張成武 姜全營

（沈陽黎明航空發(fā)動機（集團）有限責任公司，遼寧 沈陽 110043）

1 概況

法蘭件是發(fā)動機上的重要部件，材料為DMD0776，屬于鈦合金系列；零件尺寸公差嚴，圓周方向上共96個孔，其中有24個孔公差為Ф6.35+0.015，且孔相對于基準A，B，C的位置度為0.1mm；零件加工過程變形較大，機械加工過程中零件受溫度影響嚴重，噴丸前后，零件狀態(tài)也有較大的差異，是整個新件研制過程中的一道難關。

2 材料特性分析

鈦合金在DMD0776規(guī)范中規(guī)定為TA6，屬于α型合金，組織穩(wěn)定，但不能進行熱處理強化，室溫強度不高。不含β穩(wěn)定元素，抗拉強度為736～981Mpa，塑性較好。

3 法蘭件工藝路線

經(jīng)工藝評審工藝路線安排如下：毛料-修基準-半精車后端-半精車前端型面-腐蝕檢查-標印-加工內(nèi)圈孔及花邊-去毛刺-精車前端-去毛刺-精車后端-加工外圈孔及槽-去毛刺-加工后端面槽-去毛刺-熒光檢查-清洗-修整表面-噴丸-去污染-最終檢驗

4 關鍵尺寸及加工難點（見圖1）

①Ф6.35+0.015孔及孔位置度0.1mm；②平面度 0.03mm；③15.9±0.075mm；④11±0.1，9.7±0.1mm。

5 車加工工藝分析

5.1 粗車及半精車工藝：來料狀態(tài)為鈦合金鍛件穩(wěn)定處理后的零件表面作為修基準工序的基準，且使用數(shù)控臥車進行加工，因此使用了小余量修基準，保證技術條件即平面度和光整加工的加工方法，這種辦法既保證了零件的平面度，又保證了零件的表面粗糙度。

5.2 精車工藝：不僅沿用了半精車時的光整加工，而且通過實驗跟蹤零件變形的趨勢，找到了零件由于材料軟，加工中受刀具作用產(chǎn)生塑性變形，尺寸不能滿足圖紙要求的規(guī)律，并在程序中進行控制，保證圖紙尺寸要求，程序控制見圖2，在程序中增加兩條斜線，保證尺寸5±0.1mm等厚。

6 機械加工余量分析

該材料屬于難加工材料，往往加工硬化趨勢強，高溫強度高，使其加工性變得更差了。鈦合金材料導熱性差，致使切削溫度很高，降低了刀具耐用度；600℃以上溫度時，表面形成氧化硬層，對刀具有強烈的磨損作用；塑性低、硬度高，使剪切角增大，切屑與前刀面接觸長度很小，前刀面上應力很大，刀刃易發(fā)生破損；彈性模量低，彈性變形大，接近后刀面處工件表面回彈量大，所以已加工表面與后刀面的接觸面積大，磨損嚴重。因此根據(jù)國外一些技術資料，對本零件銑加工采用以下方案：

①銑削速度不宜過高：由于鈦合金的強度高、粘性大，切削中更容易在切削區(qū)產(chǎn)生和積聚熱量，加之導熱性差，在大切除量的銑削時，如果銑削速度過高，有引起燃燒的危險，因此本零件使用120m/min。

②嘗試較大的切深：提高加工效率可以用加大切深的方法獲得，在銑削加工時，程序中每次切深達到6mm。

③每齒進給量宜適中：鈦合金切削溫度高，同時存在加工硬化的問題。每齒進給過大，則切削力過大而導致切削溫度過高而燒刀；而每齒進給量過小，則因刀刃始終在加工硬化層中工作而磨損過快，因此采用每齒進給量為0.08-0.1mm。

④采用順銑：對順銑而言，刀齒一開始切入就碰到硬皮而容易導致刀具破損；但由于逆銑切削是由薄到厚，在最初切入時刀具易與工件發(fā)生干摩擦，加重了刀具的粘屑和崩刃，就鈦合金而言，后一矛盾就更為突出，因此在本零件加工過程中，均采用順銑。

圖3為粗銑花邊時的程序走刀路線圖，余量為30mm共5刀即完成粗加工；

7 鉆孔刀具的選用

本零件孔徑、孔深均要求不高，機床主軸跳動小，且表面粗糙度要求高，因此選用整體式合金鉆頭，針對鈦合金熱量不易排除，選用內(nèi)冷刀具，并選用切刃鋒利的鉆頭，使孔的加工非常容易。

8 噴丸后變形的解決方案

由于零件結(jié)構(gòu)與噴丸之間的特殊關系，噴丸后零件存在變形，對公差較大的尺寸影響不大，對公差嚴且直接受噴丸影響的尺寸影響嚴重，主要影響的尺寸有：

①Ф6.35+0.015孔位置度0.1mm：噴丸前孔位置度控制在0.1mm以內(nèi)，噴丸后孔位置度即有嚴重超差的零件。

②Ф6.35+0.015孔徑，由于孔內(nèi)噴丸，孔公差又嚴，因此在噴丸后零件超差較為嚴重。

③11±0.1mm，15.9±0.075mm，9.7±0.1mm等尺寸均有微小變化，但若工序尺寸加工到了極限，這微小變化足以讓零件超差。

針對以上問題，做了以下工作使問題得到解決：

三坐標測量機檢測噴丸前后孔的位置度，找到零件在噴丸后的變形趨勢，通過試驗將程序更改，給噴丸變形留出余量，得到了較好的效果，同時對工序中的孔位置度公差進行縮嚴，給噴丸后的孔位置度留有變形量；在工序加工中，將零件的孔位置控制在R211.98理論極徑處，給噴丸留0.02的余量，噴丸后，零件變形后，孔位置在R212理論極徑處，位置度恰好在合格范圍內(nèi)；變化趨勢見圖4。

通過對比數(shù)據(jù)找到零件的變形趨勢，噴丸時使用專用夾具對零件內(nèi)環(huán)進行固定，在對外環(huán)噴丸時，不能使整個零件產(chǎn)生較大變形。通過以上控制，孔位置度得到了很好的控制。

圖3

圖4

圖5

通過噴丸前后孔徑的數(shù)據(jù)對比，將零件孔徑在噴丸前后的變化規(guī)律找到，通過工序的機械加工進行控制。

11±0.1mm，15.9±0.075mm，9.7±0.1mm 等尺寸在工序中若加工到極限，在噴丸后，尺寸容易超差。將工序中的這三個尺寸均縮嚴至11±0.05mm，15.9+0.075mm，9.7±0.05mm，給噴丸留有足夠的余量，噴丸后，零件變化后，既能保證尺寸 11±0.1mm，15.9±0.075mm，9.7±0.1mm在公差范圍內(nèi)。

以上控制簡圖見圖5。

以上控制方案即找到噴丸前后變化規(guī)律，使用機加辦法控制最終尺寸，且滿足圖紙的公差要求。采用該加工工藝路線和調(diào)整的參數(shù)后，零件終檢一次合格，最終得到客戶的質(zhì)量認證。

結(jié)論

該零件的加工工藝以及中間控制過程，完全保證了零件的合格性，加工出的成品零件完全符合設計圖紙的要求，成型工藝以及成品零件通過了最終的驗收，取得了機械加工控制及特種工藝的突破。

[1]張春江.鈦合金切削加工技術.西北工業(yè)大學出版社.1984.

[2]沈福金.世界制造技術與裝備市場.第84期.

[3]SECO樣本與技術指南2006-鉆削與鉸削.

[4]開民.機械工程材料.大連理工大學出版社.

[5]張如福.金屬機械加工工藝.上?？茖W技術出版社.