CN111037226B - 一种钛合金薄壁类件的加工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种钛合金薄壁类件的加工方法，该方法包括如下步骤：抱胎抱住薄壁轴套的小端,车床粗加工薄壁轴套的内壁；将粗加工后的薄壁轴套进行热处理；进行半精加工和精加工，以镗刀得到内锥孔；以内锥孔为基准，将芯轴嵌入内锥孔；车床卡盘夹住芯轴的大端，将薄壁轴套尾端的内螺纹与工艺堵头的外螺纹连接，螺栓穿过工艺堵头开设的内部空腔与芯轴螺纹连接；先精加工薄壁轴套各外圆的退刀槽，再将薄壁轴套与芯轴分离；车床卡盘夹住芯轴的大端，将薄壁轴套尾端的内螺纹与工艺堵头的外螺纹连接，螺栓穿过工艺堵头开设的内部空腔与芯轴螺纹连接；精车精加工薄壁轴套的各外圆。本发明提高了尺寸的稳定性和表面粗糙度。

Description

一种钛合金薄壁类件的加工方法
技术领域
本发明属于机械加工领域，尤其涉及一种钛合金薄壁类件的加工方法。
背景技术
钛合金材料弹性模量低、变形系数小、导热性差等，导致切削加工性能比较差，特别是薄壁类件在内孔及外圆加工时，刀具很难得到充分的冷却，导致薄壁类件变形大，薄壁轴套是整个传动机构机械加工中最为关键的部分，其加工质量的好坏，严重影响着整个传动机构实验的性能参数。之前加工的薄壁轴套零件，内孔及外圆的表面粗糙度差，一般的加工方法是先钻出基础孔，再用普通车刀加工，表面粗糙度很难达到0.8以下，内孔与外圆的尺寸及形位公差超差，导致内孔的锥面与轴外锥面的配合接触面达不到要求的75％以上。
发明内容
本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种钛合金薄壁类件的加工方法，提高了尺寸的稳定性和表面粗糙度。
本发明目的通过以下技术方案予以实现：一种钛合金薄壁类件的加工方法，所述方法包括如下步骤：(1)抱胎抱住薄壁轴套的小端,车床粗加工薄壁轴套的内壁；(2)将粗加工后的薄壁轴套进行热处理，去除粗加工后的薄壁轴套的内应力；(3)车床对去除内应力的薄壁轴套的内锥孔依次进行半精加工和精加工，最后以镗刀得到薄壁轴套的1：50内锥孔；(4)以步骤(3)的内锥孔为基准，将芯轴嵌入薄壁轴套的内锥孔；(5)车床卡盘夹住芯轴的大端，将薄壁轴套尾端的内螺纹与工艺堵头的外螺纹连接，螺栓穿过工艺堵头开设的内部空腔与芯轴螺纹连接；(6)精车先精加工薄壁轴套各外圆的退刀槽，再将薄壁轴套与芯轴分离，以减小薄壁轴套的应力；(7)车床卡盘夹住芯轴的大端，将薄壁轴套尾端的内螺纹与工艺堵头的外螺纹连接，螺栓穿过工艺堵头开设的内部空腔与芯轴螺纹连接；(8)精车精加工薄壁轴套的各外圆。
上述钛合金薄壁类件的加工方法中，在步骤(2)中，热处理条件为在真空炉中温度200℃加热2h。
上述钛合金薄壁类件的加工方法中，在步骤(3)中，内锥孔的光洁度为Ra0.8。
上述钛合金薄壁类件的加工方法中，在步骤(4)中，薄壁轴套的最小外圆直径与壁厚的比值为D/t＞16；其中，D为最小外圆直径，t为壁厚。
上述钛合金薄壁类件的加工方法中，在步骤(4)中，各外圆精度为-0.009～-0.02mm；各外圆圆度小于0.005mm及各外圆的同轴度小于0.005mm。
上述钛合金薄壁类件的加工方法中，在步骤(2)中，镗刀的材料为YG8，镗刀的前角为0～5°，镗刀的后角为15°～18°。
上述钛合金薄壁类件的加工方法中，在步骤(1)中，所述抱胎包括连接体和三个爪，三个爪分别与连接体一体连接。
上述钛合金薄壁类件的加工方法中，每个爪为弧形面，每个爪的弧度为120°。
本发明与现有技术相比具有如下有益效果：
(1)本发明通过热处理消除应力控制变形，使零件释放加工应力和材料应力，提高精加工后零件尺寸精度的稳定性；
(2)本发明针对钛合金材料使用专用精镗刀，镗刀材料为YG8；前角比正常刀具要小，一般取0～5°，可增大切屑变形系数，减少刀具前刀面的压力，从而减小刀具崩刃；后角比正常刀具要大，一般取15°～18°；镗1：50内锥孔，分粗、半精加工和精加工工序，减少磨擦及防止回弹变形；
(3)本发明在加工工序中增加了先精车退刀槽，再精车时可减小切削力控制变形，更好的防止切削热引起的热变形，从而减轻加工造成的应力，使此处应力完全释放；
(4)本发明设计与薄壁轴套的内锥孔相配的专用芯轴，两者母线可以更好的贴合，贴合率达到75％以上，加工时稳定性也好，可更好的保证各尺寸及形位公差的要求。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1是本发明实施例提供的薄壁轴套零件内孔工装的一个示意图；
图2是本发明实施例提供的薄壁轴套零件内孔工装的另一个示意图；
图3是本发明实施例提供的薄壁轴套零件外圆工装的示意图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
图1是本发明实施例提供的薄壁轴套零件内孔工装的一个示意图；图2是本发明实施例提供的薄壁轴套零件内孔工装的另一个示意图；图3是本发明实施例提供的薄壁轴套零件外圆工装的示意图。如图1、图2和图3所示，该钛合金薄壁类件的加工方法包括如下步骤：
(1)抱胎1抱住薄壁轴套2的小端,车床粗加工薄壁轴套2的内壁；
(2)将粗加工后的薄壁轴套2进行热处理，去除粗加工后的薄壁轴套2的内应力；
(3)车床对去除内应力的薄壁轴套2的内锥孔依次进行半精加工和精加工，最后以镗刀得到薄壁轴套2的1：50内锥孔；
(4)以步骤(3)的内锥孔为基准，将芯轴10嵌入薄壁轴套2的内锥孔；
(5)车床卡盘夹住芯轴10的大端，将薄壁轴套2尾端的内螺纹与工艺堵头30的外螺纹连接，螺栓40穿过工艺堵头30开设的内部空腔与芯轴10螺纹连接；
(6)精车先精加工薄壁轴套2各外圆的退刀槽，再将薄壁轴套2与芯轴10分离，以减小薄壁轴套2的应力；
(7)车床卡盘夹住芯轴10的大端，将薄壁轴套2尾端的内螺纹与工艺堵头30的外螺纹连接，螺栓40穿过工艺堵头30开设的内部空腔与芯轴10螺纹连接；
(8)精车精加工薄壁轴套2的各外圆。
在步骤(2)中，热处理条件为在真空炉中温度200℃加热2h。
在步骤(3)中，内锥孔的光洁度为Ra0.8。
在步骤(4)中，薄壁轴套(2)的最小外圆直径与壁厚的比值为D/t＞16；其中，D为最小外圆直径，t为壁厚。
在步骤(4)中，各外圆精度为-0.009～-0.02mm；各外圆圆度小于0.005mm及各外圆的同轴度小于0.005mm。
在步骤(2)中，镗刀的材料为YG8，镗刀的前角为0～5°，镗刀的后角为15°～18°。
如图1和图2所示，在步骤(1)中，所述抱胎1包括连接体100和三个爪200，三个爪200分别与连接体100一体连接。每个爪200为弧形面，每个爪的弧度为120°。
具体的，三爪抱胎卡盘装夹薄壁轴套2大外圆端,原因是其一：此处壁厚稍大些，通过改变夹紧位置、方向及受力点控制变形，增加装夹接触面积；其二是抱胎与薄壁轴套外圆处接触面积大，可有效均衡夹紧力及切削力；再分粗、半精加工、精加工，最后以专用镗刀镗1：50内锥孔，以保证孔内光洁度及尺寸要求。
以镗完的1：50内锥孔为基准，要求薄壁轴套2内锥孔与专用芯轴1外圆锥面配合，配合处需严密贴实，两端内锥面接触面积不低于75％，为后续提高各外圆的尺寸及形位公差提供了保障。
采用三爪自定心铜爪卡盘装夹芯轴，以自制螺纹堵头3压紧,压紧方式为轴向压紧，能够有效提高机械加工的稳定性。
为防止加工出的各外圆尺寸及形位公差超差，故先精车薄壁轴套2各外圆处的退刀槽，可减少以上在加工过程中造成的内应力，为精车外圆提供了保障。
精车完退刀槽后，再把薄壁轴套2与专用芯轴1分离，此时专用芯轴1的装夹状态不动，只是把薄壁轴套2取下再重新装夹一次，这样可以减小薄壁轴套2的内应力，使此处应力完全释放。
本发明采用特定设计的工装、刀具及加工工艺后，加工出的薄壁零件质量稳定，圆度及同轴度0.005以内，内孔及外圆表面粗糙度0.8，零件合格率达到100％，提高了生产效率、节约大量生产成本，此方法可以为类似的钛合金薄壁加工提供有力的技术支持。
本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (4)

1.一种钛合金薄壁类件的加工方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
(1)抱胎(1)抱住薄壁轴套(2)的小端,车床粗加工薄壁轴套(2)的内壁；
(2)将粗加工后的薄壁轴套(2)进行热处理，去除粗加工后的薄壁轴套(2)的内应力；
(3)车床对去除内应力的薄壁轴套(2)的内锥孔依次进行半精加工和精加工，最后以镗刀得到薄壁轴套(2)的内锥孔；
(4)以步骤(3)的内锥孔为基准，将芯轴(10)嵌入薄壁轴套(2)的内锥孔；
(5)车床卡盘夹住芯轴(10)的大端，将薄壁轴套(2)尾端的内螺纹与工艺堵头(30)的外螺纹连接，螺栓(40)穿过工艺堵头(30)开设的内部空腔与芯轴(10)螺纹连接；
(6)精车先精加工薄壁轴套(2)各外圆的退刀槽，再将薄壁轴套(2)与芯轴(10)分离，以减小薄壁轴套(2)的应力；
(7)车床卡盘夹住芯轴(10)的大端，将薄壁轴套(2)尾端的内螺纹与工艺堵头(30)的外螺纹连接，螺栓(40)穿过工艺堵头(30)开设的内部空腔与芯轴(10)螺纹连接；
(8)精车精加工薄壁轴套(2)的各外圆；
在步骤(2)中，热处理条件为在真空炉中温度200℃加热2h；
在步骤(3)中，内锥孔的光洁度为Ra0.8；
在步骤(4)中，薄壁轴套(2)的最小外圆直径与壁厚的比值为D/t＞16；其中，D为最小外圆直径，t为壁厚；
在步骤(4)中，各外圆精度为-0.009～-0.02mm；各外圆圆度小于0.005mm及各外圆的同轴度小于0.005mm。
2.根据权利要求1所述的钛合金薄壁类件的加工方法，其特征在于：在步骤(3)中，镗刀的材料为YG8，镗刀的前角为0～5°，镗刀的后角为15°～18°。
3.根据权利要求1所述的钛合金薄壁类件的加工方法，其特征在于：在步骤(1)中，所述抱胎(1)包括连接体(100)和三个爪(200)，三个爪(200)分别与连接体(100)一体连接。
4.根据权利要求3所述的钛合金薄壁类件的加工方法，其特征在于：每个爪(200)为弧形面，每个爪的弧度为120°。
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