一种控制钛铝合金薄壁机匣加工变形的加工方法

摘要

本发明涉及一种控制钛铝合金薄壁机匣加工变形的加工方法。本发明的技术方案如下：所述加工方法包括如下步骤：粗车工序一；热处理工序一；粗车工序二；热处理工序二；细车工序；热处理工序三；精车工序。本发明提供一种控制钛铝合金薄壁机匣加工变形的加工方法，通过制定合理的加工工艺参数，采用合适的刀具，使钛铝合金薄壁机匣加工变形得到了控制，满足了加工要求。

说明书

技术领域

本发明涉及一种零件的加工方法，特别涉及一种控制钛铝合金薄 壁机匣加工变形的加工方法。

背景技术

航空发动机的一种钛铝合金薄壁机匣，该零件毛料为锻件，因零 件结构特殊，尺寸公差要求严，去除余量非常大，加之材料硬度高， 所以极难加工，加工过程中零件容易产生变形。该零件的型腔部位进 口宽度仅为24mm、型腔深度的最大值达到了55mm并且为薄壁型面， 因槽太深，没有合适的刀具来加工；零件结构特殊，加工时零件与刀 具容易发生碰撞，刀具行进轨迹不安全；零件材料硬，刀具磨损情况 严重，无法保证加工精度；精车时零件壁更薄（型腔加工后壁厚为 2mm），对型面进行加工时零件容易产生变形。

发明内容

本发明提供一种控制钛铝合金薄壁机匣加工变形的加工方法，通 过制定合理的加工工艺参数，采用合适的刀具，使钛铝合金薄壁机匣 加工变形得到了控制，满足了加工要求。

本发明的技术方案如下：

一种控制钛铝合金薄壁机匣加工变形的加工方法，所述加工方法 包括如下步骤：

（1）粗车工序一：将所述钛铝合金薄壁机匣锻件的外壁车加工出 一个直槽，得到粗加工半成品；所述直槽的槽深为40mm、槽宽为 16mm；车加工所述直槽的工艺参数为：转速n=6～8r/min、进给量 f=0.1～0.2mm/r、切深ap=4～6mm，使用焊接车刀，所述车刀材料为 YD15；

（2）热处理工序一：将所述粗加工半成品进行热处理，淬火温度 1040～1060℃，保温时间2h，油淬；时效温度840～860℃，保温时 间9～11h；

（3）粗车工序二：将所述粗加工半成品的所述直槽车加工为型面 槽，所述型面槽的槽深的最深处为55mm、槽宽为20mm，将所述锻 件的其它部位加工成形，得到粗加工产品，所述粗加工产品的尺寸距 所述钛铝合金薄壁机匣最终尺寸单边均匀留出2mm加工余量；车加 工所述型面槽的工艺参数为：转速n=6～8r/min、进给量f=0.1～ 0.2mm/r、切深ap=4～6mm，使用成型车刀，所述成型车刀材料为 YG8；

（4）热处理工序二：将所述粗加工产品进行热处理，时效温度 840～860℃，保温时间3～5h；

（5）细车工序：采用数控立车加工，将所述粗加工产品均匀去除 1mm余量，得到半成品，所述半成品的尺寸距所述钛铝合金薄壁机 匣最终尺寸单边均匀留出1mm加工余量；将所述型面槽加工为外型 槽，所述外型槽的槽深为55mm、槽宽为22mm；车加工所述外型槽 的工艺参数为：转速n=14～16r/min、进给量f=0.08～0.1mm/r、切深 ap=0.3～0.4mm，使用专用车刀；所述专用车刀材料为硬质合金，所 述专用车刀为成型R2球刀，所述专用车刀长为200～205mm；

（6）热处理工序三：将所述半成品进行热处理，时效温度840～ 860℃，保温时间3～5h；

（7）精车工序：采用数控立车加工，将所述半成品均匀去除1mm 余量，将所述外型槽加工为成品槽，所述成品槽的槽深为55mm、槽 宽为24mm；车加工所述成品槽的工艺参数为：转速n=14～16r/min、 进给量f=0.08～0.1mm/r、切深ap=0.2～0.4mm，使用所述专用车刀； 所述精车工序在刀具补偿量程序中留0.3mm余量，换上新的所述专 用车刀去除最后的余量达到所述钛铝合金薄壁机匣的最终尺寸，得到 所述钛铝合金薄壁机匣的成品。

本发明的有益效果：

1、粗车工序一和粗车工序二加工时，因钛铝合金材料硬度高， 采用了低转速、小进给量的加工参数。转速n=6～8r/min、进给量为 f=0.1～0.2mm/r时加工效果最好，提高进给量会烧刀，同时零件表面 粗糙度不好。

2、粗车工序二阶段即加工出整个零件轮廓，粗车后实物距零件 最终尺寸单边均匀留出2mm加工余量；粗车工序二阶段去除大部分 加工余量，使后续加工阶段的加工余量较小、余量去除更均匀，加工 应力分布均衡，零件变形减小。

3、热处理工序一，去除所述粗加工产品的组织应力和加工应力， 使后续加工阶段的加工应力减小，零件变形减小。热处理工序二、热 处理工序三分阶段进行时效处理，可以消除各阶段的加工应力，减少 零件变形。

4、细车工序、精车工序加工阶段提高加工转速，转速n=14～ 16r/min，加工转速的提高可提高加工效率，又能够保证零件变形在 可控范围。

5、细车工序、精车工序加工阶段所用专用车刀长为200～ 205mm，为特制刀具，这样才能满足加工深度达55mm槽的需求。

附图说明

图1为钛铝合金薄壁机匣尺寸剖视图；

图2为专用正车刀尺寸图；

图3为专用角度车刀尺寸图；

图4为专用反车刀尺寸图。

具体实施方式

如图1所示的钛铝合金薄壁机匣，外圆为，外壁上的成 品槽的槽深为55mm、槽宽为24mm；毛料锻件外圆为。

一种控制钛铝合金薄壁机匣加工变形的加工方法，所述加工方法 包括如下步骤：

（1）粗车工序一：将所述钛铝合金薄壁机匣锻件的外壁车加工出 一个直槽，得到粗加工半成品；所述直槽的槽深为40mm、槽宽为 16mm；车加工所述直槽的工艺参数为：转速n=8r/min、进给量 f=0.1mm/r、切深ap=6mm，使用焊接车刀，所述车刀材料为YD15；

（2）热处理工序一：将所述粗加工半成品进行热处理，淬火温度 1060℃，保温时间2h，油淬；时效温度850℃，保温时间10h；

（3）粗车工序二：将所述粗加工半成品的所述直槽车加工为型面槽， 所述型面槽的槽深的最深处为55mm、槽宽为20mm，将所述锻件的 其它部位加工成形，得到粗加工产品，所述粗加工产品的尺寸距所述 钛铝合金薄壁机匣最终尺寸单边均匀留出2mm加工余量（外圆为 )；车加工所述型面槽的工艺参数为：转速n=10r/min、进给 量f=0.1mm/r、切深ap=5mm，使用成型车刀，所述成型车刀材料为 YG8；

（4）热处理工序二：将所述粗加工产品进行热处理，时效温度850℃， 保温时间3h；

（5）细车工序：采用数控立车加工，将所述粗加工产品均匀去除1mm 余量，得到半成品，所述半成品的尺寸距所述钛铝合金薄壁机匣最终 尺寸单边均匀留出1mm加工余量（外圆为mm）；将所述型面槽 加工为外型槽，所述外型槽的槽深为55mm、槽宽为22mm；车加工 所述外型槽的工艺参数为：转速n=15r/min、进给量f=0.1mm/r、切深 ap=0.3mm，使用专用车刀；所述专用车刀材料为硬质合金，所述专 用车刀为成型R2球刀，所述专用车刀长为202mm；所述专用车刀形 状尺寸如图2-4所示；

（6）热处理工序三：将所述半成品进行热处理，时效温度850℃， 保温时间3h；

（7）精车工序：采用数控立车加工，将所述半成品均匀去除1mm 余量，将所述外型槽加工为成品槽，所述成品槽的槽深为55mm、槽 宽为24mm；车加工所述成品槽的工艺参数为：转速n=15r/min、进 给量f=0.1mm/r、切深ap=0.2mm，使用所述专用车刀；所述精车工序 在刀具补偿量程序中留0.3mm余量，换上新的所述专用车刀去除最 后的余量达到所述钛铝合金薄壁机匣的最终尺寸，得到所述钛铝合金 薄壁机匣的成品。