钛合金管件机械加工论文

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近年来，钛合金材料已广泛应用于航空航天等各个领域。钛合金材料的密度是45号钢的60%，但强度远远超过钢的强度，具有良好的机械性能、韧性和抗腐蚀性能，特别适合制造承受巨大应力的零部件，比如用钛合金管件组焊而成的骨架具有重量轻、强度优异和断裂韧性高的优点。

1钛合金材料的机械性能

钛合金材料导热系数只有45号钢的1/5-1/7，故切削产生的热量在切削区和切削刃附近的小范围内不易散出，造成局部切削温度过高，易造成工件被灼伤，使刀具材料软化，加快刀具磨损，容易发生粘结、崩刃现象。机械加工的热量会使表面被氧化、氮化和碳化而变黑，形成的氧化物硬度都非常高。因此，在加工中应注意速度不能太快，稍不注意温度就会升高，极易造成切削加工特别困难。

2管件的装夹方法

管件为圆弧状，与机床加工台面接触时为线性接触，装夹不牢固。故在加工装夹时，底部采用V形垫铁、上部采用弧形工装压紧固定好管件进行加工，见图1所示。

3管件相贯线端口的数控加工及编程

管件两端口的相贯线为不规则曲面结构，且两端及管件上的其他结构具有相对位置关系要求，例如图2所示管件，这些管件的结构较为复杂，采用普通的加工方法加工不便且精度难以保证，为了提高加工效率，提高加工精度，采用具备四轴加工功能的定梁龙门加工中心完成。将管件的3D模型图调整成竖直方向，利用MasterCAM软件进行自动编程，见图3所示。

4机械加工工艺参数

机械加工钛合金一般选用硬质合金刀具或YT类刀具，也可以采用具有良好的抗积屑瘤性和抗塑性变形性的PVD涂层刀具；同时，优化了转速、进给量、进给速度等加工工艺参数。机械加工钛合金管件的两相贯线端口时，采用硬质合金R5球头铣刀加工一端口，再旋转180°加工另一曲面端口，工艺参数为：加工转速S2000转/min、Z向进给量50mm/min、X和Y向进给量1500mm/min、切削量0.3mm，加工效果良好，加工后的管件见图4所示。机械加工钛合金径向上的孔或缺口时，采用硬质合金立铣刀加工，加工参数为：加工转速S300转/min、Z向进给量30mm/min、X和Y向进给量300mm/min、切削量0.5mm，加工效果良好。

5结论

通过上述一系列的工艺方法，实现了钛合金管件相贯线曲面端口的机械加工，提高了机械加工的效率，解决了激光切割加工管件造成端口氧化和精度差的问题，保证了加工质量和加工精度。

参考文献：

[1]刘钢，武永，王建珑，苑世剑，王凯.钛合金管件高压气胀成形工艺研究进展[J].精密成形工程，2016，8（05）：35-40.

[2]吉卫喜，李小兵，贾继勇.钛合金管件焊缝射线探伤图像识别与数据分析[J].中国机械工程，2013，24（19）：2597-2601.

作者:赵跃俊 单位:江苏自动化研究所