【正文】 ........................................ 40 下表面精 加工 .......................................... 42 第五章 全文總結(jié) .................................................. 44 參考文獻(xiàn) ........................................................... 45 致 謝 ............................................................. 46 附 錄 ............................................................. 47 西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 5 第一章 緒論 鈦合金概述 鈦合金的性能 1. 鈦合金的高溫性能 在高溫下，鈦合金仍能保持良好的機(jī)械性能，其耐熱性遠(yuǎn)高于鋁合金，且工作溫度范圍較寬。由于合金可以調(diào)整成分、改變組織，因而鈦合金在多數(shù)情況下具有比純鈦更好的耐蝕性和其他性能，更能在某些苛刻的腐蝕環(huán)境中工作。鈦合金在切削加工中，工件材料極易與刀具表面粘結(jié)，加上很高的切削溫度，所以刀具易產(chǎn)生擴(kuò)散磨損和粘結(jié)磨損。另外，鈦合金 熱導(dǎo)率低、比熱小，磨削時(shí)熱傳導(dǎo)慢，致使熱量積聚在磨削弧區(qū)，造成磨削區(qū)溫度急劇升高。擠壓時(shí)應(yīng)選擇合適的潤(rùn)滑劑，以防粘結(jié)模具，如采用包套擠壓和玻璃潤(rùn)滑擠壓。其次是力學(xué)變化范圍較寬，可以適應(yīng)各種用途。 4）冷硬現(xiàn)象嚴(yán)重：由于鈦的化學(xué)活性大，在高的切削溫度下，很容易吸收空氣中的氧和氮形成硬而脆的外皮；同時(shí)切削過程中的塑性變形也會(huì)造成表面硬化。造成已切削區(qū)域與未切削區(qū)域的硬度不均勻，容易造成刀具受力不均，加劇刀具的磨損。該應(yīng)用主要是利用了鈦合金優(yōu)異的綜合力學(xué)性能、低密度已及良好的耐蝕性，比如航空構(gòu)架要求高抗拉強(qiáng)度并結(jié)合有良好的疲勞強(qiáng)度和斷裂韌性。鈦合金已在最早的阿波羅和水星計(jì)劃中得到 了應(yīng)用，燃料箱和衛(wèi)星艙體等都是鈦合金的典型應(yīng)用。鈦合金密度小、強(qiáng)度高，與不銹鋼相比，它可以制作打擊面與容積更大的球頭，因此它打得準(zhǔn)、打得 遠(yuǎn)。鈦合金在體育領(lǐng)域的使用量不容小視。根據(jù)國(guó)內(nèi)外鈦合金的研究和開發(fā)的現(xiàn)狀，鈦合金將來的發(fā)展趨勢(shì)是： a)通過設(shè)備和工藝改進(jìn)，改善現(xiàn)有鈦合金的使用性能，擴(kuò)大應(yīng)用范圍。 e)采用提高材料利用率的凈成型技術(shù)。對(duì)于某些壁厚很薄的零件，因其剛度太差，甚至不能按常規(guī)方法進(jìn)行機(jī)械加工。 薄壁件加工難點(diǎn) 薄壁鈦合金工件加工最大的瓶頸是材料難加工、尺寸精度及形位公差要求高、壁薄易變形，影響加工變形因素有很多，主要體現(xiàn)以下幾個(gè)方面 ： 1） 工件壁薄切削熱的產(chǎn)生引起變形 ， 鈦合金材料的導(dǎo)熱系數(shù)小于不銹鋼和高溫合金的導(dǎo)熱系數(shù)，散熱條件差分別是鐵和鋁的 1/4 和 1/16，使切削區(qū)溫度迅速上升，積于切削刃附近不易散發(fā)，造成加工的刀尖附近應(yīng)力集中，造成刀具磨損崩刃，造成工件變形 ； 2）工件剛性差切削過程中機(jī)床振動(dòng)及切削要素不合適產(chǎn)生變形 ， 薄壁工件剛性差，受機(jī)床振動(dòng) 等因素造成加工薄壁鈦合金材料工件時(shí)，不合適的切削速度使切削過程中產(chǎn)生振動(dòng)，引起變形。 數(shù)控加工技術(shù) 數(shù)控加工的特點(diǎn) 數(shù)控加工，也稱之為 NC（ Numerical Control）加工，是以數(shù)值與符號(hào)構(gòu)成的信息，控制機(jī)床實(shí)現(xiàn)自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)。數(shù)控加工具有如下優(yōu)點(diǎn)： 1） 提高生產(chǎn)效率； 2) 不需熟練的機(jī)床操作人員； 3) 提高加工精度并且保持加工質(zhì)量； 4) 可以減少工裝卡具； 5) 可以減少各工序間的周轉(zhuǎn)，原來需要用多道工序完成的工件，數(shù)控加工一次裝夾完成加工，縮短加工周期，提高生產(chǎn)效率； 6) 容易進(jìn)行加工過程管理； 7) 可以減少檢查工作量； 8) 可以降低廢、次品率； 9) 便于設(shè)計(jì)變更，加工設(shè)定柔性； 10) 容 易實(shí)現(xiàn)操作過程的自動(dòng)化，一個(gè)人可以操作多臺(tái)床； 11) 操作容易，極大減輕體力勞動(dòng)強(qiáng)度。 90 年代的全世界數(shù)控機(jī)床西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 11 制造業(yè)都經(jīng)過重大改組 。自從1952 年美國(guó)第 1 臺(tái)數(shù)控銑床問世至今已經(jīng)歷了 50 個(gè)年頭。從 1995 年“九五”以后國(guó)家從擴(kuò)大內(nèi)需啟動(dòng)機(jī)床市場(chǎng)，加強(qiáng)限制進(jìn)口數(shù)控設(shè)備的審批，投資重點(diǎn)支持關(guān)鍵數(shù)控系統(tǒng)、設(shè)備、技術(shù)攻關(guān)，對(duì)數(shù)控設(shè)備生產(chǎn)起到了很大的促進(jìn)作用，尤其是在 1999 年以后，國(guó)家向國(guó)防工業(yè)及關(guān)鍵民用工業(yè)部門投入大量技改資金，使數(shù)控設(shè)備 制造市場(chǎng)一派繁榮。 TC4 鈦合金加長(zhǎng)薄壁錐形筒件主要應(yīng)用于某飛機(jī)防冰限流系統(tǒng)，通過該產(chǎn)品的研制，可以得到一套高效的解決辦法來完成類似結(jié)構(gòu)的 TC4 鈦合金加長(zhǎng)薄壁錐形筒件產(chǎn)品的加工。屬于典型的 TC4 鈦合金加長(zhǎng)薄壁件的加工。； ，如何保證錐度 176。偏刀連續(xù)切削，使用冷卻液使切削刃冷卻。磨出 ～ 的負(fù)倒棱，增強(qiáng)切削刃強(qiáng)度。刀尖圓弧半徑 r0=，以增強(qiáng)刀尖強(qiáng)度。精車切削用量 V=25～38m/min， f=～ ， ap=1～ 2mm。能保證刀具強(qiáng)度。以減少后刀面與工件的摩擦，提高刀具壽命?！?0176。內(nèi)錐孔的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，大倍徑加長(zhǎng)刀桿的結(jié)構(gòu)為刀片和刀桿分體結(jié)構(gòu)，刀桿柄部與 176。 ，為滿足喉口尺寸φ + 0 的公差要求，在加工過程中采用公差借用的方法。在其公差范圍內(nèi)按照 176。其中普車和數(shù)控銑削是重難點(diǎn)，以下就是薄壁錐形筒件加工的完整工藝流程。長(zhǎng) 內(nèi)錐孔，內(nèi)錐孔單面留量 ； 3. 按零件制造指令件號(hào)用記號(hào)筆做標(biāo)記； 檢驗(yàn)：按工序內(nèi)容檢驗(yàn) 車工： 82+ 82+ 寬度厚度均分線拉直找正； 車出口端 176。如圖 31 所示。內(nèi)錐孔粗車打破常規(guī)方法而采用鉆頭由大到小，初孔由淺到深的加工方式，具體加工步驟詳見圖 32 所示。偏刀連續(xù)切削，使用冷卻液使切削刃冷卻。磨出 ～ 的負(fù)倒棱，增強(qiáng)切削刃強(qiáng)度。刀尖圓弧半徑r0=，以增強(qiáng)刀尖強(qiáng)度。內(nèi)錐孔同錐度，采用 30CrMnSiA 材料進(jìn)行加工。120 刀盤， 6個(gè)刀片。 對(duì)稱磨四方 對(duì)稱磨四方 至 82+ 82+ ， ∥⊥≯ ，在磨四方的過程中所用到的砂輪及參數(shù)主要有： 砂輪選擇：白剛玉砂輪 磨削參數(shù)選擇：主軸轉(zhuǎn)速不超過 10m/s，進(jìn)給量 28～ ，磨削深度。 圖 34 薄壁錐形筒件入口端精加工示意圖 在薄壁錐形筒件入口端加工過程中，為滿足入口端 176。保證了加工基準(zhǔn)的統(tǒng)一性和準(zhǔn)確性。 圖 36 普車內(nèi)錐孔 為滿足喉口尺寸φ + 0 的公差要求，在加工過程中采用公差借用的方法。在其公差范圍內(nèi)按照 176。內(nèi)錐孔精加工過程中采取的切削參數(shù)為刀具材料為YG8， 45176?！?12176。～ 20176。精車時(shí)刃傾角 l=3176。內(nèi)錐孔。 西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 24 圖 38 芯軸與薄壁錐 形筒件裝配示意圖 圖 39 芯軸草圖 斜臺(tái)支座 用于保證入口端安裝面加工，入口端內(nèi)腔加工，入口外形加工時(shí)薄壁錐形筒件端面的水平，主要保證斜臺(tái)角度 度，如圖 310 所示。進(jìn)刀 1500mm/min，加工 600mm/min，退刀 3000mm/min，主軸轉(zhuǎn)速 600turn/min。在曲面加工動(dòng)作中選擇等高線，切削容差 ，切削模式順銑，路徑間距離 ，零件面預(yù)留1mm，加工的邊為內(nèi)側(cè)。 圖 49 nc 碼輸出 入口端內(nèi)腔粗加工程序 % O1000 西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 30 N1 G49 G54 G80 G40 G90 G94 G17 G98 N3 G0 S600 M3 N4 N5 G1 F1000. N6 N7 G3 N8 G1 N9 N10 ?????? N17535 N17536 N17537 N17538 N17539 N17540 N17541 N17542 N17543 N17544 N17545 N17546 F20xx. N17547 M30 % 入口端內(nèi)腔精加工 1）選擇φ 20 球頭端銑刀、刀具號(hào)碼 2，如圖 410 所示。 進(jìn)刀 退刀 圖 411 進(jìn) /退刀方式 加工 完成 圖 412 刀路仿真 2）程序輸出 選擇以批次方式產(chǎn)生 nc 碼， nc 資料形式選擇以程式 nc 碼如圖 413 所示，在 IMS 后處理器檔案中選擇 fanuc16i,執(zhí)行出程序。進(jìn)刀方式退刀方式如圖 414 所示，刀路的仿真如圖 415所示。西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 35 進(jìn)刀 1000mm/min，加工 1000mm/min,退刀 20xxmm/min，主軸轉(zhuǎn)速 600turn/min。 圖 418 毛坯 上表面粗加工 1) 選擇φ 20 平底端銑刀、刀具號(hào)碼 1，如圖 43所示。 西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 37 進(jìn)刀 退刀 圖 419 進(jìn) /退刀方式 加工 完成 圖 420 刀路仿真 2）程序輸出 IMS 后處理器檔案中選擇 fanuc16i,執(zhí)行出程序。進(jìn)刀方式退刀方式如圖 421 所示，刀路的仿真如圖 422所示。在曲面加工動(dòng)作中選擇導(dǎo)引切削，加工精度 ，刀具間最大距離 ，刀具路徑方式是來回，最大切削深度 1mm，切削層數(shù) 1 層，檢查面預(yù)留 1mm，零件面預(yù)留 。 進(jìn)刀 1000mm/min，加工 1000mm/min,退刀 20xxmm/min，主軸轉(zhuǎn)速 1000turn/min。 進(jìn)刀 退刀 圖 416 進(jìn) /退刀方式 加工 完成 圖 417 刀路仿真 2）程序輸出 IMS 后處理器檔案中選擇 fanuc16i,執(zhí)行出程序。入口外形粗加工程序 % O1000 N1 G49 G54 G80 G40 G90 G94 G17 G98 N3 G0 S600 M3 N4 N5 G1 F1000. N6 N7 N8 N9 N10 西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 34 N11 N12 N13 N14 N15 N16 N17 N18 N19 N20 ???? N3721 N3722 N3727 N3728 N3729 N3730 G2 N3731 G3 F20xx. N3732 G0 N3733 G3 F1000. N3734 G2 N3735 G3 F20xx. N3736 G0 N3737 G3 F1000. N3738 G2 N3739 G3 F20xx. N3740 G1 N3741 M30 % 入口外形精加工 1) 選擇φ 20 平底端銑刀、刀具號(hào)碼 1，如圖 43所示。在平面加工動(dòng)作中選擇外形銑削，刀具路徑形式為單向順銑，加工精確度 ，路徑數(shù)量 3 層，路徑間的距離 7mm，最大切削 深度 1mm，外形預(yù)留量 ，底面預(yù)留量 5mm。進(jìn)刀 1000mm/min,加工1000mm/min， 退刀 20xxmm/min，主軸轉(zhuǎn)速 600turn/min。進(jìn)刀方式退刀 方式如圖 47所示，刀路的仿真如圖 48所示。 進(jìn)刀 退刀 圖 44 進(jìn) /退刀方式