筒體的加工技術

摘 要：筒體是發動機上的重要零件，其結構復雜，尺寸精度及形位公差要求高，該筒體是用TC6鈦合金材料制成，切削性能較差，其加工質量直接影響組件的強度及密封性。尤其是筒體內孔的加工質量更是重中之重。文章以薄壁筒體為載體，從分析零件的整體結構和材料入手，分析該零件的加工難度和材料的組織結構及加工特性，確定零件內孔的加工工藝。

關鍵詞：薄壁；筒體；加工技術

本筒體的結構復雜，零件的材料為鈦合金，這是一種上世紀50年代出現的一種新型結構材料，在切削機理、切削模型和加工工藝方面的研究還不成熟，要根據該材料的特性，設計制造出合適的刀具筒體在加工過程中，變形的原因很多，主要有以下幾方面：

（1）毛坯的初始殘余應力；（2）刀具對工件的作用；（3）工件的裝夾條件。

除了上述原因外，機床、工裝的剛度，加工環境的溫度，刀具的磨損，零件冷卻散熱情況等對零件的變形也都有一定的影響。其中切削力、夾緊力以及毛坯的殘余應力是影響加工誤差的主要因素。

1 筒體

筒體是航空發動機上的調節附件，主要功能是通過筒體內活塞桿的往復運動推動加力燃燒室的調節環移動，是加力噴口部位的重要件，其加工精度及裝配質量直接影響著加力噴口的運動靈活性及工作可靠性。該筒體的結構復雜，四個接嘴與筒體結合為一體，并且分別位于筒體的兩側，這樣的結構給筒體的裝夾和加工增加了很大的難度。零件的其他加工表面對內孔都有技術要求，因此這些表面的最后成型都是以內孔為基準進行加工的，所以內孔加工質量的好壞直接影響整個筒體的加工質量。

2 材料的切削特點

該零件的材料為鈦合金，材料本身有其特殊性。

2.1 鈦合金導熱性能低，造成切削過程散熱差，切屑與前刀面接觸面積很小，致使刀具的切削刃的溫度大幅度提高，容易造成刀具磨損或破損，壽命縮短。

2.2 由于鈦的親和性大，易與相接觸的金屬產生親和作用，切削時，鈦屑、被加工表面與刀具材料咬合，產生嚴重的黏刀現象，引起強烈的黏結磨損。

2.3 鈦合金塑性較低，切削時切削變形系數小，切削流動速度大，故單位切削力大，容易引起刀具的磨損。

2.4 由于鈦合金的彈性模量小，在切削力的作用下，被加工零件容易產生較大變形、扭曲不易保證加工精度。

3 筒體的內孔

內孔是筒體的主要工作表面，具有較高的精度、低粗糙度及薄壁等特點，加工難度較大，本文采用的是加工方法是：

粗加工（鉆底孔）——粗車內孔——精車內孔——珩磨孔——精珩孔——拋光孔

4 夾具設計

筒體在結構上屬于一個整體，零件的外部結構都有接嘴，接嘴位置位于兩端，并且零件具有薄壁結構的表面，這就導致了機械加工中由于彈性變形而產生的誤差，主要原因就是零件剛度不足，當夾緊力對零件作用時就會在零件表面發生彈性形變，從而引起誤差。零件表面結構為薄壁式在加工中使用的夾具最好為全包圍的液壓式漲緊夾具，不但能夠自動定心，并且在消除間隙上效果也十分顯著，又能夠使作用力均勻分布在零件表面減少變形。但是零件會受到接嘴限制，無法使用該種包圍式夾具；此外，普通液壓式的夾具體積較大，應用到結構復雜的制造工藝中有些困難，在相對精密的加工中“半開合”結構的夾具更加適合精密內孔的加工。如圖1-1：

在該零件的加工中使用的夾具為半瓦式結構，由于沒有將零件包圍，所以裝夾時受力容易不均勻，并且由于零件的壁較薄，加之鈦合金材料在彈性模量上較小，所以加工過程中就容易在不均勻的受力下產生較大的變形、扭曲現象，使得零件的加工精度受到影響。對于零件內孔的車加工要注意，避免薄壁筒體由于受壓而發生變形；但是也不能過小，作用力過小就會造成零件的夾裝不緊實，加工過程中會出現竄動，從而對精度造成影響。

5 珩磨

在機械制造加工中衍磨是較為常用的方式，其應用范圍較廣，能夠進行各種超硬度的材料加工，對該類材料的大多采用磨削的方式，但是鈦合金的韌性較大，且強度較高，因此磨削過程中其材料會在高溫下發生化學反應，使得磨削條件變差。而磨削中，磨削機在加工時磨粒對于工件的表面切削作用較小，但是摩擦力以及刻劃力較大，因此會產生大量的磨削熱。因此在磨削過程中會出現嚴重的砂輪粘附，而造成切削性能的減弱，使得磨削精度不能保證滿足零件設計加工需求，并且很容易在磨削過程中造成磨削裂紋以及燒傷。

對于鈦合金內孔的筒體進行磨削，主要環節就是充分的進行冷卻，通過對切削溫度的有效降低，衍磨是較為實用的方式，衍磨其實也能夠看做是特殊的磨削形式。衍磨的切削速度較低，并且極易冷卻，因此適用于大面積接觸的精加工行業。雖然磨削速度較低，但是衍磨頭在低速的基礎上會快速的往復運動，而進行切削作用的磨粒又較多，單位時間內對金屬的作用較大，因此會切掉較多金屬，提高生產率。

衍磨的主要加工方式即用夾具固定工件，通過衍磨設備機床主軸對衍磨作業面進行往復運動以及旋轉作業，并使得油石在脹縮機作用下伸出，并對孔壁施加壓力，在零件表面薄薄切去一層金屬，使得零件表面產生不重復的交叉網紋，該處理能夠使得工件的壽命有效提高。在衍磨的作業過程中，必須保證油石具備相當長度的搭接，搭接長度是對衍磨孔直線度予以保證的基礎，在衍磨孔中衍磨頭通過在其中往復運動將高點削去，油石的作用就像是橋板，在衍磨作用力下發揮相應的作用；但是工件在衍磨的過程中也會反作用于衍磨頭，使鈍了的磨粒脫落或是破碎，重新變得鋒利。衍磨是工件表面同油石之間相互作用、休整過程，使得原有刀痕在工件上的應力變形被去除，相對出現的誤差得以矯正。油石在被磨損的過程中將衍磨變為拋光，達到相應的設計尺寸要求。

6 結束語

文章主要對筒體的加工進行了分析探討，通過對零件加工中使用的材料、設備以及技術特點進行分析，通過合理的參數確定，結合實踐，通過上述方式對工件的加工提出了一定的措施以提高零件的加工合格率，為工件的精度提高以及生產效率的提高提出了較為有建樹的加工依據。

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