在鈦合金法蘭盤(pán)銑加工過(guò)程中，需要克服零件易變形、尺寸精度高、加工效率低、刀具消耗成本高等問(wèn)題，該零件在控制成本和減小超差風(fēng)險(xiǎn)方面須進(jìn)行研究，本文從該類(lèi)零件的材料特性開(kāi)始敘述了該零件加工過(guò)程中選擇刀具的要點(diǎn)、走刀路徑的設(shè)計(jì)和參數(shù)選擇的過(guò)程，對(duì)如何提高鈦合金零件加工效率、減小變形和降低超差可能性進(jìn)行了分析，按照銑削方式對(duì)加工過(guò)程中切削負(fù)荷的控制方法進(jìn)行了初步研究。
1 、零件結(jié)構(gòu)介紹和加工需求
下文針對(duì)法蘭盤(pán)的銑加工過(guò)程進(jìn)行論述。典型零件兩側(cè)各有一組定位面，前端連接發(fā)動(dòng)機(jī)整流罩，后端連接發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)扇盤(pán)，孔和花邊起到固定和減重作用。以下是銑加工工序要求。法蘭盤(pán)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，由于大部分結(jié)構(gòu)都有著專(zhuān)門(mén)的作用，因此尺寸精度要求高，零件的加工難度較大。由于該類(lèi)型零件的加工余量較大，加工過(guò)程中必須保證零件加工前后變形得到有效控制，零件的表面質(zhì)量要求相對(duì)嚴(yán)格，因此加工過(guò)程比較復(fù)雜。這使得該零件加工工藝方法與傳統(tǒng)工藝方法具有較大差別。該零件銑加工工序除了要完成較嚴(yán)格的孔徑要求，同時(shí)還要在去除大余量過(guò)程中保證加工變形有效控制，該零件各組孔之間角向關(guān)系復(fù)雜，且位置度要求較高，孔與花邊有嚴(yán)格的位置關(guān)系，加工后還要進(jìn)行噴丸等特種工藝，加工時(shí)必須內(nèi)控上述特性以滿足后續(xù)特種工藝過(guò)程對(duì)其的影響，這給零件的加工帶來(lái)了困難。
2 、材料切削性能及刀具選用
2.1 材料特性介紹
該零件使用DMD0777材料相當(dāng)于國(guó)產(chǎn)TC4鈦合金，與其它的金屬材料相比，鈦合金具有比重小、熱強(qiáng)度高、熱穩(wěn)定性和抗腐蝕性好等特性，但同時(shí)鈦合金材料還具有硬度或高溫硬度高、加工硬化大、導(dǎo)熱性差、切削溫度高、易與刀具粘接、化學(xué)活性大等特點(diǎn)，鈦合金的這些特性使得它成為切削加工性較差的難加工材料。
2.2 切削刀具的選擇切削刀具的選擇需要注意幾個(gè)主要的方面：
（1）從刀具幾何角度方面考慮，刀具后角通常可以取大一些，以減低后刀面和工件表面之間的摩擦，前角也要選大些使刀具更鋒利，增強(qiáng)刀頭強(qiáng)度，減小加工變形，降低加工硬化，提高已加工表面質(zhì)量。
（2）從刀尖強(qiáng)度、散熱能力、耐磨性、表面質(zhì)量和加工效率方面考慮，在確保裝夾和刀具系統(tǒng)剛性情況下可以適當(dāng)增大銑刀端部刀尖半徑，這允許了在保證表面質(zhì)量情況下降低切屑厚度、進(jìn)而提高進(jìn)給，并加強(qiáng)了刀尖強(qiáng)度、散熱能力、耐磨性。
2.3 加工鈦合金切削用量的選用準(zhǔn)則
鈦合金切削用量和高溫合金以及部分航空用不銹鋼材料接近，都是應(yīng)從降低切削溫度的觀點(diǎn)出發(fā)，因?yàn)榭刂魄邢鳠崾潜Ｗo(hù)刀具的首要手段。由于切削鈦合金時(shí)，表面粗糙度與切削線速度無(wú)關(guān)，切削深度的影響也很小，所以在考慮加工效率因素情況下可以根據(jù)刀具形狀和大小以及端刃圓弧結(jié)構(gòu)適當(dāng)調(diào)整進(jìn)給量，力求通過(guò)切屑的厚度和寬度來(lái)控制刀具切削過(guò)程中的受力狀態(tài)，達(dá)到加工目的。選擇切削用量過(guò)程中還應(yīng)考慮加工過(guò)程中刀具和零件承受的切削負(fù)荷，降低切削負(fù)荷的首要方法是降低切削力，輕快的切削有利于降低零件加工過(guò)程中的受力，進(jìn)而減小零件變形。切削負(fù)荷的降低有幾種方法，首先，可以選擇小切深，大進(jìn)給方式，該方式在使用端刃進(jìn)行切削過(guò)程中較為常見(jiàn)，由于此種方法排屑容易，冷卻方便，刀具整體承受負(fù)荷較低，因此在達(dá)到加工目的的同時(shí)還可以實(shí)現(xiàn)較大的材料去除率。其次，可以選擇小切寬大進(jìn)給方式，同樣為了降低刀具承受的載荷，也可以達(dá)到同樣目的，在兩種方法都可以應(yīng)用時(shí)，首選使用端刃進(jìn)行加工，因?yàn)榇藭r(shí)由于刀具受力方向更偏向刀具軸向方向，剛性較強(qiáng)。在端刃磨損無(wú)法使用情況下，以側(cè)刃進(jìn)行銑削可以有效利用刀具的各個(gè)位置，有利于降低刀具消耗。本零件加工過(guò)程中，這兩種方法都進(jìn)行了應(yīng)用，達(dá)到了加工效率和刀具成本的平衡。
3、該零件銑加工刀具軌跡設(shè)計(jì)和加工過(guò)程
3.1 刀具軌跡設(shè)計(jì)的一般原則
花邊結(jié)構(gòu)需要去除的余量較大，加工及工序控制難度大，走刀路徑的設(shè)計(jì)對(duì)零件加工有著較大影響。在本零件的銑加工過(guò)程中克服了幾項(xiàng)刀軌設(shè)計(jì)的難題。首先為獲得較大材料去除率需要應(yīng)用刀具過(guò)程中盡可能有較大進(jìn)給，大進(jìn)給應(yīng)用過(guò)程中必須避免拐角處的切削負(fù)荷變化問(wèn)題，避免該問(wèn)題的方法一方面是低負(fù)荷切入、切出，另一方面，在較小拐角處應(yīng)通過(guò)切削參數(shù)來(lái)調(diào)整切削負(fù)荷，即應(yīng)用圓弧切入切出方法和拐角處降速的方法。刀具軌跡設(shè)計(jì)過(guò)程必須考慮加工過(guò)程中每個(gè)加工動(dòng)作，將各個(gè)時(shí)刻的切削負(fù)荷有效控制，才能將刀具性能有效發(fā)揮，同時(shí)有利于降低刀具損耗。銑削過(guò)程中，針對(duì)鈦合金永遠(yuǎn)是用順銑方式，因?yàn)椴牧闲阅茉颍驺姇r(shí)刀具磨損較大，零件表面質(zhì)量較差。
3.2 加工過(guò)程要點(diǎn)
加工的操作過(guò)程中需要嚴(yán)格按照操作規(guī)程進(jìn)行，為滿足零件批產(chǎn)的需求和質(zhì)量的穩(wěn)定，加工過(guò)程中需要注意多個(gè)方面，其中包括：
（1）刀具的裝夾長(zhǎng)度需要嚴(yán)格規(guī)定，因?yàn)樵谶M(jìn)行極高效率的去除材料過(guò)程中，往往牽扯零件和刀具震動(dòng)問(wèn)題，通過(guò)調(diào)整參數(shù)盡管可以避免共振產(chǎn)生，但為了追求成本上的降低，應(yīng)選擇最優(yōu)的加工條件。
（2）刀具的耐用度需要經(jīng)過(guò)試驗(yàn)和統(tǒng)計(jì)，因?yàn)榧庸も伜辖鹆慵^(guò)程中常常出現(xiàn)加工硬化等表面問(wèn)題，該問(wèn)題往往由于刀具積壓零件表面或切屑進(jìn)入切削區(qū)域產(chǎn)生，因此鈍刀不能使用，必須明確規(guī)定每把刀具加工零件的數(shù)量。
（3）精加工過(guò)程必須使用新刀刃并且精加工過(guò)程中不允許中途更換刀片，避免刀片尺寸和鋒利程度對(duì)零件質(zhì)量造成不穩(wěn)定影響。
（4）對(duì)于整體硬質(zhì)合金刀具，加工前必須檢查刀具是否鋒利，磨損較嚴(yán)重的刀具不允許使用。
（5）安裝精加工刀具過(guò)程中必須檢查刀具偏擺，刀具偏擺值超過(guò)0.02時(shí)將造成部分特性超差。
結(jié)語(yǔ)
由于此零件加工過(guò)程設(shè)計(jì)合理有效，余量去除過(guò)程穩(wěn)定以及對(duì)操作步驟的熟練掌握，達(dá)到了零件加工過(guò)程的高效率、高質(zhì)量和低消耗，通過(guò)該件的研制最終保證了設(shè)計(jì)圖紙和相關(guān)文件的要求，成功完成該機(jī)型法蘭盤(pán)銑加工技術(shù)的研究。
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