钛合金薄壁细长轴加工方法针对钛合金材料薄壁细长轴零

针对钛合金材料薄壁细长轴零件加工难的问题，通过改进加工方法，提出此类产品的一种加工方案。
1.零件结构和加工难点分析
附图所示为我单位加工的某一零件，材料为TC4 ，总长（100.6±0.03）mm ，通孔φ4+0.018+0mm ，直径与长度之比大于20 。该零件壁厚0.5mm ，属于典型的细长轴薄壁类零件。由于零件细长、壁薄，且精度要求较高，很大程度上增加了制造难度。其加工难点在于：
（1）钛合金材料硬度高，在切削时容易产生切削热，切削区温度高，摩擦系数大，导热性差，易导致刀具材料过烧和发生氧化而加速刀具磨损。
（2）该零件细长、壁薄且精度要求较高，加工过程中易振动、易弯曲和易变形，零件尺寸和表面质量难以保证，产品废品率高。
2.问题分析及改进方法
该零件加工通常采用的方法为钻、镗孔，两顶车外圆。但由于孔较长，在钻、镗时容易出现划伤孔壁形成螺旋线波纹的现象，严重时形成沟槽。同时钻孔属深孔钻削，产生的切屑难以排出，切屑堵塞在钻头槽内及孔中，易划伤已加工表面，若不及时排屑，甚至会引起刀具的损坏。另外，深孔钻削加工摩擦大，切削热不易散出，工作条件极差，易产生积屑瘤。车外圆时，易产生弯曲和振动，经常出现翘曲、锥度过大、凸肚、竹节、棱型及不圆等，零件的精度无法保证。
针对以上问题，提出以下改进方法：

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【钛合金薄壁细长轴加工方法】零件结构图
（1）通过热处理消除材料本身存在的脆性，使组织和性能均匀，具有适当的韧性和塑性。
（2）采用线切割切内孔，避免深孔的进出口出现波纹、喇叭口，同时减小装夹引起的变形。
（3）改车为铣，在铣床上进行铰孔。
（4）铰孔时要勤退刀并及时冷却，确保产生的切削热及时散出，并使产生的切屑及时排出。其中，加工刀具采用YG8硬质合金刀具和专用加长粗、精螺旋铰刀，并及时冷却，通过粗铰孔和精铰孔，多次铰孔减少变形。
（5）利用适配心轴，顶车外圆，避免直接夹顶引起的变形。
3.工艺要求
对于这种钛合金薄壁细长轴的加工，应注意下列工艺要求：
（1）线切割精切的内孔应与外圆保证同心度≤0.05mm 。
（2）铰孔装夹时夹紧力适中，不得夹伤外圆。
（3）心轴与内孔应适配且间隙≤0.005mm ，心轴的中心孔与外圆同心。
（4）采用先粗后精、先近后远及内外交叉的原则进行。
工艺路线如下：见光外圆φ16-0-0.2mm→热处理→磨外圆（校直和加工出粗基准）→找正外圆加工穿丝孔→两顶车外圆单边留量0.5mm→以外圆定位，切内孔为φ3.95mm→粗、精铰内孔→穿心轴，两顶车外圆，平两端面→按图总检。
4.结语
此加工方法能满足图样要求，保证尺寸精度而且加工质量稳定，使零件加工工序定位基准稳定可靠，操作过程受人为因素影响减小。通过制定合理的加工工艺流程，并配以简单的专用工装和测量方法，保证此类零件的加工质量且加工成本较低，适用于该类零件的批量加工。