CN110625340A - 一种ta15钛合金支座类锻件毛坯零件加工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及航空制造加工领域，具体涉及一种TA15钛合金支座类零件加工工艺。一种TA15钛合金支座类锻件毛坯零件加工工艺，包括以下步骤：（1）钻、铰工艺孔；（2）预钻装夹孔；（3）正、反面粗加工；（4）正、反面半精加工；（5）正、反面精加工；（6）前、后面半精加工；（7）前、后面精加工；（8）计量；（9）铣掉补块，交付零件。本发明具有如下优点：1、解决了TA15钛合金材料的加工问题，为其在航空支座类锻件毛坯零件中的应用加工提供了一套合理、经济、科学高效的工艺解决方案；2、提高了TA15钛合金支座类锻件毛坯零件的加工效率，节省了刀具费用，并提高了零件成品合格率。

Description

一种TA15钛合金支座类锻件毛坯零件加工工艺

技术领域

本发明涉及航空制造加工领域，具体涉及一种TA15钛合金支座类零件加工工艺。

背景技术

现在，由于钛合金独特的优异性能：质轻、比强度高、耐高温、耐腐蚀性好、高韧性、无磁性、可与复合材料匹配等，使得钛合金在国防军工产业上应用的日益广泛。TA15支座类零件是十分重要的连接支撑件，一方面，通常采用传统的夹具装夹工件时，在装夹力、切削力及机械振动的综合影响下，容易造成零件加工后的变形，且不能保证后续去除工艺凸台时对零件变形的影响，毛坯去除率大，无法较好地满足经济性要求；另一方面，TA15钛合金本身就是典型的高强韧类难加工材料，其加工特性主要表现在以下几个方面：

①、TA15钛合金强度较高。其屈服强度约为650MPa，同时硬度大，因此要求加工设备功率大，刀具应有很高的强度和硬度。

②、TA15钛合金单位面积上切削力极大。与一般碳钢相比，钛合金的主切削力只有其3/5～4/5,但由于刀具与切屑的接触长度短，使得单位面积上的切削力大大增加，容易造成刀具崩刃。

③、TA15钛合金切削加工温度高。由于钛合金的热导率低，约为铁和铝的1/5和1/15，切削热传出困难，致使切削区温度短时间内急剧增高。与此同时，刀具与切屑的接触长度短，切削热积聚于切削刃附近的小面积内而不易散发。这些因素导致钛合金的切削温度很高。

④、TA15加工刀具极易磨损。，形成硬而脆的不均匀硬化层，造成刀具磨损。再由于切削温度很高，散热性能差，再加之弹性模量小、且与刀具后刀面的摩擦面积大、亲和性大等，易造成刀具磨料、粘结、扩散和氧化磨损

⑤、TA15钛合金表面易变质形成污染层。由于TA15钛合金高温化学活性很高，容易与各种气体杂质发生剧烈的化学反应，如O、N、C等侵入钛合金表层，形成TiN、TiC等硬质表层，致使表层的脆性和硬度上升。

综上，TA15钛合金以上加工特性及工艺加工要求决定了其加工工艺对机床、刀具、加工工艺方法提出了更高的要求，除了选择性能优良的强力切削机床、配备合适的加工刀具外，更需要研究提出一套合理、经济、科学高效的工艺解决方案。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术中存在的问题，提供一种高效的TA15钛合金支座类锻件毛坯零件加工工艺。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种TA15钛合金支座类锻件毛坯零件加工工艺，包括以下步骤：

（1）钻、铰工艺孔；

（2）预钻装夹孔：钻孔方式采用一钻到底的非循环模式，且满刀钻削；

（3）正、反面粗加工：由上而下，分层加工，刀具采用先短后长，先大后小的原则，走刀方式采用由外向里加工；

（4）正、反面半精加工：由上而下，分层加工，刀具采用先短后长，先大后小的原则，走刀方式采用由外向里加工，留有一定的精铣余量；

（5）正、反面精加工：由上而下，分层加工，刀具采用先短后长，先大后小的原则，精铣腹板、精铣筋高、插铣转角与接底角；

（6）前、后面半精加工：走刀方式采用由外向里加工，留有一定的精铣余量；

（7）前、后面精加工：精铣腹板、精铣筋高、插铣转角与接底角；

（8）计量：带补块计量外形型面；

（9）铣掉补块，交付零件。

优选的，在步骤（2）中，最大钻孔深度小于排屑槽长度。

优选的，在步骤（3）中，采用大直径大切深铣刀加工，刀路转角处圆弧过渡。

优选的，在步骤（5）、步骤（7）中，精铣腹板，采用Sweeping扫铣方式，下刀方式采用螺旋下刀或震荡线下刀，下刀速度为正常加工进给速度的60%，走刀方式由里至外；精铣筋高，采用顺铣(Climb)加工，斜筋采用单向顺铣行切方式，加工方向从斜面最低点到最高点；插铣转角与接底角，采用轴向插铣转角方式，刀路转角处圆弧过渡。

优选的，在步骤（5）、步骤（7）中，精铣参数：主轴转速S：600~800r/min，进给F：200mm/min，最大切深0.5mm。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

1、解决了TA15钛合金材料的加工问题，为其在航空支座类锻件毛坯零件中的应用加工提供了一套合理、经济、科学高效的工艺解决方案；

2、提高了TA15钛合金支座类锻件毛坯零件的加工效率，节省了刀具费用，并提高了零件成品合格率。

附图说明

图1是本发明实施例中TA15钛合金支座类锻件毛坯零件结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图1对本发明做进一步详述：一种TA15钛合金支座类锻件毛坯零件加工工艺，包括以下步骤:

1、钻、铰工艺孔：根据毛坯大小，一般首选Φ20H8或Φ16H8；

2、U钻预钻装夹孔：使用可转位刀具U钻在支座类零件毛坯合适位置进行预钻孔，以便后续装夹固定，装夹孔、工艺孔孔距均呈25倍距排列，这是为了统一标准，孔位可重复使用。钻孔方式采用一钻到底的非循环模式，并且满刀钻削，不能钻初孔，保证最大钻孔深度必须小于排屑槽长度。实际生产中，由于一般支座类零件毛坯较厚，可选择上下面U钻钻孔对接的方式进行；实际加工推荐钻孔采用参数：主轴转速S：100~200r/min，进给F：20~40mm/min,每次钻深1mm。

3、正、反面粗加工：整体采用由上而下，分层加工，刀具先短后长，先大后小的原则。走刀方式由外向里加工(Inward helical)，可有效避免首刀切削力瞬间巨变导致崩刀。采用大直径大切深铣刀（特殊涂层的硬质合金、焊接铣刀）加工；为减少刀具在吃刀量较小的情况下产生冲击振动损坏和不必要的磨损，可适当增加铣削余量（Ap：2mm～5mm，视机床主轴功率，刀具切削条件而定），刀路转角处需加圆弧过渡，减少刀具冲击，延长刀具使用寿命；

4、正、反面半精加工：整体加工原则同3，同时应避免同一把刀具加工时间过长导致失效(视情况而定，一般同一把刀加工钛合金时间超过2~3小时就需查看刀具磨损情况)，走刀方式同样采用由外向里加工(Inward helical)，留有一定的精铣余量（Ap：0.5mm～1mm，视机床主轴功率，刀具切削条件而定），刀路转角处仍然采用圆弧过渡，减少刀具冲击；

5、正、反面精加工：整体加工原则同3，精加工主要涉及精铣腹板、精铣筋高、插铣转角与接底角三方面内容。对于腹板面精铣，主要采用Sweeping扫铣方式进行，下刀方式采用螺旋下刀或震荡线下刀，螺旋直径和下刀角度必须符合刀具切削参数，下刀速度调整为正常加工进给速度的60%，此时走刀方式应由里至外（Outward helical或 Offset on partOne-Way）；筋高加工一般安排在半精铣之后精铣腹板之前，此时加工部位刚性很强，切削稳定性较好。精铣筋高一般按照以下加工方式进行：① 采用顺铣(Climb)加工，避免逆铣（Conventional），这样刀具在切离时切屑很薄，不易造成粘刀。② 斜筋采用单向顺铣行切方式，加工方向应从斜面最低点到最高点，以避免刀具在向下加工时刀片崩刃。插铣转角及清铣底角。应注意，采用轴向插铣转角方式最有利，此时不含径向切削力，可以有效减少刀具振动、增加刀具切削刚性。但轴向、径向余量不能大于插铣刀具切削参数，且注意不能切伤零件底角R；加工后零件已无余量，零件正反面加工到位，刀路转角处必须加圆弧过渡，减少刀具冲击。实际加工推荐精铣采用参数：主轴转速S：600~800r/min，进给F：300~500mm/min,切深Ap符合刀具切削参数，推荐最大切深0.5mm。

6、前、后面半精加工：走刀方式同样采用由外向里加工(Inward helical)，留有一定的精铣余量（Ap：0.5mm～1mm，视机床主轴功率，刀具切削条件而定），刀路转角处仍然采用圆弧过渡，减少刀具冲击；

7、前、后面精加工：精加工主要涉及精铣腹板、精铣筋高、插铣转角与接底角三方面内容。对于腹板面精铣，主要采用Sweeping扫铣方式进行，下刀方式采用螺旋下刀或震荡线下刀，螺旋直径和下刀角度必须符合刀具切削参数，下刀速度调整为正常加工进给速度的60%，此时走刀方式应由里至外（Outward helical或 Offset on part One-Way）；筋高加工一般安排在半精铣之后精铣腹板之前，此时加工部位刚性很强，切削稳定性较好。精铣筋高一般按照以下加工方式进行：① 采用顺铣(Climb)加工，避免逆铣（Conventional），这样刀具在切离时切屑很薄，不易造成粘刀。② 斜筋采用单向顺铣行切方式，加工方向应从斜面最低点到最高点，以避免刀具在向下加工时刀片崩刃。插铣转角及清铣底角。应注意，采用轴向插铣转角方式最有利，此时不含径向切削力，可以有效减少刀具振动、增加刀具切削刚性。但轴向、径向余量不能大于插铣刀具切削参数，且注意不能切伤零件底角R；加工后零件已无余量，零件正反面加工到位，刀路转角处必须加圆弧过渡，减少刀具冲击。实际加工推荐精铣采用参数：主轴转速S：600~800r/min，进给F：200mm/min,切深Ap符合刀具切削参数，推荐最大切深0.5mm。

8、计量：带补块计量外形型面；

9、铣掉补块，交付零件。

Claims (5)

1.一种TA15钛合金支座类锻件毛坯零件加工工艺，其特征在于：包括以下步骤：

（1）钻、铰工艺孔；

（2）预钻装夹孔：钻孔方式采用一钻到底的非循环模式，且满刀钻削；

（3）正、反面粗加工：由上而下，分层加工，刀具采用先短后长，先大后小的原则，走刀方式采用由外向里加工；

（4）正、反面半精加工：由上而下，分层加工，刀具采用先短后长，先大后小的原则，走刀方式采用由外向里加工，留有一定的精铣余量；

（5）正、反面精加工：由上而下，分层加工，刀具采用先短后长，先大后小的原则，精铣腹板、精铣筋高、插铣转角与接底角；

（6）前、后面半精加工：走刀方式采用由外向里加工，留有一定的精铣余量；

（7）前、后面精加工：精铣腹板、精铣筋高、插铣转角与接底角；

（8）计量：带补块计量外形型面；

（9）铣掉补块，交付零件。

2.根据权利要求1所述的TA15钛合金支座类锻件毛坯零件加工工艺，其特征在于：在步骤（2）中，最大钻孔深度小于排屑槽长度。

3.根据权利要求1所述的TA15钛合金支座类锻件毛坯零件加工工艺，其特征在于：在步骤（3）中，采用大直径大切深铣刀加工，刀路转角处圆弧过渡。

4.根据权利要求1所述的TA15钛合金支座类锻件毛坯零件加工工艺，其特征在于：在步骤（5）、步骤（7）中，精铣腹板，采用Sweeping扫铣方式，下刀方式采用螺旋下刀或震荡线下刀，下刀速度为正常加工进给速度的60%，走刀方式由里至外；精铣筋高，采用顺铣(Climb)加工，斜筋采用单向顺铣行切方式，加工方向从斜面最低点到最高点；插铣转角与接底角，采用轴向插铣转角方式，刀路转角处圆弧过渡。

5.根据权利要求1或4所述的TA15钛合金支座类锻件毛坯零件加工工艺，其特征在于：在步骤（5）、步骤（7）中，精铣参数：主轴转速S：600~800r/min，进给F：200mm/min，最大切深0.5mm。