【正文】 形系數(shù)?。鹤冃蜗禂?shù)小于或接近于1，造成切屑在前刀面上滑動摩擦的路程大大增加，加速了刀具的磨損；2）切削溫度高：由于鈦合金的導熱系數(shù)很小，切屑與前刀面的接觸長度極短，切削時產(chǎn)生的熱不易傳出，集中在切削區(qū)和切削刃附近的較小范圍內(nèi)，切削溫度很高,造成工件的灼傷，致使刀具材料軟化加快刀具的磨損。同時由于鈦合金TC4的彈性模量小，加工時在徑向作用力下容易產(chǎn)生彎曲變形，引起振動，加大刀具磨損并影響零件的精度。冷硬現(xiàn)象不僅會降低零件的疲勞強度，而且能加劇刀具磨損。6）鈦的化學活性大：在高溫下易與大氣中的氧、氮、氫等發(fā)生強烈化學反應，生成TiOTiN、TiH等硬脆層。7）彈性恢復大：，約為鋼的1/2，在切削力作用下，會產(chǎn)生大的切削變形以及大的彈性恢復。從20世紀50年代開始,鈦合金在航空航天領域中得到了迅速的發(fā)展。而鈦合金的優(yōu)異的高溫抗拉強度、蠕變強度和高溫穩(wěn)定性也使之被應用于噴氣式發(fā)動機上。太空飛行器的有效載荷相對飛機較小，因此其結(jié)構的減重就顯得更為重要。鈦合金質(zhì)量輕、強度高、與燃料的長期化學穩(wěn)定性好，因而比高強度鋼更有優(yōu)勢。SR71黑鳥的機身大部分是鈦 鈦合金航空發(fā)動機葉輪 圖11 鈦合金在航空中的應用鈦合金憑借其優(yōu)異的性能，在運動器械上，如自行車、摩托艇、網(wǎng)球拍和馬具上都獲得了廣泛的應用，但影響最大的還是高爾夫球頭。在日本第一桿球頭90%為鈦球頭，其中鑄鈦的占70%以上。日本市場1991年鑄鈦高爾夫球頭銷售量為6萬件，1995年則猛增至150萬件，年銷售額已達7000萬美元。目前,鈦合金材料主要的應用領域是航空航天等軍事工業(yè)部門,開發(fā)新的應用領域,特別是在汽車、火車、磁浮列車、鈦自行車、高樓外墻裝飾等民用領域的應用前景十分廣闊。但是，總的來看，鈦合金研究的多、應用的少的現(xiàn)象仍然嚴重，另外鈦合金的高成本也限制了鈦合金更加廣泛的應用。b)大力發(fā)展民用鈦合金，如汽車用低成本鈦合金，生物鈦合金等。d)開發(fā)更先進的鈦合金制備技術和鈦的新產(chǎn)品。一般認為，在殼體件、套筒件、環(huán)形件、盤形件、平板件、軸類件中，當零件壁厚與內(nèi)徑曲率半徑(或輪廓尺寸)之比小于1：20時，稱作薄壁零件。特別是當零件的形狀及尺寸精度要求較高時，對振動、切削力大小及波動、切削溫度、裝夾方式等均十分敏感，往往未加工到規(guī)定尺寸，零件已經(jīng)超出精度要求。薄壁零件多應用于航空航天工業(yè)中，由于航空航天零件的特殊性能要求，在保證同樣的強度和剛度等力學特性下，要求零件重量要盡可能的輕，所以航空薄壁件的材料多采用鋁鎂合金、鈦合金等比較難加工的材料，進一步增加了制造的難度，加大了零件加工的成本，以常規(guī)制造技術加工薄壁零件很難有時根本達不到零件的精度要求，這已成為機械加工中的一大難題，限制了在航空工業(yè)中占比較重要位置的薄壁零件的設計制造。歐美等制造業(yè)比較發(fā)達的國家，針對薄壁件的結(jié)構特點，應用的技術有：1)從加工工藝系統(tǒng)的整體剛度考慮，提出充分利用零件的整體剛性變形控制方案；2)從機床方面著手，提出了平行雙主軸聯(lián)動精度控制方案；3)從裝夾方面考慮，提出了用低熔點合金填充或使用真空夾具精加工零件的方案；4)從切削用量方面考慮，提出了變進給速度加工方法，通過工藝方法試驗與計算機模擬仿真相結(jié)合，提高了加工的效率和可靠性；5)采用有限元仿真預測加工變形，再利用數(shù)控補償技術進行適當主動誤差補償以此提高薄壁件的加工精度。3）工件切削過程中徑向夾緊力產(chǎn)生變形，鈦合金薄壁工件加工裝夾時，在徑向夾緊力的作用下，易引起彈性變形，從而影響工件的尺寸精度及形位公差要求。整體上來說我國的薄壁零件加工技術還處于初步階段，無論振動加工技術或高速切削技術都是剛剛起步，僅處于摸索階段，缺乏必要的工藝技術數(shù)據(jù)，無法應用于實踐，加工時，切削參數(shù)往往比較保守，大多采用低轉(zhuǎn)速、小進給、多次空走刀等方法來控制加工變形，應用手工檢驗、打磨等手段來處理加工后尺寸精度和表面質(zhì)量問題，這樣會大大降低加工效率，且未必能保證加工質(zhì)量。Control）加工，是以數(shù)值與符號構成的信息，控制機床實現(xiàn)自動運轉(zhuǎn)。數(shù)控加工的最大特征有兩點：一是可以極大地提高精度，包括加工質(zhì)量精度及加工時間誤差精度；二是加工質(zhì)量的重復性，可以穩(wěn)定加工質(zhì)量，保持加工零件質(zhì)量的一致。數(shù)控加工具有如下優(yōu)點：1） 提高生產(chǎn)效率；2) 不需熟練的機床操作人員；3)可以減少工裝卡具；5)容易進行加工過程管理；7)可以降低廢、次品率；9)容易實現(xiàn)操作過程的自動化，一個人可以操作多臺床；11)隨著制造設備的數(shù)控化率不斷提高，數(shù)控加工技術在我國得到日益廣泛的使用，在模具行業(yè)，掌握數(shù)控技術與否及加工過程中的數(shù)控化率的高低已成為企業(yè)是否具有競爭力的象征。世界制造業(yè)在20世紀末的十幾年中經(jīng)歷了幾次反復，曾一度幾乎快成為夕陽工業(yè)，所以美國人首先提出了要振興現(xiàn)代制造業(yè)。如美國、德國等幾大制造商都經(jīng)過較大變動，從90年代初開始已出現(xiàn)明顯的回升，在全世界制造業(yè)形成新的技術更新浪潮。20世紀人類社會最偉大的科技成果是計算機的發(fā)明與應用，計算機及控制技術在機械制造設備中的應用是世紀內(nèi)制造業(yè)發(fā)展的最重大的技術進步。數(shù)控設備包括：車、銑、加工中心、鏜、磨、沖壓、電加工以及各類專機，形成龐大的數(shù)控制造設備家族，每年全世界的產(chǎn)量有10～20萬臺，產(chǎn)值上百億美元。但總的來說，技術水平不高，質(zhì)量不佳，所以在90年代初期面臨國家經(jīng)濟由計劃性經(jīng)濟向市場經(jīng)濟轉(zhuǎn)移調(diào)整，經(jīng)歷了幾年最困難的蕭條時期，那時生產(chǎn)能力降到50％，庫存超過4個月。第二章 典型薄壁結(jié)構件工藝分析現(xiàn)代飛機設計中廣泛采用先進的整體結(jié)構件，并且大量采用鈦合金（如TC4）制造飛機和發(fā)動機零部件，這些材料強度大，硬度高，耐沖擊。而結(jié)構上大多是薄壁件，加工中難以保證零件的尺寸精度。本文主要針對TC4鈦合金加長薄壁錐形筒件的制造工藝及數(shù)控編程進行闡述。176。其結(jié)構見圖21所示，二維視圖見22所示。圖21 TC4鈦合金加長薄壁錐形筒件結(jié)構示意圖 圖22 TC4鈦合金加長薄壁錐形筒件二維圖圖23 TC4鈦合金加長薄壁錐形筒件 TC4鈦合金加長薄壁錐形筒件加工難點及處理方法，如何在除去90%以上毛料的情況下保證精度使零件不發(fā)生變形； 鈦合金材料難切削，加工主要有以下難點：1）變形系數(shù)??；2）切削溫度高；3）單位面積上的切削力大；4）冷硬現(xiàn)象嚴重；5）刀具易磨損；，沒有合適的刀柄用于加工；，176。+ 0。薄壁錐形筒件內(nèi)錐孔粗加工過程中所用的刀具及參數(shù)主要有：刀具材料為YG8，45176。粗車切削用量V=25～38m/min，f=～，ap=6～，前角γ=8176。能保證刀具強度。 后角α=15176。以減少后刀面與工件的摩擦，提高刀具壽命。176。偏刀連續(xù)切削，使用冷卻液讓切削刃冷卻。如加工中間內(nèi)孔，在連續(xù)切削的條件下精車，切削用量V=50～75m/min，f=～，ap=～。～12176?！?，增強切削刃強度?！?0176。粗車時，刃傾角l=3176。精車時刃傾角l=3176。粗車時，刀尖圓弧半徑r0=，精車時r0=1～2mm，以增強刀尖強度。176。內(nèi)錐孔同錐度，采用30CrMnSiA材料。圖24 加長大倍徑鏜刀桿結(jié)構示意圖，設計了專門工裝用于數(shù)控加工的使用，解決了數(shù)控加工時裝夾問題，將回轉(zhuǎn)體分兩部分加工，簡化了編程難度，充分應用原有設備，滿足生產(chǎn)需要。薄壁錐形筒件出口端與薄壁錐形筒件入口段對接處尺寸公差不變，176。176。+ ，如圖25所示。第三章 典型薄壁件主要工藝規(guī)程及措施對于薄壁錐形筒件的加工，主要分為普車和數(shù)控銑削，中間還穿插著鉗工和磨削。提料：材料TC4R，長度L=440mm，直徑φ95；檢驗：按工序內(nèi)容檢驗 車工： ，；=438。內(nèi)錐孔； 檢驗：按工序內(nèi)容檢驗 銑工：，∥⊥≯；檢驗：按工序內(nèi)容檢驗 磨工：對稱磨四方82+ 82+ ，∥⊥≯；檢驗：按工序內(nèi)容檢驗數(shù)控銑：見光一端基準面，∥⊥≯；檢驗：按工序內(nèi)容檢驗數(shù)控銑：，；，；，；+ 0外圓，；，；；注：；檢驗： （按工藝提供檢測記錄表記錄實測值） 鉗工：+ 82+ ，兩面劃寬度、厚度均分線，；；檢驗：按工序內(nèi)容檢驗車工：+ 82+ ； 176。+ 0，； 3. 按零件制造指令件號用記號筆做標記；檢驗：按工序內(nèi)容檢驗車工：，176。夾角（按工藝提供檢測記錄表記錄實測值）；鉗工：；2. 按零件制造指令指令件號用記號筆做標記；鉗工：；；3. 按零件制造指令件號用記號筆做標記；檢驗：按工序內(nèi)容檢驗 檢驗：稱重，并記錄實測值（按工藝提供檢測記錄表記錄實測值）表31 工藝流程1）對φ95 L=176。如圖31所示。內(nèi)錐孔粗車的過程中，為避免單位面積上切削力過大及減小鉆孔過程中鉆頭的扭矩，176。避免了在制臺階初孔過稱中先鉆后擴所遇到的、在鉆孔時的鉆頭扭矩過大而造成切削困難問題。內(nèi)錐孔粗加工順序示意圖薄壁錐形筒件內(nèi)錐孔粗加工過程中所用的刀具及參數(shù)主要有：刀具材料為YG8，45176。粗車切削用量V=25～38m/min，f=～，ap=6～，前角g=8176。能保證刀具強度。 后角a=15176。以減少后刀面與工件的摩擦，提高刀具壽命。為滿足內(nèi)錐孔的加工專門設計了加長鏜刀桿，詳見圖33所示。內(nèi)錐孔的結(jié)構特點，大倍徑加長刀桿的結(jié)構為刀片和刀桿分體結(jié)構，176。在加工過程中熱處理至HRC38～42，其加工強度滿足設計要求。,銑四方過程中選用的刀具及切削參數(shù)主要為： 刀具選擇：切削加工四方外形選用端銑刀，YG8刀片，216。切削參數(shù)選擇：主軸轉(zhuǎn)速120r/min，進給量28～，銑削深度1～3mm。 余量進行精銑，∥⊥≯。磨削加工情況：用白剛玉砂輪磨削平面，通過機床自動反復修磨砂輪，使用磨削液。利用三坐標數(shù)控銑床加工出入口段內(nèi)腔及外形至尺寸，詳見圖34所示?；剞D(zhuǎn)體加工要求，設計了三坐標轉(zhuǎn)換工裝，詳見圖35所示。確保每個薄壁錐形筒件對應一個工裝裝夾坐標換算找正圖。176。為確保加工，工藝上采用了車床上的靠模加工方式進行內(nèi)錐孔的加工，解決了由于工人手搖小托板力量不均勻而造成的薄壁錐形筒件內(nèi)壁有振紋的問題，如圖36所示。薄壁錐形筒件出口端與薄壁錐形筒件入口段對接處尺寸公差不變，176。176。+ ，如圖37所示。176。偏刀連續(xù)切削，使用磨削液讓切削刃冷卻。 前角g=8176。能保證刀具強度。 后角a=15176。以減少后刀面與工件的摩擦，提高刀具壽命?！?176?！?176。用芯軸進行檢查，176。精車錐孔外壁:176。工裝芯軸如圖39所示。圖310斜臺支座草圖第四章 薄壁錐形筒件數(shù)控編程將零件放平并裝夾找正后由三坐標數(shù)控銑將TC4鈦合金加長薄壁錐形筒件入口端外形由數(shù)控銑加工至尺寸；如圖41所示 圖41 數(shù)控銑加工外型選擇機具為3軸工具機，選擇參考加工軸系、零件以及用來模擬的生料如圖42所示，將零件、生料和工裝二類組合如圖42所示。 圖43刀具1 在平面加工動作中選擇型腔銑削，刀具路徑樣式為向外螺旋，切削方向為順銑，只在底層精銑，刀具直徑百分比40，兩路徑間距離12mm，最大切削深度1mm，外形預留量10mm。進刀方式退刀方式如圖44所示，刀路的仿真如圖45所示。 圖46 nc碼生成入口端安裝面精加工程序%O1000N1 G49 G54 G80 G40 G90 G94 G17 G98N3 G0 S600 M3N4 N5 G1 F1500.N6 N7 N8 N9 Z441.N10 N11 N12 N13 N14 N15 …………N2621 Y19.N2622 N2623 N2624 N2625 N2626 Y31.N2627 N2628 Y31.N2629 N2630 N2631 N2632 N2633 Y43.N2634 N2635 Y43.N2636 N2637 N2638 Y43.N2639 N2640 Y43.N2641 N2642 N2643 G3 I5. J0 F3000.N2644 G1 N2645 M30%1) 選擇φ20平底端銑刀、刀具號碼1，如圖43所示。進刀1000mm/min,加工1000mm/min，退刀2000mm/min，主軸轉(zhuǎn)速600turn/min。 進刀 退刀圖47 進/退刀方式 加工 完成 圖48 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49所示，在IMS后處理器檔案中選擇fanuc16i,執(zhí)行出程序。 圖410 刀具2在曲面加工動作中選擇等高線，切削模式順銑，加工的