CN103286337A - 一种钛合金机匣精密型面台阶孔的加工方法 - Google Patents
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Abstract
一种钛合金机匣精密型面台阶孔的加工方法，被加工件材质为铸造钛合金，牌号为ZTC4；其特征在于：所述钛合金机匣精密型面台阶孔的加工方法具体是采用反镗孔的方式加工钛合金机匣精密型面台阶孔，根据底孔直径大小选用对应规格的整体镗刀，实际镗加工孔时先将镗刀偏心进入孔底内，完全通过孔深后，将刀杆回转中心回到底孔中心处，再由里向外进行反镗孔加工，直至孔的深度及径向尺寸镗加工至合格为止。本发明所述孔加工方法技术要求全部合格，孔的加工质量稳定，提高了孔加工效率。为其它复杂结构难加工材料的台阶孔的加工提供了一种可行的方法。
Description
技术领域：
本发明涉及难加工金属材料精密型面台阶孔的机械加工技术领域，特别提供了一种钛合金机匣精密型面台阶孔的加工方法。
背景技术：
现有技术中，以往传统台阶孔(内孔大外孔小)大多在摇臂钻床上采用分体式刀头和刀杆加工，每加工一处台阶孔时都需将刀杆伸入孔内后在刀杆上装夹一次刀头，孔加工完成后再卸下刀头退出刀杆。此方法所加工台阶孔效率低、质量不稳定。对于径向型面台阶孔用传统加工方法将无法加工。
对钛合金材料台阶孔现有技术中常采用铣加工方式。存在问题与缺点：台阶孔的铣加工受底孔尺寸限制，底孔尺寸较小，铣刀刀杆直径相应小，必然对应使得刀具刚性变弱，加工时需小切深分多次走刀，加工后端面存在接刀痕，且加工效率极低，加工质量无法保证。
因此，人们期望获得一种技术效果良好的钛合金机匣精密型面台阶孔的加工方法。
发明内容：
本发明的目的是提供一种技术效果良好的钛合金机匣精密型面台阶孔的加工方法。
本发明提供了一种钛合金机匣精密型面台阶孔的加工方法，被加工件材质为铸造钛合金，牌号为ZTC4，属于(α+β)钛合金；该钛合金具有较高的强度和硬度，导热性差；切削以该种钛合金为代表的钛合金时刀具易产生粘结磨损和扩散磨损，导致刀尖易破损，故切削加工性能差，为难加工材料，传统加工方法技术效果亟待改善；其特征在于：所述钛合金机匣精密型面台阶孔的加工方法具体是采用反镗孔的方式加工钛合金机匣精密型面台阶孔，根据底孔直径大小选用对应规格的整体镗刀，实际镗加工孔时先将镗刀偏心进入孔底内，完全通过孔深后，将刀杆回转中心回到底孔中心处，再由里向外进行反镗孔加工，直至孔的深度及径向尺寸镗加工至合格为止。
本发明所述钛合金机匣精密型面台阶孔的加工方法中，所述钛合金机匣精密型面台阶孔的加工方法中所使用的整体镗刀为单刃整体镗刀，其由刀杆1、刀头2、刀片3构成，其中：刀杆1和刀头2是同轴顺序固定连接为一体的轴段，刀片3固定布置在刀头2远离刀杆1的那一端的端部；其特征在于：所述单刃整体镗刀全长100mm，刀片3安装位置偏离刀头2的轴线最远处距离轴线为6-7mm，沿着刀头2的轴线方向的刀片3长度为5-8mm；
刀片3为块状结构，沿着刀头2的轴线方向的刀片3纵剖面与刀片3远离刀头2轴线方向的外侧面交线为直线；刀片3远离刀头2轴线的外侧面与刀头2的轴线之间的距离从刀片3远离刀杆1一侧开始向刀片3靠近刀杆1一侧逐渐增大；刀片3远离刀头2轴线的外侧面为锥面，其与刀头2的轴线方向的夹角为10°。所述单刃整体镗刀结构简单，可靠性高，刚度好，技术效果优良。
所述钛合金机匣精密型面台阶孔具体为钛合金中介机匣导叶安装孔，其具体满足下述要求：阶梯孔中的安装孔的孔径及要求为Φ15+0.1mm，内台阶孔的外孔及要求为
两段孔同轴度要求为Φ0.1；表面粗糙度要求为Ra1.60μm；
进行孔加工过程中所使用的工艺参数满足下述要求：转数n＝300r/min，进给量f＝0.05mm/r，切削深度：ap＝1.5mm。
本发明通常的硬件设备基础是精密数控加工中心。
对应地，如果材质改为铝合金等易切削材料，镗孔可采用加大进给量的切削方式，即f＝0.1～0.15mm/r
切削时应使用与钛化学亲和性小、导热性好、强度较高的钨钴类硬质合金。现使用刀具切削部分材料YD15，刀具规格及几何尺寸见图2。为增加刀具刚性，刀杆部分设计成椭圆状，短轴半径与刀尖伸出郜分长度之和与长轴直径相等，设计为10mm，工件底孔直径为12mm，这样可最好的满足工件加工及刀具刚性要求。
因工件结构复杂，且为钛合金难加工材料，台阶孔直径小，内外径向孔处空间位置狭窄，其他方案孔均无法加工，只能在精密数控加工中心上采用数控反镗孔；满足了孔的加工要求。
采用反镗加工方法加工的孔，技术要求全部合格，孔的加工质量稳定，提高了孔加工效率。
针对钛合金中介机匣导叶安装孔处Φ15+0.1内台阶孔(外孔为Φ121°)加工采用反镗加工工艺技术及制造方法，采用反镗加工技术已完成两台份中介机匣导叶安装孔的加工，为其它类似机匣难加工材料的台阶孔的加工提供了一种可行的方法。
采用反镗加工技术加工的孔满足要求，即加工的安装孔与底孔之间的Φ01同轴度技术要求全部合格。
相对于现有技术而言，本发明采用反镗加工技术对钛合金ZTC4中介机匣导叶安装孔的加工，为其它类似机匣难加工材料的台阶孔的加工提供了一种可行的方法。
附图说明：
图1为实施例1所述其上设置有导叶安装孔的钛合金ZTC4材质的中介机匣示意简图；
图2为单刃整体镗刀结构示意简图；
图3为图2的A-A剖视图。
具体实方式：
实施例1
一种钛合金机匣精密型面台阶孔的加工方法，被加工件(结构参见图1)材质为铸造钛合金，牌号为ZTC4，属于(α+β)钛合金；该钛合金具有较高的强度和硬度，导热性差；切削以该种钛合金为代表的钛合金时刀具易产生粘结磨损和扩散磨损，导致刀尖易破损，故切削加工性能差，为难加工材料，传统加工方法技术效果亟待改善；所述钛合金机匣精密型面台阶孔的加工方法具体是采用反镗孔的方式加工钛合金机匣精密型面台阶孔，根据底孔直径大小选用对应规格的整体镗刀，实际镗加工孔时先将镗刀偏心进入孔底内，完全通过孔深后，将刀杆回转中心回到底孔中心处，再由里向外进行反镗孔加工，直至孔的深度及径向尺寸镗加工至合格为止。
所述钛合金机匣精密型面台阶孔的加工方法中，所述钛合金机匣精密型面台阶孔的加工方法中所使用的整体镗刀为单刃整体镗刀，参见图2、图3，单刃整体镗刀由刀杆1、刀头2、刀片3构成，其中：刀杆1和刀头2是同轴顺序固定连接为一体的轴段，刀片3固定布置在刀头2远离刀杆1的那一端的端部；
所述单刃整体镗刀全长100mm，刀片3安装位置偏离刀头2的轴线最远处距离轴线为6-7mm，沿着刀头2的轴线方向的刀片3长度为5-8mm；
刀片3为块状结构，沿着刀头2的轴线方向的刀片3纵剖面与刀片3远离刀头2轴线方向的外侧面交线为直线；刀片3远离刀头2轴线的外侧面与刀头2的轴线之间的距离从刀片3远离刀杆1一侧开始向刀片3靠近刀杆1一侧逐渐增大；刀片3远离刀头2轴线的外侧面为锥面，其与刀头2的轴线方向的夹角为10°。所述单刃整体镗刀结构简单，可靠性高，刚度好，技术效果优良。
所述钛合金机匣精密型面台阶孔具体为钛合金中介机匣导叶安装孔，其具体满足下述要求：阶梯孔中的安装孔的孔径及要求为Φ15+0.1mm，内台阶孔的外孔及要求为
两段孔同轴度要求为Φ0.1；表面粗糙度要求为Ra1.60μm；
进行孔加工过程中所使用的工艺参数满足下述要求：转数n＝300r/min，进给量f＝0.05mm/r，切削深度：ap＝1.5mm。
本实施例的硬件设备基础是精密数控加工中心。
对应地，如果材质改为铝合金等易切削材料，镗孔可采用加大进给量的切削方式，即f＝0.1～0.15mm/r。
切削时应使用与钛化学亲和性小、导热性好、强度较高的钨钴类硬质合金。所使用刀具的切削部分材料为YD15，刀具规格及几何尺寸见图2、图3。为增加刀具刚性，刀杆部分设计成椭圆状，短轴半径与刀尖伸出郜分长度之和与长轴直径相等，设计为10mm，工件底孔直径为12mm，这样可最好的满足工件加工及刀具刚性要求。
因工件结构复杂，且为钛合金难加工材料，台阶孔直径小，内外径向孔处空间位置狭窄，其他方案孔均无法加工，只能在精密数控加工中心上采用数控反镗孔；满足了孔的加工要求。
采用反镗加工方法加工的孔，技术要求全部合格，孔的加工质量稳定，提高了孔加工效率。
针对钛合金中介机匣导叶安装孔处Φ15+0.1内台阶孔(外孔为Φ121°)加工采用反镗加工工艺技术及制造方法，采用反镗加工技术已完成两台份中介机匣导叶安装孔的加工，为其它类似机匣难加工材料的台阶孔的加工提供了一种可行的方法。
采用反镗加工技术加工的孔满足要求，即加工的安装孔与底孔之间的Φ01同轴度技术要求全部合格。
相对于现有技术而言，本实施例采用反镗加工技术对钛合金ZTC4中介机匣导叶安装孔的加工，为其它类似机匣难加工材料的台阶孔的加工提供了一种可行的方法。
实施例2
一种钛合金机匣精密型面台阶孔的加工方法(被加工件材质为铸造钛合金ZTC4，被加工件的具体结构有别于图1)：采用反镗孔的方式加工钛合金机匣精密型面台阶孔，根据底孔直径大小选用对应规格的整体镗刀，实际镗加工孔时先将镗刀偏心进入孔底内，完全通过孔深后，将刀杆回转中心回到底孔中心处，再由里向外进行反镗孔加工，直至孔的深度及径向尺寸镗加工至合格为止。
所述钛合金机匣精密型面台阶孔的加工方法中，所述钛合金机匣精密型面台阶孔的加工方法中所使用的整体镗刀为单刃整体镗刀，参见图2、图3，单刃整体镗刀由刀杆1、刀头2、刀片3构成，其中：刀杆1和刀头2是同轴顺序固定连接为一体的轴段，刀片3固定布置在刀头2远离刀杆1的那一端的端部；
所述单刃整体镗刀全长100mm，刀片3安装位置偏离刀头2的轴线最远处距离轴线为6-7mm，沿着刀头2的轴线方向的刀片3长度为5-8mm；
刀片3为块状结构，沿着刀头2的轴线方向的刀片3纵剖面与刀片3远离刀头2轴线方向的外侧面交线为直线；刀片3远离刀头2轴线的外侧面与刀头2的轴线之间的距离从刀片3远离刀杆1一侧开始向刀片3靠近刀杆1一侧逐渐增大；刀片3远离刀头2轴线的外侧面为锥面，其与刀头2的轴线方向的夹角为10°。所述单刃整体镗刀结构简单，可靠性高，刚度好，技术效果优良。
进行孔加工过程中所使用的工艺参数满足下述要求：转数n＝300r/min，进给量f＝0.05mm/r，切削深度：ap＝1.5mm。
本实施例的硬件设备基础是精密数控加工中心。
切削时应使用与钛化学亲和性小、导热性好、强度较高的钨钴类硬质合金。所使用刀具的切削部分材料为YD15。为增加刀具刚性，刀杆部分设计成椭圆状，短轴半径与刀尖伸出郜分长度之和与长轴直径相等，这样可最好的满足工件加工及刀具刚性要求。
本实施例采用反镗加工方法加工的孔，技术要求全部合格，孔的加工质量稳定，提高了孔加工效率。
Claims (3)
1.一种钛合金机匣精密型面台阶孔的加工方法，被加工件材质为铸造钛合金，牌号为ZTC4；其特征在于：所述钛合金机匣精密型面台阶孔的加工方法具体是采用反镗孔的方式加工钛合金机匣精密型面台阶孔，根据底孔直径大小选用对应规格的整体镗刀，实际镗加工孔时先将镗刀偏心进入孔底内，完全通过孔深后，将刀杆回转中心回到底孔中心处，再由里向外进行反镗孔加工，直至孔的深度及径向尺寸镗加工至合格为止。
2.按照权利要求1所述钛合金机匣精密型面台阶孔的加工方法，其特征在于：所述钛合金机匣精密型面台阶孔的加工方法中所使用的整体镗刀为单刃整体镗刀，其由刀杆(1)、刀头(2)、刀片(3)构成，其中：刀杆(1)和刀头(2)是同轴顺序固定连接为一体的轴段，刀片(3)固定布置在刀头(2)远离刀杆(1)的那一端的端部；其特征在于：所述单刃整体镗刀全长100mm，刀片(3)安装位置偏离刀头(2)的轴线最远处距离轴线为6-7mm，沿着刀头(2)的轴线方向的刀片(3)长度为5-8mm；
刀片(3)为块状结构，沿着刀头(2)的轴线方向的刀片(3)纵剖面与刀片(3)远离刀头(2)轴线方向的外侧面交线为直线；刀片(3)远离刀头(2)轴线的外侧面与刀头(2)轴线之间的距离从刀片(3)远离刀杆(1)一侧开始向刀片(3)靠近刀杆(1)一侧逐渐增大；刀片(3)远离刀头(2)轴线的外侧面为锥面，其与刀头(2)的轴线方向的夹角为10°。
3.按照权利要求2所述钛合金机匣精密型面台阶孔的加工方法，其特征在于：所述钛合金机匣精密型面台阶孔具体为钛合金中介机匣导叶安装孔，其具体满足下述要求：阶梯孔中的安装孔的孔径及要求为Φ15+0.1mm，内台阶孔的外孔及要求为
两段孔同轴度要求为Φ0.1；表面粗糙度要求为Ra1.60μm；
进行孔加工过程中所使用的工艺参数满足下述要求：转数n＝300r/min，进给量f＝0.05mm/r，切削深度：ap＝1.5mm。
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