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【JBO官网机械】飞行器翼面弧面及定位槽铣削JBO官网

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  • 添加日期:2021年04月06日
  • 摘要:本文对复杂型面的钛合金零件JBO官网工艺进行了分析,通过合理的夹具设计、专用成形刀具的设计制作以及机床及夹具的调整,圆满地完成了型腔的JBO官网,保证了零件的设计公差要求。

    本次铣削任务源自于某飞行器翼面装配弧面及定位槽的铣削JBO官网成形,JBO官网材料为TC4(钛合金)。该零件形状复杂,材料切削性能差,装夹要求高,为了保证JBO官网质量,提高JBO官网效率,对其生产过程做了以下分析。

    1. 钛合金的切削特点

    钛合金的切削特点如下:①变形系数小。切屑在前刀面上滑动摩擦的路程增大,加速刀具磨损。②切削温度高。由于钛合金的导热系数较小,切屑与前刀面的接触长度短,切削热不易传出,集中在切削区和切削刃附近的较小范围内,切削温度较高。相同切削条件下,切削温度比切削45钢时高出一倍以上。③单位面积切削力大。虽然主切削力比切削钢时约小20%,但由于切屑与前刀面的接触长度短,单位接触面积上的切削力大幅增加,易造成崩刃。同时,由于钛合金的弹性模量小,JBO官网时在径向力作用下容易产生弯曲变形,引起振动,加大刀具磨损并影响零件精度。因此,要求工艺系统应具有较好的刚性。④冷硬现象严重。由于钛化学活性大,在高的切削温度下,极易吸收空气中的氧和氮而形成硬而脆的外皮;同时切削过程中产生的塑性变形也会造成表面硬化。冷硬现象不仅会降低零件的疲劳强度,还会加剧刀具磨损,是切削钛合金时的一个很重要的特点。⑤刀具易磨损。钛合金对刀具材料的化学亲和性强,在高切削温度以及单位面积大切削力的条件下,刀具易产生粘结磨损。

    JBO官网钛合金的刀具材料可选用硬质合金刀具或高速钢刀具,根据钛合金的切削特点,在刀具结构参数要求上,采取了以下措施:①选用硬质合金刀具时,为避免切削时工件与刀具中的钛元素发生亲和,不宜采用Y T类硬质合金和涂层刀片,应采用YG类、YH类合金;为提高切削刃强度并改善散热条件,铣刀前角γo=0°~5°,后角αo=4°~10°,刀尖圆弧半径控制在0.5mm;硬质合金铣刀切削参数应按以下原则选用:切削速度v=12~15m/min,进给速度vf=20~75mm/min。②选用高速钢刀具时,切削速度v=6~30m/min,进给速度vf= 20~60mm/min。

    切削液使用大量极压乳化液,润滑好,冷却效果佳。

    考虑到工艺系统刚度要好,刀具悬伸量较小,以防切削振动。JBO官网工艺过程如表1所示。

    切削参数如表2所示。

    2. 刀具的改制

    按JBO官网飞行器翼面的弧面要求,翼面弧面R104.9mm与弹舱外壳弧面相吻合。传统的工艺方法是采用卧式镗床JBO官网,但是,经观察发现:这种JBO官网方法的生产效率极低,一天只能JBO官网4~5件,影响整体进度需求。为此,需通过对铣刀进行改制(见图1),变更工艺路线,以铣代镗来JBO官网弧面R104.9mm。改正JBO官网方法后,生产效率提高5倍多,每天可JBO官网20~25件,不仅保证了用户的时间进度要求,同时成功探究出一条以铣代镗的工艺路线。

    表1 JBO官网工艺流程

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    工序 JBO官网内容 刀具 装夹方法1 铣削弧面 φ22mm硬质合金立铣刀 压板装夹2 铣削定位槽 φ60mm硬质合金三刃面铣刀 压板定位装夹

    表2 刀具切削参数

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    切削参数刀具 切削速度v/(m·min-1) 进给速度vf/(mm·min-1) 背吃刀量af/mm硬质合金 14 45 3高速钢 15 30 5

    3. 自制铣刀

    翼面定位槽的JBO官网,槽深21.1mm,槽长280mm,槽宽6+0.0750 mm。槽用于翼面与飞行器舱体的装配定位,须保证槽底尺寸R30mm,市场上无法购买到需要的铣刀,自制一把特殊的带柄硬质合金三面刃铣刀(见图2),刀柄直径16mm,铣刀直径60 mm,厚度5mm,刀头的材料选择YG类,铣刀前角γo=3°,后角αo=8°,刀尖圆弧半径为0.5mm,可以很好地保证槽底尺寸R30mm的精度要求。

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    图 1

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    图2 带柄硬质合金三面刃铣刀

    4. 自制夹具

    由于翼面的两面是斜面,必须选择专用夹具进行装夹,所以自制一个专用夹具(见图3)。夹具设计要点:夹具体要承受较大的切削力,因此要有足够的强度、刚度和稳定性。夹具体的安装面应足够大,且尽可能做成周边接触的形式。铣床夹具通常通过定位键与铣床工作台T形槽的配合来确定夹具在机床上的位置。定位键与夹具体配合多采用H7/h6。为了提高夹具的安装精度,定位键的下部(与工作台T形槽配合部分)可留有余量进行修配,或在安装夹具时使定位键一侧与工作台T形槽靠紧,以消除间隙的影响。铣床夹具在夹具体上设有耳座,并通过螺栓将夹具牢固地紧固在机床工作台的T形槽中。

    5. 铣床调整与装夹校正

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    图3 自制专用夹具

    根据图样要求,为保证零件的JBO官网精度,需调整铣头与工作台面不垂直度,通过实测,立铣头与工作台面不垂直度误差0.1mm/300mm。通过计算调整,确保了立铣头角度,使其与工件台面的不垂直度误差控制在0.02mm/300mm以内,通过用百分表校正两点,如图3所示,使其与工作台面平行,并用四块压板,压紧工件进行铣削JBO官网。JBO官网时,通过用杠杆表校正,控制6mm槽与20mm不对称度,使其达到0.03mm以内,保证了槽宽和基准面的不对称度,从而使零件达到图样要求。

    6. 结语

    该零件形状不规则、装夹困难、公差要求高、材料切削性能差、部分型腔JBO官网困难且无现成刀具。通过合理的夹具设计、专用成形刀具的设计制作以及机床及夹具的调整,圆满地完成了型腔的JBO官网,保证了零件的设计公差要求。针对生产效率低、不能保证及时交货的情况,通过对刀具的改制,以铣代镗,合理地改变了工艺路线,在保证零件公差要求的同时,提高了生产效率,保证了零件的JBO官网精度要求。