[发明专利]一种钛合金TA15薄壁长凸台的加工方法

说明书

本发明涉及机械加工技术领域，具体涉及一种钛合金TA15薄壁长凸台的加工方法，具体步骤包括去中间圆弧余量、去凸台右侧余量、去凸台左侧余量、精铣中间圆弧、精铣凸台右侧和精铣凸台左侧。本发明主要应用于新一代航空发动机钛合金TA15材料的轴向长凸台的铣削加工，解决了薄壁导管类零件加工过程中由于受零件结构壁厚薄、轴向尺寸长等机械加工变形的不利影响，攻克了铣削加工数控程序的编制、铣削加工工艺参数的确定等技术瓶颈，有效保证了钛合金TA15材料薄壁长凸台类零件的形状和尺寸精度要求。

技术领域

本发明涉及机械加工技术领域，具体涉及一种钛合金TA15薄壁长凸台的加工方法。

背景技术

钛及钛合金作为结构金属，具有强度高、抗腐蚀性好、耐高温等一系列突出的优点，在航空、航天等领域得到高度重视和广泛应用。随着钛合金研究和生产的发展，飞机的用钛量越来越大。钛合金使用量占飞机结构质量的百分比已经成为衡量飞机先进性的一个重要标志。TA15钛合金材料，具有较好的综合力学性能以及优良的锻造、热处理和焊接工艺性能，TA15钛合金可用来制造飞机隔框、壁板等工作温度较高、受力较复杂的重要结构零件。TA15钛合金材料属于典型的难加工材料，加工过程中出现黏刀现象，加工面的加工硬化现象严重，被加工零件容易产生较大变形、扭曲，不易保证加工精度。薄壁长凸台零件型面复杂，加工中容易振动、变形，装夹、加工难度极大。铣加工凸台对设备精度等级要求严格，选用设备精度较高的车铣复合加工中心进行加工。

TA15钛合金材料长凸台零件总长838mm，筒壁外径Ф110mm，壁厚1.3mm薄。TA15钛合金材料薄壁长凸台类零件的加工方法，目前行业内可采用铣削、拉削、电解加工、电火花加工等方法实现。由于需加工的凸台被加工表面长度过长，电火花加工、拉削、电解加工等工艺均无法实现，只能使用铣加工方法。

电火花加工适用于加工复杂形状的型孔、深细孔、异形孔等，电火花加工相对机械加工效率低，薄壁长凸台零件应该先用铣加工去除大部分余量，然后使用电火花加工。零件采用卧式装夹，电极直径大且长，零件加工表面长度432mm，电极与工件接触面积大，放电面积有限，造成去余量不均匀，无法同时放电完成，加工长度内需要分段分次加工完成，造成在零件加工表面有接刀台阶，零件变形严重。电火花加工时在零件表面产生重熔层，使金属表面质地变得不均匀以及微裂纹存在，在发动机工作中危害较大，重熔层与接刀台需要手动打磨完成，零件表面质量下降。加工过程中造成被加工工件的内应力增加而变形，加工尺寸精度不高。因此，电火花加工不可行。

外圆长凸台的右侧有比凸台大的台阶孔，因此无法使用拉削方法加工。拉刀轴向拉削时，行程贯串轴向，右侧台阶干涉。另外，拉削加工过程中切削力很大，增加了零件的变形的产生，拉刀制造成本高，因此拉削加工不可行。

电解加工对于难加工材料、形状复杂或薄壁零件的加工具有显著优势。但由于零件长度838mm，零件过长，电加工设备行程受限，无法装夹零件，电解方法不可行。同时，电加工也存在加工精度和加工稳定性不高问题，由于阴极和夹具的设计及修正困难，周期较长，因而单件小批量生产的成本较高。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种钛合金TA15薄壁长凸台的加工方法，主要应用于新一代航空发动机钛合金TA15材料的轴向长凸台的铣削加工，解决了薄壁导管类零件加工过程中由于受零件结构壁厚薄、轴向尺寸长等机械加工变形的不利影响，攻克了铣削加工数控程序的编制、铣削加工工艺参数的确定等技术瓶颈，有效保证了钛合金TA15材料薄壁长凸台类零件的形状和尺寸精度要求。

具体技术方案如下：

一种钛合金TA15薄壁长凸台的加工方法，具体包括如下步骤：

(1)装夹

采用芯轴方式的夹具装夹，以一侧端面、内孔为基准，内孔装夹芯轴，加工压紧端面和小端的端面；

(2)去中间圆弧余量