CN105312835A - 基于钛合金整体锻造件的深腔加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基于钛合金整体锻造件的深腔加工方法，步骤如下：首先选用无涂层的硬质合金的钻削刀片进行钻孔加工，采用内冷却方式；采用涂层插铣刀片对深腔进行插钻加工，采用“S”形的加工路径，行距S＝0.5×刀具直径、切削速度v＝30m/min、径向切深ae＝0.3×刀具直径、每齿进给量fZ＝0.08mm/z，以圆弧方式退刀；采用同样的刀片进行插铣粗加工，采用“S”形的加工路径，采用的行距S＝5mm；进行插铣精加工，采用“S”形的加工路径，采用的行距以圆弧方式退刀，采用内冷却方式；采用圆头铣刀进行深腔底部圆角的铣削加工；最后抛光。本发明深腔的加工采用的刀具数量较少，减少了换刀次数和相应的辅助时间，提高了刀具的耐用度，保证了深腔的加工精度。

Description

基于钛合金整体锻造件的深腔加工方法

技术领域

本发明涉及一种深腔的加工方法，具体涉及一种基于钛合金整体锻造件的深腔的加工方法，属于机械加工技术领域。本发明为解决深枪加工难的问题提供了一种新思路和方法。

背景技术

钛合金具有高比强度、耐热性强、耐腐蚀、良好的低温性能等许多优良特性，是具有发展前途的新型结构材料，在航空、航天等工业应用越来越广泛。钛合金有许多优良的性能，但是其切削加工性差，关键在于钛合金本身的化学、物理、力学性能间的综合对其切削加工性的影响，尤其对于航空、航天等行业应用的钛合金零件很多是基于整体锻造件的深腔结构其加工难度更大。

现有的深腔加工普遍的方法有两种：一是采用立铣刀层层用刀具侧刃铣进行加工，二是先刀具底刃插铣、后再用刀具侧刃精铣的加工方法。由于本专利涉及的是深腔结构，采用第一种加工方法，侧铣刀具无法达到如此深度，或者由于刀具悬伸量的增加使得刀具旋转时振动增大从而无法保证加工精度。采用第二种加工方法即插铣加工方法，这是腔类零件主要的加工方法。

专利申请号为201110304618.3的发明专利公开了一种插铣刀具路径优化方法，其特点在于通过插铣进刀、插铣移刀和快速退刀的刀具路径规划，解决了插铣时切入工件的冲击过大，退刀时刀具刮伤工件等问题；专利申请号为201210054496.1的发明专利公开了一种转角特征插铣刀轨自动生成方法，其特点在于能够自动计算转角插铣区域、转角轴向和生成插铣的几何辅助点，并且通过得到的几何辅助点自动生成零件所有转角的插铣刀轨，解决了转角插铣手动编程过程繁琐、复杂、效率低等问题；专利申请号为201210413326.8的发明专利公开了一种基于槽腔特征的飞机结构件高效粗加工方法，其特点在于根据粗加工余量、刀具直径、刀具切深等信息，自动生成槽腔粗加工插铣刀位点，然后根据设定的走刀策略生成插铣粗加工轨迹以及锯齿残留清除轨迹，提高了飞机结构件粗加工效率，降低刀具损耗，节约成本；专利申请号为200810246906.6的发明专利公开了一种航空发动机机匣五轴插铣加工方法，其特点在于其工艺过程包括零件加工的工艺分析、制定工艺路线、选择刀具、选用切削参数、数控程序编制及加工过程,提高了机匣加工效率，降低了加工成本。

上述专利存在的一个共同点就是只考虑了深腔的粗加工，对于采用插铣进行精加工没有涉及，同时没有提供适合钛合金插铣加工的参数和方法。

发明内容

本发明的目的是克服上述现有技术的不足，提供一种针对钛合金整体锻造件的深腔加工工艺，以提高产品的生产率和质量。

本发明通过以下技术方案实现：

一种基于钛合金整体锻造件的深腔加工方法，步骤如下：

步骤一：在数控铣床或者加工中心上进行深腔的加工，首先选用无涂层的硬质合金的钻削刀片和相应刀杆进行钻孔加工，采用内冷却方式，在钛合金整体锻造件上面钻孔。

步骤二：采用TiAlN涂层的插铣刀片和相应刀杆对深腔进行插钻加工，采用“S”形的加工路径，行距S根据刀具直径确定，采用如下的加工参数进行插钻加工：切削速度v＝30m/min、径向切深a_e＝0.3×刀具直径、每齿进给量f_Z＝0.08mm/z，以圆弧方式退刀，采用内冷却方式。

步骤三：采用和步骤二同样的刀片和刀杆进行插铣粗加工，采用“S”形的加工路径，采用的行距S＝5mm，其它的加工参数和步骤2相同，以圆弧方式退刀，采用内冷却方式；

步骤四：采用和步骤二同样的刀片和刀杆进行插铣精加工，采用“S”形的加工路径，采用的行距S根据公式进行选择，其它的加工参数和步骤2相同，以圆弧方式退刀，采用内冷却方式；

步骤五：采用圆头铣刀进行深腔底部圆角的铣削加工；

步骤六：对深腔进行抛光。

所述步骤二：行距S＝0.5×刀具直径。

所述步骤四：采用的行距

刀具的选择，由于钛合金属于难加工材料，对其加工时刀具的磨损很快，消耗量很大，所以采用机夹刀片和刀杆对深腔进行加工。

本发明的有益效果为：

1、深腔的加工采用的刀具数量较少，减少了换刀次数和相应的辅助时间；2、提供了适合钛合金加工的参数，提高了刀具的耐用度；3、使用插铣的加工方式进行精加工，保证了深腔的加工精度。

附图说明

下面结合附图及实施例对发明进行进一步详细说明：

图1是本发明的深腔的结构示意图。

图2是本发明的深腔插钻加工方式的走刀轨迹示意图。

图3是本发明的深腔插铣加工残余高度的示意图。

图4是本发明的深腔插铣退刀的示意图。

图中：1、钻孔，2、插铣刀具，3、走刀轨迹，4、退刀路径。

具体实施方式

本发明专利涉及的是钛合金整体锻造件的深腔加工，首先选择在数控铣床或者加工中心完成深腔全部工序的加工，为了适应钛合金加工的特点，即刀具磨损快、消耗量大，采用机夹刀片和刀杆对深腔进行加工。

见图1至图4，本发明的加工工艺包括如下步骤：

步骤一：选用无涂层的硬质合金的钻削刀片和相应刀杆组成的钻削刀具进行钻孔1加工，本发明采用的钻削刀具直径是50mm，采用内冷却方式，如图所示，在钛合金整体锻造件上表面入刀，加工参数如下：切削速度v＝50～60m/min，进给量f_z＝0.08～0.1mm/z。钻孔1深度和腔深相适应。

步骤二：在钻孔1的基础上，采用TiAlN涂层的插铣刀片和相应刀杆组成的插铣刀具2对深腔进行插钻加工，本发明采用的插铣刀具直径是40mm，采用“S”形的走刀轨迹3，采用如下的加工参数进行插钻加工：横向和纵向的行距S＝0.5×刀具直径、切削速度v＝30m/min、径向切深a_e＝0.3×刀具直径、每齿进给量f_Z＝0.08mm/z，以圆弧方式为退刀路径4，采用内冷却方式。

步骤三：采用和步骤二同样的插铣刀具2进行插铣粗加工，加工路径只需沿着插钻遗留下来的腔壁进行插铣即可，采用的行距S＝5mm，其它的加工参数和步骤2相同，以圆弧方式为退刀路径4，采用内冷却方式；

步骤四：采用和步骤二同样的插铣刀具2但是需要更换新的插铣刀片，沿腔壁依次进行插铣精加工，采用的行距S根据深腔所需的残留高度以及插铣刀具的直径所确定，具体的公式推导如下： $S=O_1{O}_2=2{\mathrm{OO}}_2=2\sqrt{{{\mathrm{AO}}_2}^2-{\mathrm{AO}}^2}=2\sqrt{{{\mathrm{AO}}_2}^2-{(BO-AB)}^2},$ 其中R：插铣刀具直径；Rz：插铣精加工的残余高度。本发明的深腔壁的表面粗糙度要求较高，插铣精加工的残余高度设定为Rz＝0.005mm，又因为插铣刀具直径为40mm，故所需的行距S＝1.26mm，设定S为1.2mm。其它的加工参数和步骤2相同，以圆弧方式为退刀路径4，采用内冷却方式；

步骤五：采用圆头铣刀进行深腔底部圆角的铣削加工；

步骤六：对深腔进行抛光。

采用此加工工艺方法，不仅适用于钛合金等难加工材料，改变加工参数后也可适用于铝合金等容易变形材料的深腔加工，可以保证深腔的变形公差±0.1mm，壁厚的尺寸公差±0.1mm，加工表面无烧伤，表面质量完好。

Claims (3)

1.一种基于钛合金整体锻造件的深腔加工方法，步骤如下：

步骤一：在数控铣床或者加工中心上进行深腔的加工，首先选用无涂层的硬质合金的钻削刀片和相应刀杆进行钻孔加工，采用内冷却方式，在钛合金整体锻造件上面钻孔；

步骤二：采用TiAlN涂层的插铣刀片和相应刀杆对深腔进行插钻加工，采用“S”形的加工路径，切削速度v＝30m/min、径向切深ae＝0.3×刀具直径、每齿进给量fZ＝0.08mm/z，以圆弧方式退刀，采用内冷却方式；

步骤三：采用和步骤二同样的刀片和刀杆进行插铣粗加工，采用“S”形的加工路径，采用的行距S＝5mm以圆弧方式退刀，采用内冷却方式；

步骤四：插铣精加工，采用“S”形的加工路径，以圆弧方式退刀，采用内冷却方式，刀片和刀杆规格与步骤二相同，但须采用新刀片；

步骤五：采用圆头铣刀进行深腔底部圆角的铣削加工；

步骤六：对深腔进行抛光。

2.根据权利要求1所述的一种基于钛合金整体锻造件的深腔加工方法，其特征在于，所述步骤二的“S”形的加工路径的行距S＝0.5×刀具直径。

3.根据权利要求1所述的一种基于钛合金整体锻造件的深腔加工方法，其特征在于，所述步骤四的“S”形的加工路径，采用的行距其中R：插铣刀具直径；Rz：插铣精加工的残余高度，其他切削速度v＝30m/min、径向切深a_e＝0.3×刀具直径、每齿进给量f_Z＝0.08mm/z。