筒體的結(jié)構(gòu)復(fù)雜,零件的材料為鈦合金,這是一種上世紀(jì)50年代出現(xiàn)的一種新型結(jié)構(gòu)材料,在切削機(jī)理、切削模型和加工工藝方面的研究還不成熟,要根據(jù)該材料的特性,設(shè)計(jì)制造出合適的刀具筒體在加工過程中,變形的原因很多,主要有以下幾方面:
(1)毛坯的初始?xì)堄鄳?yīng)力;(2)刀具對(duì)工件的作用;(3)工件的裝夾條件。
除了上述原因外,機(jī)床、工裝的剛度,加工環(huán)境的溫度,刀具的磨損,零件冷卻散熱情況等對(duì)零件的變形也都有一定的影響。其中切削力、夾緊力以及毛坯的殘余應(yīng)力是影響加工誤差的主要因素。
1 筒體
筒體是航空發(fā)動(dòng)機(jī)上的調(diào)節(jié)附件,主要功能是通過筒體內(nèi)活塞桿的往復(fù)運(yùn)動(dòng)推動(dòng)加力燃燒室的調(diào)節(jié)環(huán)移動(dòng),是加力噴口部位的重要件,其加工精度及裝配質(zhì)量直接影響著加力噴口的運(yùn)動(dòng)靈活性及工作可靠性。該筒體的結(jié)構(gòu)復(fù)雜,四個(gè)接嘴與筒體結(jié)合為一體,并且分別位于筒體的兩側(cè),這樣的結(jié)構(gòu)給筒體的裝夾和加工增加了很大的難度。零件的其他加工表面對(duì)內(nèi)孔都有技術(shù)要求,因此這些表面的最后成型都是以內(nèi)孔為基準(zhǔn)進(jìn)行加工的,所以內(nèi)孔加工質(zhì)量的好壞直接影響整個(gè)筒體的加工質(zhì)量。
2 材料的切削特點(diǎn)
該零件的材料為鈦合金,材料本身有其特殊性。
2.1 鈦合金導(dǎo)熱性能低,造成切削過程散熱差,切屑與前刀面接觸面積很小,致使刀具的切削刃的溫度大幅度提高,容易造成刀具磨損或破損,壽命縮短。
2.2 由于鈦的親和性大,易與相接觸的金屬產(chǎn)生親和作用,切削時(shí),鈦屑、被加工表面與刀具材料咬合,產(chǎn)生嚴(yán)重的黏刀現(xiàn)象,引起強(qiáng)烈的黏結(jié)磨損。
2.3 鈦合金塑性較低,切削時(shí)切削變形系數(shù)小,切削流動(dòng)速度大,故單位切削力大,容易引起刀具的磨損。
2.4 由于鈦合金的彈性模量小,在切削力的作用下,被加工零件容易產(chǎn)生較大變形、扭曲不易保證加工精度。
3 筒體的內(nèi)孔
內(nèi)孔是筒體的主要工作表面,具有較高的精度、低粗糙度及薄壁等特點(diǎn),加工難度較大,本文采用的是加工方法是:
粗加工(鉆底孔)――粗車內(nèi)孔――精車內(nèi)孔――珩磨孔――精珩孔――拋光孔
4 夾具設(shè)計(jì)
筒體在結(jié)構(gòu)上屬于一個(gè)整體,零件的外部結(jié)構(gòu)都有接嘴,接嘴位置位于兩端,并且零件具有薄壁結(jié)構(gòu)的表面,這就導(dǎo)致了機(jī)械加工中由于彈性變形而產(chǎn)生的誤差,主要原因就是零件剛度不足,當(dāng)夾緊力對(duì)零件作用時(shí)就會(huì)在零件表面發(fā)生彈性形變,從而引起誤差。零件表面結(jié)構(gòu)為薄壁式在加工中使用的夾具最好為全包圍的液壓式漲緊夾具,不但能夠自動(dòng)定心,并且在消除間隙上效果也十分顯著,又能夠使作用力均勻分布在零件表面減少變形。但是零件會(huì)受到接嘴限制,無法使用該種包圍式夾具;此外,普通液壓式的夾具體積較大,應(yīng)用到結(jié)構(gòu)復(fù)雜的制造工藝中有些困難,在相對(duì)精密的加工中“半開合”結(jié)構(gòu)的夾具更加適合精密內(nèi)孔的加工。如圖1-1:
在該零件的加工中使用的夾具為半瓦式結(jié)構(gòu),由于沒有將零件包圍,所以裝夾時(shí)受力容易不均勻,并且由于零件的壁較薄,加之鈦合金材料在彈性模量上較小,所以加工過程中就容易在不均勻的受力下產(chǎn)生較大的變形、扭曲現(xiàn)象,使得零件的加工精度受到影響。對(duì)于零件內(nèi)孔的車加工要注意,避免薄壁筒體由于受壓而發(fā)生變形;但是也不能過小,作用力過小就會(huì)造成零件的夾裝不緊實(shí),加工過程中會(huì)出現(xiàn)竄動(dòng),從而對(duì)精度造成影響。
5 珩磨
在機(jī)械制造加工中衍磨是較為常用的方式,其應(yīng)用范圍較廣,能夠進(jìn)行各種超硬度的材料加工,對(duì)該類材料的大多采用磨削的方式,但是鈦合金的韌性較大,且強(qiáng)度較高,因此磨削過程中其材料會(huì)在高溫下發(fā)生化學(xué)反應(yīng),使得磨削條件變差。而磨削中,磨削機(jī)在加工時(shí)磨粒對(duì)于工件的表面切削作用較小,但是摩擦力以及刻劃力較大,因此會(huì)產(chǎn)生大量的磨削熱。因此在磨削過程中會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的砂輪粘附,而造成切削性能的減弱,使得磨削精度不能保證滿足零件設(shè)計(jì)加工需求,并且很容易在磨削過程中造成磨削裂紋以及燒傷。
對(duì)于鈦合金內(nèi)孔的筒體進(jìn)行磨削,主要環(huán)節(jié)就是充分的進(jìn)行冷卻,通過對(duì)切削溫度的有效降低,衍磨是較為實(shí)用的方式,衍磨其實(shí)也能夠看做是特殊的磨削形式。衍磨的切削速度較低,并且極易冷卻,因此適用于大面積接觸的精加工行業(yè)。雖然磨削速度較低,但是衍磨頭在低速的基礎(chǔ)上會(huì)快速的往復(fù)運(yùn)動(dòng),而進(jìn)行切削作用的磨粒又較多,單位時(shí)間內(nèi)對(duì)金屬的作用較大,因此會(huì)切掉較多金屬,提高生產(chǎn)率。
衍磨的主要加工方式即用夾具固定工件,通過衍磨設(shè)備機(jī)床主軸對(duì)衍磨作業(yè)面進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)以及旋轉(zhuǎn)作業(yè),并使得油石在脹縮機(jī)作用下伸出,并對(duì)孔壁施加壓力,在零件表面薄薄切去一層金屬,使得零件表面產(chǎn)生不重復(fù)的交叉網(wǎng)紋,該處理能夠使得工件的壽命有效提高。在衍磨的作業(yè)過程中,必須保證油石具備相當(dāng)長度的搭接,搭接長度是對(duì)衍磨孔直線度予以保證的基礎(chǔ),在衍磨孔中衍磨頭通過在其中往復(fù)運(yùn)動(dòng)將高點(diǎn)削去,油石的作用就像是橋板,在衍磨作用力下發(fā)揮相應(yīng)的作用;但是工件在衍磨的過程中也會(huì)反作用于衍磨頭,使鈍了的磨粒脫落或是破碎,重新變得鋒利。衍磨是工件表面同油石之間相互作用、休整過程,使得原有刀痕在工件上的應(yīng)力變形被去除,相對(duì)出現(xiàn)的誤差得以矯正。油石在被磨損的過程中將衍磨變?yōu)閽伖猓_(dá)到相應(yīng)的設(shè)計(jì)尺寸要求。
6 結(jié)束語
文章主要對(duì)筒體的加工進(jìn)行了分析探討,通過對(duì)零件加工中使用的材料、設(shè)備以及技術(shù)特點(diǎn)進(jìn)行分析,通過合理的參數(shù)確定,結(jié)合實(shí)踐,通過上述方式對(duì)工件的加工提出了一定的措施以提高零件的加工合格率,為工件的精度提高以及生產(chǎn)效率的提高提出了較為有建樹的加工依據(jù)。
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