CN105252034A - 用于钛合金铝合金复合材料的叠层材料的精加工孔工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于钛合金铝合金复合材料的叠层材料的精加工孔工艺：采用叠层材料装配后制孔的工艺，采用自动进给钻配合手动精铰孔工艺；确保钻削时从钛合金一侧钻入；自动进给钻工艺采用啄钻工艺加工；在切削加工中使用鲸蜡醇钻孔润滑剂。根据本发明的加工工艺首先通过特定工艺获得具有一定加工余量的粗制孔，这样就可以有效地避免卡刀、撕裂、烧蚀等现象的产生，大大提高成品率，然后通过若干次的手动精铰孔工艺获得满足精度要求的贯穿复合叠层材料的孔；本发明提供一种更加合理更加高效的特定叠层材料的精加工孔工艺，同时保证较高的加工精度。

Description

用于钛合金铝合金复合材料的叠层材料的精加工孔工艺
技术领域
本发明涉及一种机加工工艺，尤其涉及一种钻孔加工工艺。
背景技术
随着航空技术的发展，特种新型材料的研制越来越广阔，目前在航空结构件中大量采用的是钛合金-铝合金-复合材料构成的叠层材料，随之而来的加工技术要求也越来越高，大量采用该新型材料所带来的难题是：如何解决叠层材料(即钛合金-铝合金-复合材料构成的叠层材料)的高精度孔的在飞机装配过程中的加工技术。
其中复合材料和钛合金都是典型的难加工材料。复合材料热导率小，线膨胀系数和弹性恢复都较大，导致复合材料有缩孔现象；同时钻削复合材料一般采用高转速和小进给量。钛合金热导系数小、弹性恢复大、冷硬、粘结、扩散现象严重导致钛合金钻削性能差，钻削中有回弹，尺寸不稳定；所以钻削钛合金一般采用低转速和适量进给量。铝具有一系列比其他有色金属、钢铁、塑料和木材等更优良的特性，如密度小，仅为2.7g/cm3，约为铜或钢的1/3；良好的耐蚀性和耐候性；良好的塑性和加工性能；良好的导热性和导电性；弹性系数小；良好的力学性能；优良的铸造性能和焊接性能；良好成型性能、切削加工性；所以铝合金也有扩孔现象。
由于飞机的制造生产中对技术要求越来越高，装配时对孔的精度要求都很高，很多孔的精度要求在0～+0.01mm，从而对加工工艺的要求也非常高。目前的主要工艺是孔在零件状态下分别加工，然后再装配，单个孔的加工难度减小了，但是装配难度大大提高了。
如果采用自动进给钻孔加工工艺，主要采用用钻绞一体刀来实现，刀具材料为硬质合金麻花钻，同时按钛合金的转速和进给量进行钻削加工。由于三种材料用相同的方法相同的刀具相同的进给，钻削加工的孔由于缩孔和扩孔的原因，造成孔径不一致而无法满足客户要求。制孔精度差，容易出现钛合金翻边，复合材料烧蚀现象，同时，由于复合材料有缩孔现象，钛合金和铝合金有扩孔现象，而且钛合金和铝合金的扩孔比例不一样，造成在加工后无法同时满足三种材料上的孔径要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是要提供一种更加合理更加高效的用于钛合金铝合金复合材料的叠层材料的精加工孔工艺，同时保证较高的加工精度。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：
一种用于钛合金铝合金复合材料的叠层材料的精加工孔工艺：
a、采用叠层材料装配后制孔的工艺，采用自动进给钻配合手动精铰孔工艺；
所述的自动进给钻工艺采用钻铰一体刀具，所述的自动进给钻工艺后预留1～1.5mm的铰孔余量以确保精铰孔加工后的孔精度；
b、所述的自动进给钻工艺中，确保钻削时从钛合金一侧钻入；这样才能使孔径尺寸达到最佳；
c、所述的自动进给钻工艺采用啄钻工艺加工；
所述的自动进给钻工艺中刀具的运动包括径向旋转运动和轴向的进给运动，所述的啄钻工艺即所述的刀具在切削工作中轴向进给运动产生一定频率和振幅的行进起伏；这样可以大大减少加工中的卡刀现象；
d、所述的自动进给钻工艺中，在切削加工中使用鲸蜡醇钻孔润滑剂来缓解复合材料的烧蚀现象；
e、根据孔的精度要求，所述手动精铰孔工艺包括若干次精铰孔加工。如要获得高精度的孔，需要对叠层结构进行绞孔，可以根据需要经两次或多次绞孔后，复合材料及铝合金及钛合金的极差可以控制在0.01mm内；对于大于8.0mm夹层结构的孔，可以采用钻孔-扩孔方法加工，每次扩孔可以取0.4mm～0.8mm。
所述的自动进给钻工艺中所述的钻绞一体刀具最好涂覆金刚石涂层，从而有效地增加刀具寿命。
根据本发明的加工工艺首先以采用钻铰一体刀具的自动进给钻工艺粗钻获得具有一定加工余量的粗制孔，在加工中确保钻孔方向、采用啄钻工艺并使用鲸蜡醇钻孔润滑剂，这样就可以有效地避免卡刀、撕裂、烧蚀等现象的产生，大大提高成品率。然后，预留1～1.5mm的铰孔余量，以确保精铰孔加工后的孔精度，根据孔的精度要求结合若干次的手动精铰孔工艺，从而获得满足精度要求的贯穿复合叠层材料的孔。本发明的精加工孔工艺获得的加工产品质量稳定，孔的精度都可以保证在0～0.01mm；产品成品率提高，刀具寿命提高，从而大大降低了生产成本；大大提高了生产效率，减轻了劳动强度。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
本实施例中的加工材料是用于航空结构件的是钛合金-铝合金-复合材料构成的叠层材料，由于该材料的制孔存在一定难度，本发明采用如下加工孔工艺：
a、采用叠层材料装配后制孔的工艺，采用自动进给钻配合手动精铰孔工艺；
所述的自动进给钻工艺采用钻铰一体刀具，所述的自动进给钻工艺后预留1.2mm的铰孔余量以确保精铰孔加工后的孔精度(出于代加工工件对孔精度要求的不同该预留铰孔余量也可以是1～1.5mm)；
b、所述的自动进给钻工艺中，确保钻削时从钛合金一侧钻入；
c、所述的自动进给钻工艺采用啄钻工艺加工；
所述的自动进给钻工艺中刀具的运动包括径向旋转运动和轴向的进给运动，所述的啄钻工艺即所述的刀具在切削工作中轴向进给运动产生一定频率和振幅的行进起伏；这样可以大大减少加工中的卡刀现象；
d、所述的自动进给钻工艺中，在切削加工中使用鲸蜡醇钻孔润滑剂来缓解复合材料的烧蚀现象；
e、根据孔的精度要求，所述手动精铰孔工艺包括两次精铰孔加工，从而达到三层材料的孔精度一致，并达到0～+0.01mm。由于代加工工件对孔精度要求的不同，所述手动精铰孔工艺也可以包括其它若干次(1次、3次或4次等)精铰孔加工，复合材料及铝合金及钛合金的极差可以控制在0.01mm内；对于大于8.0mm夹层结构的孔，可以采用钻孔-扩孔方法加工，每次扩孔可以取0.4mm～0.8mm。
由于该叠层材料制孔加工中对刀具的损耗相当严重，所以所述的自动进给钻工艺中所述的钻绞一体刀具涂覆金刚石涂层，以有效地增加刀具寿命。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (2)

1.一种用于钛合金铝合金复合材料的叠层材料的精加工孔工艺，其特征在于：
a、采用叠层材料装配后制孔的工艺，采用自动进给钻配合手动精铰孔工艺；
所述的自动进给钻工艺采用钻铰一体刀具，所述的自动进给钻工艺后预留1～1.5mm的铰孔余量以确保精铰孔加工后的孔精度；
b、所述的自动进给钻工艺中，确保钻削时从钛合金一侧钻入；
c、所述的自动进给钻工艺采用啄钻工艺加工；
所述的自动进给钻工艺中刀具的运动包括径向旋转运动和轴向的进给运动，所述的啄钻工艺即所述的刀具在切削工作中轴向进给运动产生一定频率和振幅的行进起伏；
d、所述的自动进给钻工艺中，在切削加工中使用鲸蜡醇钻孔润滑剂来缓解复合材料的烧蚀现象；
e、根据孔的精度要求，所述手动精铰孔工艺包括若干次精铰孔加工。
2.如权利要求1所述的用于钛合金铝合金复合材料的叠层材料的精加工孔工艺，其特征在于：所述的自动进给钻工艺中所述的钻绞一体刀具涂覆金刚石涂层。
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