解决钛合金薄壁工件切削加工变形的工艺
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次 （ 次顺序 ） 也不 同 。 主
（ 稿 日期 ：２ １０ ０ ） 收 ０ １８２
参 ～ 露
轰 ２ ５
工 的刀尖 附近 应 力集 中 ，造 成 刀具 磨 损 崩 刃 ，造成
工件 变形 。
表 ２ 薄壁 钛 合 金 工件 加 工 刀具 角 度 推荐 值
主 偏 副偏 刃倾 刀 尖 韧 带
３ ３ ８／ ／１ ／ｌ ／ ５ ６ ２ ／ ８ ／ ／ ２１ ７ ８ １ ／１ ／ ２ ｌ Ｉ ／Ｉ ／Ｉ ／１ ／ ６／ ２ Ｏ １ ０ ／ｌ ／１ ／１ １ Ｏ ｉ ０ ０ ２ ／１ ／ｉ ／ ８ ４ ３ ５
１ ／１ ／ 】 ３ １ ０ ／ 】 ３ ４ ３ ３ ３ １ ／】 ／１ ／ ８ １ ／１ ／１ ／１
温度 迅速 上 升 ，积 于 切 削刃 附近 不 易 散 发 ，造 成 加
表 ５ 叶 片 气 膜 孑重 熔 层 检 查 结 果 Ｌ
试 片 号 电流 脉 冲宽 度 脉 冲问 隔 伺 服 进 给 检查 孑 数 Ｌ
／ Ａ ／Ｌ Ｌ Ｓ （％ ） 小
气 膜 孔 重 熔 层 检 查 结 果／
方面。
易保证 加工 质 量 ，使 丁 件废 品率 及 加 工 成本 居高 不
下 ，丁 件加工 变形 一 困扰 技术 人 员及 加 工操 作 者 。 直
本文通 过加 工 摸 索 ．总结 出解 决 钛 合 金 薄壁 工 件 切
削加工 变形 的工艺控 制方法 。
（ ）工 件壁 薄切 削 热 的 产生 引 起 变形 钛 合 金 １
解决钛 合 金薄壁 工 件切 削加工 变形 的 工 艺
北 方光 电股 份 有 限公 司 技 术 中心 工 艺 研 究 所 （ 西西安 陕 ７０ ４ ） １０ ３ 张利 军 李 时威
存机 械 制 造业 巾 ，钛 合 金 材 料 具 有其 他 金 属 材
料无法拥 有 的特 点 ：比强 度 高 ，热 强 性 高 ，抗 蚀 性 好 ；合金 密度 仅 为钢 的 ５ ％ ，因此 利 朋 钛合 金材 料 ８ 做成 的薄壁壳体 结构 件 ，将 成 为 国防产 品通用 工件 。 由于工 件壁 薄 ，加 工 容 易 变形 ，径 向 夹 紧 力使 工 件 产生弹性 变 形 ，刀 具 磨 损快 使 加 ｒ尺 寸 不 稳 定 ，不 切 削要 素 的 选 择 ，使 加 工 刀 具 磨 损 快 ，变 形 增 大 ； 仅采 用单 一 的 车 削加 工 工 艺 ，而 不 是遵 循 逐 渐 循 环 的消除加 工 应 力 工 艺技 术 ；加 工 中 采用 的 消 除夹 紧
度 前角 后 角
（ ） 工 件 刚 性 差 切 削 过 程 中 机 床 振 动 及 切 削 要 ２
角 加工 类 别、 、
粗 加 工
素不合适 产 生 变形 薄壁 工 件 刚性 差 ，受机 床 振 动
等因素造 成 加工 薄 壁 钛合 金 材 料工 件 时 ，不 合 适 的 切削速度 使切削过 程 中产 生振动 ，引起变形 。
义更大 。
径 的气膜孑 加 工 ，并 将 每一 个试 片 上 的 １ Ｌ ０～ｌ 气 ２个 膜孔进 行重 熔 层 厚 度 检 查 ，对 检 查 结 果 进 行 比较 。 由重熔 层平均 厚度值 分析 可得 ，试片 号 ｌ和 ３分别 为 ４ ． ｍｍ、４ ． ｒｍ孑 的 理想 参 数 组 合 ，同时 也是 正 ，３ ｏ ，５ ０ ａ Ｌ
ｍ
重 熔 层 平 均 厚 度 孔 径 尺 寸
／ ｍ
１
２ ３
４
４
６ ８
８
１ ０
６ ８
６
２ ０
１ ８ ２ ０
１ ８
４ ０
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ｌ Ｏ
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ｌ ／１ ／ ｌ ２ ／１ ／ ／ ／ ２ ／ ５ ９ ２ ／ ３ ０ ０ １ ／８ Ｏ １
四 、结论
（ ） 该 试 验 采 用 两 种 不 同 型 号 机 床 进 行 正 交 试 １
艺参数 ，有效 控制 了 电火 花打 孔加 工 重熔 层 的厚 度 ，
保 证 了 发 动 机 涡 轮 叶 片 气 膜 孔 加 工 质 量 ，并 且 在 工
程 上 获 得 应 用 。ＭＷ
验 ，不 同设备 对 气 膜孔 加工 产 生 的重 熔 层 的 影 响 因
变 形 的夹 具 设 计 不 当 ；加 工 后 又 不 注 重 尺 寸 稳 定 性
来自百度文库
的工艺措 施 ；薄 壁 钛 合 金工 件 加 工 最 大 的瓶 颈 是 材
料难 加工 、尺寸 精 度 及 形位 公 差 要 求 高 、壁 薄 易 变
形 ，影 响加工 变 形 因素 有很 多 ，主要 体 现 以下 几 个
１ ９ ０．
１ １ ４． ｉ．５ １７
ｌ ２
４ ３ ， ０．
卸 ． ５
利 用 上 述 ４种 参 数 分 别 在 ４个 试 片 上 进 行 两 种 孔
（ ） 单一 因素 （ 数 ） 对 重熔 层 厚度 的影 响 为 ２ 参 非线性 ，组合 因素 （ 数 ）对 重熔 层 厚 度 的影 响 意 参
（ ） 试验结 论 验 证 了正 交 试验 对 某 发 动 机 高 涡 ３
叶片气 膜孔 电火花 加工工 艺 参 数 的优 化具 有 可行 性 ，
交试验优 选 的 两 组最 优 水 平 组 合 ，该 结论 验 证 了 正
交试验 的理论 结果 。
符 合工艺 要求 。
通 过 试 验 和 验 证 ，确 定 了 电 火 花 打 孑 优 化 的 工 Ｌ
。
ｎ ０
角 角 ＾
圆 弧
ｒ。
宽
３— ｌ ５ Ｏ～１ ４ ３ Ｏ～ ｌ～１５ ２ ５ ０ ４ ． Ｏ １ Ｏ
材 料 的导 热 系数小 于不锈 钢 和高 温合 金 的导热 系 数 ，
散热 条件 差分 别 是 铁 和 铝 的 １４和 １ １ ，使 切 削 区 ／ ／６
１ 合 金 薄 壁 工 件 ／ －难 点 及 原 因分 析 ．钛 ｊｒ ￣
传统 的 钛 合 金 薄 壁 工 件 加 工 不 注 重 刀 具 材 料 、
（ 稿 日期 ：２ １０ ０ ） 收 ０ １８２
参 ～ 露
轰 ２ ５
工 的刀尖 附近 应 力集 中 ，造 成 刀具 磨 损 崩 刃 ，造成
工件 变形 。
表 ２ 薄壁 钛 合 金 工件 加 工 刀具 角 度 推荐 值
主 偏 副偏 刃倾 刀 尖 韧 带
３ ３ ８／ ／１ ／ｌ ／ ５ ６ ２ ／ ８ ／ ／ ２１ ７ ８ １ ／１ ／ ２ ｌ Ｉ ／Ｉ ／Ｉ ／１ ／ ６／ ２ Ｏ １ ０ ／ｌ ／１ ／１ １ Ｏ ｉ ０ ０ ２ ／１ ／ｉ ／ ８ ４ ３ ５
１ ／１ ／ 】 ３ １ ０ ／ 】 ３ ４ ３ ３ ３ １ ／】 ／１ ／ ８ １ ／１ ／１ ／１
温度 迅速 上 升 ，积 于 切 削刃 附近 不 易 散 发 ，造 成 加
表 ５ 叶 片 气 膜 孑重 熔 层 检 查 结 果 Ｌ
试 片 号 电流 脉 冲宽 度 脉 冲问 隔 伺 服 进 给 检查 孑 数 Ｌ
／ Ａ ／Ｌ Ｌ Ｓ （％ ） 小
气 膜 孔 重 熔 层 检 查 结 果／
方面。
易保证 加工 质 量 ，使 丁 件废 品率 及 加 工 成本 居高 不
下 ，丁 件加工 变形 一 困扰 技术 人 员及 加 工操 作 者 。 直
本文通 过加 工 摸 索 ．总结 出解 决 钛 合 金 薄壁 工 件 切
削加工 变形 的工艺控 制方法 。
（ ）工 件壁 薄切 削 热 的 产生 引 起 变形 钛 合 金 １
解决钛 合 金薄壁 工 件切 削加工 变形 的 工 艺
北 方光 电股 份 有 限公 司 技 术 中心 工 艺 研 究 所 （ 西西安 陕 ７０ ４ ） １０ ３ 张利 军 李 时威
存机 械 制 造业 巾 ，钛 合 金 材 料 具 有其 他 金 属 材
料无法拥 有 的特 点 ：比强 度 高 ，热 强 性 高 ，抗 蚀 性 好 ；合金 密度 仅 为钢 的 ５ ％ ，因此 利 朋 钛合 金材 料 ８ 做成 的薄壁壳体 结构 件 ，将 成 为 国防产 品通用 工件 。 由于工 件壁 薄 ，加 工 容 易 变形 ，径 向 夹 紧 力使 工 件 产生弹性 变 形 ，刀 具 磨 损快 使 加 ｒ尺 寸 不 稳 定 ，不 切 削要 素 的 选 择 ，使 加 工 刀 具 磨 损 快 ，变 形 增 大 ； 仅采 用单 一 的 车 削加 工 工 艺 ，而 不 是遵 循 逐 渐 循 环 的消除加 工 应 力 工 艺技 术 ；加 工 中 采用 的 消 除夹 紧
度 前角 后 角
（ ） 工 件 刚 性 差 切 削 过 程 中 机 床 振 动 及 切 削 要 ２
角 加工 类 别、 、
粗 加 工
素不合适 产 生 变形 薄壁 工 件 刚性 差 ，受机 床 振 动
等因素造 成 加工 薄 壁 钛合 金 材 料工 件 时 ，不 合 适 的 切削速度 使切削过 程 中产 生振动 ，引起变形 。
义更大 。
径 的气膜孑 加 工 ，并 将 每一 个试 片 上 的 １ Ｌ ０～ｌ 气 ２个 膜孔进 行重 熔 层 厚 度 检 查 ，对 检 查 结 果 进 行 比较 。 由重熔 层平均 厚度值 分析 可得 ，试片 号 ｌ和 ３分别 为 ４ ． ｍｍ、４ ． ｒｍ孑 的 理想 参 数 组 合 ，同时 也是 正 ，３ ｏ ，５ ０ ａ Ｌ
ｍ
重 熔 层 平 均 厚 度 孔 径 尺 寸
／ ｍ
１
２ ３
４
４
６ ８
８
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四 、结论
（ ） 该 试 验 采 用 两 种 不 同 型 号 机 床 进 行 正 交 试 １
艺参数 ，有效 控制 了 电火 花打 孔加 工 重熔 层 的厚 度 ，
保 证 了 发 动 机 涡 轮 叶 片 气 膜 孔 加 工 质 量 ，并 且 在 工
程 上 获 得 应 用 。ＭＷ
验 ，不 同设备 对 气 膜孔 加工 产 生 的重 熔 层 的 影 响 因
变 形 的夹 具 设 计 不 当 ；加 工 后 又 不 注 重 尺 寸 稳 定 性
来自百度文库
的工艺措 施 ；薄 壁 钛 合 金工 件 加 工 最 大 的瓶 颈 是 材
料难 加工 、尺寸 精 度 及 形位 公 差 要 求 高 、壁 薄 易 变
形 ，影 响加工 变 形 因素 有很 多 ，主要 体 现 以下 几 个
１ ９ ０．
１ １ ４． ｉ．５ １７
ｌ ２
４ ３ ， ０．
卸 ． ５
利 用 上 述 ４种 参 数 分 别 在 ４个 试 片 上 进 行 两 种 孔
（ ） 单一 因素 （ 数 ） 对 重熔 层 厚度 的影 响 为 ２ 参 非线性 ，组合 因素 （ 数 ）对 重熔 层 厚 度 的影 响 意 参
（ ） 试验结 论 验 证 了正 交 试验 对 某 发 动 机 高 涡 ３
叶片气 膜孔 电火花 加工工 艺 参 数 的优 化具 有 可行 性 ，
交试验优 选 的 两 组最 优 水 平 组 合 ，该 结论 验 证 了 正
交试验 的理论 结果 。
符 合工艺 要求 。
通 过 试 验 和 验 证 ，确 定 了 电 火 花 打 孑 优 化 的 工 Ｌ
。
ｎ ０
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圆 弧
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宽
３— ｌ ５ Ｏ～１ ４ ３ Ｏ～ ｌ～１５ ２ ５ ０ ４ ． Ｏ １ Ｏ
材 料 的导 热 系数小 于不锈 钢 和高 温合 金 的导热 系 数 ，
散热 条件 差分 别 是 铁 和 铝 的 １４和 １ １ ，使 切 削 区 ／ ／６
１ 合 金 薄 壁 工 件 ／ －难 点 及 原 因分 析 ．钛 ｊｒ ￣
传统 的 钛 合 金 薄 壁 工 件 加 工 不 注 重 刀 具 材 料 、