[发明专利]钛合金高精度薄壁圆环齿轮加工方法

说明书

技术领域

本发明涉及机械加工领域，具体涉及钛合金高精度薄壁圆环齿轮加工方法。

背景技术

钛合金高精度薄壁圆环齿轮加工时的变形问题，已成为加工难点。某6级精度的齿轮．材料为钛合金TC4，齿顶圆相对基准内环孔的同轴度、两端面相对基准内环孔的垂直度均要求较高，且该齿轮属典型的薄壁零件，刚性差，易变形，钛合金材料因热导率小、弹性模量小，故其本身材料刚性也差，不易加工制作薄壁零件。钛合金材料具有较好的力学、化学、物理等综合性能：①质轻，但其比强度／密度为23～27，是金属材料中最高的；②钛合金材料热稳定性高，工作温度达500℃，在300-350℃条件下其强度比铝合金高10倍；⑧抗蚀性好，表面能生成致密坚固的氧化膜，其耐蚀性比不锈钢还好；④热导率小，弹性模量小，刚性差，变形大，不宜制作细长轴类和薄壁零件。钛合金切削性能差，是典型的难切削材料，其难点体现在：①导热系数低，在切削过程中散热和冷却效果很差，易在切削加工区形成高温；②钛合金材料弹性模量小，屈服强度高，加工变形回弹量大．造成刀具后刀面剧烈的摩擦、黏附、黏结磨损；③变形系数小是钛合金加工的显著特点，甚至小于1．切屑与刀具前面的接触长度很短，单位面积上的切削力大，集中在切削刀尖处，极易造成崩刃；④钛合金化学活性高，在高温下易与刀具材料起反应，形成熔敷、扩散、黏刀、烧刀等现象。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种加工过程简单，在加工过程中消除加工中零件的变形，可保证工件的加工质量和尺寸精度，通过多次的热处理，进一步稳定工件的尺寸及质量稳定性的钛合金高精度薄壁圆环齿轮加工方法。

本发明钛合金高精度薄壁圆环齿轮加工方法，包括以下步骤：

第一步，锻造毛坯，采用锻造方法，锻造出工件；

第二步，粗车毛坯，在机床上粗车工件外形，去除大部分多余加工余量，并加工出环形工艺凸台，用于精车时装夹工件；

第三步，退火，在粗车工件后，由于工件内部，晶粒变形，进行退火由于材料金相组织及应力状态不平衡，进行再结晶退火，使材料重新结晶，组织恢复平衡，零件内部应力得到充分释放；

第四步，粗车齿坯，在车床上粗车工件齿坯外形，并留精车加工余量0.5mm-1mm；

第五步，热处理，进行冷热循环，稳定材料组织和消除切削应力；

第六步，半精车，上车床，采用三爪卡盘固定工件，半精车工件，并留精车余量0.3mm-0.5mm；

第七步，热处理，去应力退火，稳定材料组织，消除切削应力；

第八步，热处理，深冷处理，消除材料组织弥散产生的应力，提高工件在使用过程中精度的稳定性；

第九步，精加工，在机床上使用专用夹具装夹工件，并对对齿坯进行精加工，并逐层切除环形工艺凸台；

第十步，热处理，冷热循环两次，进一步稳定组织，稳定工件尺寸，消除齿面应力。

本发明加工过程简单，在加工过程中消除加工中零件的变形，可保证工件的加工质量和尺寸精度，通过多次的热处理，进一步稳定工件的尺寸及质量稳定性。

具体实施方式

本发明钛合金高精度薄壁圆环齿轮加工方法，包括以下步骤：

第一步，锻造毛坯，采用锻造方法，锻造出工件；

第二步，粗车毛坯，在机床上粗车工件外形，去除大部分多余加工余量，并加工出环形工艺凸台，用于精车时装夹工件；

第三步，退火，在粗车工件后，由于工件内部，晶粒变形，进行退火由于材料金相组织及应力状态不平衡，进行再结晶退火，使材料重新结晶，组织恢复平衡，零件内部应力得到充分释放；

第四步，粗车齿坯，在车床上粗车工件齿坯外形，并留精车加工余量0.5mm-1mm；

第五步，热处理，进行冷热循环，稳定材料组织和消除切削应力；

第六步，半精车，上车床，采用三爪卡盘固定工件，半精车工件，并留精车余量0.3mm-0.5mm；

第七步，热处理，去应力退火，稳定材料组织，消除切削应力；

第八步，热处理，深冷处理，消除材料组织弥散产生的应力，提高工件在使用过程中精度的稳定性；

第九步，精加工，在机床上使用专用夹具装夹工件，并对对齿坯进行精加工，并逐层切除环形工艺凸台；

第十步，热处理，冷热循环两次，进一步稳定组织，稳定工件尺寸，消除齿面应力。

在第二次定位误差粗车齿坯时，利用调整螺钉及百分表校正零件定位误差在0．005～0．008 mm内，再使用调整螺钉压紧零件。进行切削齿轮侧面及基准孔内径，用基准孔及齿轮侧面定位。轴向压紧后切削环形工艺凸台两侧面，保证平行度不大于0．008 mm，，保证零件光滑装卸。毛坯精车后，专用夹具装夹工件，逐层切除环形工艺凸台，控制好切削参数。