鈦合金薄壁零件的數控車削加工探析

王倫 李娜 李明芳 李鵬飛

摘 要：在進行實際生產的時候，常會碰到一系列類型不同且需要加工的鈦合金薄壁零件，由于其結構緊湊、質量較輕、結構小、材料省，所以在各行業得到有效運用。提高鈦合金薄壁零件的加工精度，確保其質量要求，是當下急需要處理的問題。本文對鈦合金薄壁零件的數控車削加工工藝進行了詳細地分析與探究。

關鍵詞：鈦合金薄壁零件 ；數控車削加工工藝 ；改進措施

鈦合金薄壁零件是金屬零件的一種，其壁厚小于1mm，且具備結構緊湊、材料消耗量低以及質量較輕的特性，能夠在各類工業中充分應用。在對鈦合金薄壁零件的精度與質量改善上，數控加工工藝具備一定的作用。

1薄壁零件的數控車削加工工藝分析

1.1相關零件結構分析

由零件圖1可看出，此零件的組成部分包含由順圓弧、圓柱面、內螺紋、逆圓弧等，材料是45號鋼，毛坯是內輪廓基本上一樣的鑄件Φ85mm×50mm。此零件為薄壁件，壁厚為2mm，同時對精度要求比較高。

1.2工藝方案的具體設計

操作步驟 ：①把毛坯的左邊夾緊，卡盤伸出長度大概20mm，對右端面進行加工。②對外輪廓進行精、粗加工，且到Φ80mm×13.3mm。③使用Φ26鉆頭把孔鉆通。④對零件內輪廓進行精、粗加工。⑤在螺紋加工的過程中采用G92、G76混合編程。⑥掉頭，將總長控制到合理尺寸。⑦對零件外輪廓進行精、粗加工。⑧對工件進行檢查，確保零件加工完成。

1.3減少與避免薄壁件加工變形的方法

（1）夾具的有效選擇 ：鈦合金薄壁零件的強度較弱，壁較薄，一般的三爪卡盤的接觸面積較小、受力點也少，倘若在卡盤上進行夾緊的時候用力大，則造成鈦合金薄壁零件變形，產生一定的誤差，所以可采取扇形軟卡爪或開縫套筒。增大其接觸面，在工件上均勻布置其夾緊力，進而有效改善工件在夾緊過程中所造成的變形。

（2）工件精車、分粗階段 ：粗車的時候，切削余量比較大，而如果夾緊力很大的話，其變形也較大 ；精車的時候，如果夾緊力較小的話，變形也較小，除此之外，在進行精車之前能夠進行時效處理，將粗車過程中由于切削力大而導致的變形情況消除。

（3）對刀具幾何參數合理選用 ：對鈦合金薄壁工件進行精車的過程中，應將刃傾角、主偏角與前角合理增大，將刀尖圓弧的半徑減少，確保刀具的切削輕快、刃口鋒利，且對于排削順暢刀柄的剛度標準也高，將切削熱與切削力盡可能減少，同時保證車刀的修光刃不能太長。

1.4切削用量

①右端面車削工件的主軸轉速為300 ～ 400r/min，進給速度為 F0.1 ～ 0.15mm/r ；②麻花鉆，主軸轉速 ：400 ～ 500r/min，切削深度 ：通孔 ；③粗車內輪廓，主軸轉 速 ：500 ～ 600r/min，進 給 速 度 ：F0.15 ～ 0.2mm/r，切削深度 ：1mm ；④精車內輪廓，主軸轉速 ：800 ～ 900r/min，進給速度 ：F0.1 ～ 0.15mm/r，切削深度 ：0.5mm。

1.5對加工程序進行科學編寫

①數控機床為CAK6150P ；數控系統為FANCU0i。②車削右端面、粗、精加工圓柱面Φ80mm×13.3mm，運行程序非常簡單，使用G01、G00、指令就能實現 ；③對零件外輪廓進行粗加工，采取G71外徑粗車循環指令，注意在進行編程的過程中起刀點的實際直徑不能小于Φ85 ；④采取G73、G71指令進行編程時，精加工步驟的首段只可以單方向進刀 ；⑤粗加工零件內、外輪廓后時效處理，精加工零件內、外輪廓均用G70指令 ；⑥內螺紋厚度只有2mm，因此在加工的時候可能變形，對尺寸標準不能有效保證，進而防止螺紋變形，確保零件精度。

2薄壁零件數控車削加工工藝的改進措施分析

2.1改進仿真數控的工藝質量

在改進仿真數控加工工藝整體質量的時候，一定要依據以下程序進行操作 ：其一，對數控加工公式KU=F進行全面分析。K指所加工工件本身的強度矩陣，U則指工件的具體變形狀況。對此公式分析后得出，倘若零件剛度保持在一定環境，工件負載列陣F則和其變形狀況U成一定的反比關系，只有采用合理的措施將F值降低或提高K值，才可以對L的變形狀況有效降低。

2.2推廣刀具路徑改良措施

在制定刀具路徑的時候，一定要充分考慮工件加工進程中所存在的一切變形問題。如果工件存在變形一定會嚴重影響鈦合金薄壁零件加工的整體工藝質量。大部分鈦合金薄壁零件強度較低，在進行加工的時候如果實施反復切割和夾緊，一定會造成變形。相關人員在加工的時候，一定要全面考慮刀具路徑，并采用科學有效的方法，防止一切變形狀況發生。

2.3提升零件裝夾方式與具體裝夾措施

在進行鈦合金薄壁零件數控加工的時候，影響其工藝整體質量的重要因素在于零件的方案與裝夾方式。鈦合金薄壁零件的實際強度很低，在進行加工的時候加緊力度很大的話，則造成相關零件產生變形狀況，不利于零件的整體質量與加工準確度。在加工的時候，對于支撐力一定要額外進行增加，從而滿足其實際的強度標準。提升零件的抗壓力和強度是支撐力的另一目的，通常都是在鈦合金薄壁零件強度較弱的位置施加支撐力，然而，夾緊力則不同，它是在強度較大的位置進行施加。只有有效結合這兩者，才能在一定程度上提升鈦合金薄壁零件的加工精度。

3結語

現階段，各工業都在廣泛運用現代化技術，加工工藝創新與改革的步伐加快，鈦合金薄壁零件的數控車削加工技術也得到了不斷發展。為滿足現代加工工業可持續發展的實際需要，應全面提升其工藝質量，深入分析與研究鈦合金薄壁零件數控車削加工工藝質量的措施與方法，從而在一定程度上促進我國加工工藝的平穩持續發展

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作者簡介：

王倫（1986-），男，漢族，山西省晉城市沁水縣，專科，高級工，數控加工，山西長治市山西航天清華裝備有限責任公司三分廠.

李娜（1986-），女，漢族，山西長子，專科，高級工，數控加工，山西長治市山西航天清華裝備有限責任公司一分廠.

李明芳（1987-），男，漢族，山西長治市長子縣，大專，中級工，數控加工，山西長治市山西航天清華裝備有限責任公司一分廠.

李鵬飛（1984-），男，漢族，山西長治市沁縣，大專，技師，數控加工，山西長治市山西航天清華裝備有限責任公司一分廠.