺纹加工，所述专用车刀由刀杆、刀片（4）构成；其中：刀杆又具体由刀杆本体（1）、加工刀板（2）、加工刀板滑道（3）构成；所述钛合金封闭深腔螺纹加工方法具体要求是：只从大端进刀进行加工，首先车小径，然后车空刀糟，再车螺纹；加工参数要求：进给量f＝1.5mm/r，转速s=150-200r，切削深度ap=0.1-0.2mm。本发明能有效控制切削振动，突破了钛合金封闭深腔螺纹刀具振颤且无法观察很难加工的技术瓶颈。其具有深远的意义和无法估计的经济效益。

Description

一种钛合金封闭深腔螺纹加工方法
技术领域
本发明涉及钛合金封闭深腔螺纹加工刀具及加工，特别提供了一种钛合金封闭深腔螺纹加工方法。 
背景技术
在机械技工技术中，特别是在钛合金风扇轴类零件加工制造中，封闭深腔螺纹加工是一大技术难点，此类技术在以前从未有过，是首次接触，没有类似可借鉴的加工工艺。钛合金风扇轴，是关键件，该零件结构复杂，封闭深腔螺纹加工空问狭小，螺纹距端面距离很深，敞开性差，刀具容易振颤且无法观察，螺纹极容易乱扣，加工难度极大。材料为钛合金，属难加工材料，其内封闭深腔螺纹加工按传统的工艺方法无法实现。封闭深腔螺纹加工技术，必须保证刀具具有足够的刚度且不与轴内孔干涉，才能保证刀具能够安全加工深腔螺纹。对于内孔直径如此小的封闭深腔螺纹，尚无相关加工经验及刀具方案。随着设计性能要求的不断提升，风扇轴类零件的设计结构也在不断变化。封闭深腔螺纹加工技术已经成为一个亟待解决的技术难题。 
人们迫切希望获得一种技术效果优良的钛合金封闭深腔螺纹加工方法。 
发明内容
本的目的是提供一种技术效果优良的钛合金封闭深腔螺纹加工方法。 
本发明目的是提供一种能实现钛合金封闭深腔螺纹加工方法及其专用刀具，突破钛合金封闭深腔螺纹加工的技术瓶颈，保证风扇轴研制的顺利进行，为以后类似零件的加工提供了宝贵的经验。 
本发明一种钛合金封闭深腔螺纹加工方法，具体加工内容是钛合金风扇轴封闭深腔螺纹M86×1.5-6H，被加工件小端有凸台，无法从小端进刀加工，只能从大端深345mm处加工；其特征在于：使用专用车刀进行钛合金封闭深腔螺纹加工，所述专用车刀由刀杆、刀片4构成；其中：刀杆又具体由刀杆本体1、加工刀板2、加工刀板滑道3构成；刀片4固定在加工刀板2的外伸端端部；加工刀板2远离外伸端的另一端为固定端，加工刀板2的固定端布置在刀杆本体1前段的加工刀板滑道3处且能沿加工刀板滑道3的延伸方向滑动；加工刀板滑道3布置在刀杆本体1的前端近端的一段上；所述刀片4为整体轮廓为三角形可更换可转位刀片；所述专用车刀的刀杆总长度为250-580mm； 
所述钛合金封闭深腔螺纹加工方法具体要求是：只从大端进刀进行加工，首先车小径，然后车空刀糟，再车螺纹； 
加工参数要求：进给量f＝1.5mm/r，转速s=150-200r，切削深度ap=0.1-0.2mm； 
所述专用车刀的刀杆优选总长度为560mm，刀杆有效工作长度420mm，刀杆工作直径Ф75mm。 
具体加工对象是钛合金风扇轴封闭深腔螺纹M86×1.5-6H，内孔直径Ф94mm，孔小；只从大端深345mm处加工，从大端面至螺纹空刀槽结束 深363.6mm。 
本发明的解决方案是： 
1)确定刀具结构：采用1种非标专用刀杆、1种标准刀片完成封闭深腔螺纹加工。所述专用车刀由刀杆、刀片4构成；其中：刀杆又具体由刀杆本体1、加工刀板2、加工刀板滑道3构成；刀片4固定在加工刀板2的外伸端端部；加工刀板2远离外伸端的另一端为固定端，加工刀板2的固定端布置在刀杆本体1前段的加工刀板滑道3处且能沿加工刀板滑道3的延伸方向滑动；加工刀板滑道3布置在刀杆本体1的前端近端的一段上；所述刀片4为整体轮廓为三角形可更换可转位刀片；所述专用车刀的刀杆总长度为250-580mm；本体1、加工刀板2两部分之间用螺钉固定连接。 
2)采用数控车加工，模拟仿真加工螺纹：编制数控程序，采用模拟仿真软件，建立零件模型，模拟仿真加工螺纹及空刀槽，试验摸索加工过程，防止刀具干涉，避免刀具与内孔碰撞，规避了由于切削位置处于视线盲区和切削状态无法观察而带来的很大加工风险。 
3)进行试验件试验，摸索加工参数：加工风扇轴零件前，制作试验件，在数控车床上进行试验。如此深孔螺纹是首次加工，由于零件结构上孔深，孔小，刀杆悬出很长，振颤大，极易产生干涉碰撞，且处于视线盲区，螺纹加工风险极大，如果加工失败，零件无法挽救，彻底报废。通过切削试件，调整机床位置，试验调整加工程序，试验切削参数，减少切削振动，用专门量规检测，使试件满足要求。 
4)试验件试验合格后，再正式加工零件，采用与试验件同样的装夹方式 和切削参数，正式零件加工后，经捡验用螺纹量规检查合格，突破了钛合金封闭深腔螺纹刀具振颤且无法观察很难加工的技术瓶颈。 
本发明解决了钛合金风扇轴封闭深腔螺纹无法加工的技术难题。钛合金风扇轴零件内孔直径仅Ф94mm，内腔深度达345mm，是目视不可达封闭深腔螺纹，加工过程不能目视观察，深腔螺纹的加工难度非常大。通过设计制造特殊结构的专用刀具，采用全新的工艺方法，模拟仿真加工螺纹及空刀槽，试验摸索加王过程，满足了风扇轴类零件深腔螺纹加工的技术要求。突破了以前从未有过类似加工经验的加工工艺，解决了深腔螺纹刀具振颤且无法观察很难加工的技术瓶颈，保证了零件设计要求，可在同类零件中推广使用，为类似零件加工提供了宝贵的经验，对制造技术水平的提升，具有深远的意义和无法估计的经济效益。 
附图说明
下面结合附图及实施方式对本发明作进一步详细的说明： 
图1为待加工零件钛合金风扇轴封闭深腔螺纹结构示意简图； 
图2为专用车刀结构示意图主视图； 
图3为与图2对应的俯视图； 
图4为刀片4的结构示意简图； 
图5深腔螺纹加工试件示意图； 
图6加工过程中车小径原理示意图； 
图7加工过程中车空刀糟原理示意图； 
图8加工过程中车螺纹原理示意图。 
具体实施方式
实施例1 
一种能实现钛合金封闭深腔螺纹加工方法及其专用刀具，突破钛合金封闭深腔螺纹加工的技术瓶颈，保证风扇轴研制的顺利进行，为以后类似零件的加工提供了宝贵的经验。 
本实施例一种钛合金封闭深腔螺纹加工方法，具体加工内容是钛合金风扇轴封闭深腔螺纹M86×1.5-6H，被加工件小端有凸台，无法从小端进刀加工，只能从大端深345mm处加工；其具体使用专用车刀进行钛合金封闭深腔螺纹加工，所述专用车刀由刀杆、刀片4构成；其中：刀杆又具体由刀杆本体1、加工刀板2、加工刀板滑道3构成；刀片4固定在加工刀板2的外伸端端部；加工刀板2远离外伸端的另一端为固定端，加工刀板2的固定端布置在刀杆本体1前段的加工刀板滑道3处且能沿加工刀板滑道3的延伸方向滑动；加工刀板滑道3布置在刀杆本体1的前端近端的一段上；所述刀片4为整体轮廓为三角形可更换可转位刀片；所述专用车刀的刀杆总长度为250-580mm； 
所述钛合金封闭深腔螺纹加工方法具体要求是：只从大端进刀进行加工，首先车小径，然后车空刀糟，再车螺纹； 
加工参数要求：进给量f＝1.5mm/r，转速s=150-200r，切削深度ap=0.1-0.2mm； 
所述专用车刀的刀杆优选总长度为560mm，刀杆有效工作长度420mm，刀杆工作直径Ф75mm。 
具体加工对象是钛合金风扇轴封闭深腔螺纹M86×1.5-6H，内孔直径Ф94mm，孔小；只从大端深345mm处加工，从大端面至螺纹空刀槽结束深363.6mm。 
本实施例的解决方案是： 
1)确定刀具结构：采用1种非标专用刀杆、1种标准刀片完成封闭深腔螺纹加工。所述专用车刀由刀杆、刀片4构成；其中：刀杆又具体由刀杆本体1、加工刀板2、加工刀板滑道3构成；刀片4固定在加工刀板2的外伸端端部；加工刀板2远离外伸端的另一端为固定端，加工刀板2的固定端布置在刀杆本体1前段的加工刀板滑道3处且能沿加工刀板滑道3的延伸方向滑动；加工刀板滑道3布置在刀杆本体1的前端近端的一段上；所述刀片4为整体轮廓为三角形可更换可转位刀片；所述专用车刀的刀杆总长度为250-580mm；本体1、加工刀板2两部分之间用螺钉固定连接。 
2)采用数控车加工，模拟仿真加工螺纹：编制数控程序，采用模拟仿真软件，建立零件模型，模拟仿真加工螺纹及空刀槽，试验摸索加工过程，防止刀具干涉，避免刀具与内孔碰撞，规避了由于切削位置处于视线盲区和切削状态无法观察而带来的很大加工风险。 
3)进行试验件试验，摸索加工参数：加工风扇轴零件前，制作试验件，在数控车床上进行试验。如此深孔螺纹是首次加工，由于零件结构上孔深，孔小，刀杆悬出很长，振颤大，极易产生干涉碰撞，且处于视线盲区，螺 纹加工风险极大，如果加工失败，零件无法挽救，彻底报废。通过切削试件，调整机床位置，试验调整加工程序，试验切削参数，减少切削振动，用专门量规检测，使试件满足要求。 
4)试验件试验合格后，再正式加工零件，采用与试验件同样的装夹方式和切削参数，正式零件加工后，经捡验用螺纹量规检查合格，突破了钛合金封闭深腔螺纹刀具振颤且无法观察很难加工的技术瓶颈。 
本实施例解决了钛合金风扇轴封闭深腔螺纹无法加工的技术难题。钛合金风扇轴零件内孔直径仅Ф94mm，内腔深度达345mm，是目视不可达封闭深腔螺纹，加工过程不能目视观察，深腔螺纹的加工难度非常大。通过设计制造特殊结构的专用刀具，采用全新的工艺方法，模拟仿真加工螺纹及空刀槽，试验摸索加王过程，满足了风扇轴类零件深腔螺纹加工的技术要求。突破了以前从未有过类似加工经验的加工工艺，解决了深腔螺纹刀具振颤且无法观察很难加工的技术瓶颈，保证了零件设计要求，可在同类零件中推广使用，为类似零件加工提供了宝贵的经验，对制造技术水平的提升，具有深远的意义和无法估计的经济效益。 

Claims (3)

1.一种钛合金封闭深腔螺纹加工方法，具体加工内容是钛合金风扇轴封闭深腔螺纹，被加工件小端有凸台，无法从小端进刀加工，只能从大端深处加工；其特征在于：使用专用车刀进行钛合金封闭深腔螺纹加工，所述专用车刀由刀杆、刀片（4）构成；其中：刀杆又具体由刀杆本体（1）、加工刀板（2）、加工刀板滑道（3）构成；刀片（4）固定在加工刀板（2）的外伸端端部；加工刀板（2）远离外伸端的另一端为固定端，加工刀板（2）的固定端布置在刀杆本体（1）前段的加工刀板滑道（3）处且能沿加工刀板滑道（3）的延伸方向滑动；加工刀板滑道（3）布置在刀杆本体（1）的前端近端的一段上；所述刀片（4）为整体轮廓为三角形可更换可转位刀片；所述专用车刀的刀杆总长度为250-580mm；
所述钛合金封闭深腔螺纹加工方法具体要求是：只从大端进刀进行加工，首先车小径，然后车空刀糟，再车螺纹；
加工参数要求：进给量f＝1.5mm/r，转速s=150-200r，切削深度ap=0.1-0.2mm。
2.按照权利要求1所述钛合金封闭深腔螺纹加工方法，其特征在于：所述专用车刀的刀杆总长度为560mm，刀杆有效工作长度420mm，刀杆工作直径Ф75mm。
3.按照权利要求1或2所述钛合金封闭深腔螺纹加工方法，其特征在于：具体加工对象是钛合金风扇轴封闭深腔螺纹M86×1.5-6H，内孔直径Ф94mm，孔小；只从大端深345mm处加工，从大端面至螺纹空刀槽结束深363.6mm。
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