通過對高精密鈦合金零件圖樣的仔細(xì)研究，確定了加工方案和工藝參數(shù)，利用現(xiàn)有的普通車床設(shè)備，最終順利完成了零件的加工，實(shí)現(xiàn)了在車床上完成只有磨床才能達(dá)到的加工精度要求。
1.加工難點(diǎn)分析
有一批來自某光機(jī)所的生產(chǎn)任務(wù)，該任務(wù)無論在加工材料、還是在加工精度上，都是一種全新的挑戰(zhàn)，其中凸透鏡旋轉(zhuǎn)軸(見圖1)的加工存在以下難題：
(1)凸透鏡旋轉(zhuǎn)軸采用的是鈦合金材料，由于其強(qiáng)度大、硬度高，加工時(shí)極易產(chǎn)生表面硬化層，而且材料導(dǎo)熱系數(shù)小、彈性模量小，切削時(shí)加工表面的回彈量很大，造成刀具后刀面的劇烈摩擦、粘附和粘結(jié)磨損。
(2)在保證外形加工精度的同時(shí)， 零件兩端同軸度要求0.006mm，這對于現(xiàn)有機(jī)床來說，幾乎是難以達(dá)到的。因?yàn)楝F(xiàn)有機(jī)床在啟動(dòng)后，自身主軸跳動(dòng)已>0.01mm，在這樣的機(jī)床上完成加工任務(wù)難度可想而知。
(3)零件外形和孔的尺寸精度要求都非常高，分別為0.005mm和0.01mm，要求表面粗糙度值Ra=0.8μm。正常情況下需要在磨床上加工才能實(shí)現(xiàn)該圖樣要求。由于分廠內(nèi)沒有磨床設(shè)備進(jìn)行精密加工，于是該任務(wù)必須由車床來完成。加工前首先對圖樣進(jìn)行了仔細(xì)的研究，分析了多種加工方案，最終決定采取如下方法進(jìn)行加工。
圖1
2.工藝參數(shù)的選擇
根據(jù)鈦合金材料特性，優(yōu)選強(qiáng)度性能高、耐磨損性能較好、牌號為YW系列的刀具材料進(jìn)行加工。
(1)刀具參數(shù)：選用主偏角為90°的正反外圓偏刀和橫槽車刀各一把。在保證刀具切削強(qiáng)度的同時(shí)，為減小切削阻力，防止材料在切削過程中過熱變形，刀具前角選擇較大的20°～25°。為避免刀具后刀面在切削過程中與零件表面的急劇摩擦、粘結(jié)，刀具后角選擇為5°～8°。
(2)切削參數(shù)：由于鈦合金材料導(dǎo)熱系數(shù)低、彈性模量小，加工過程中易產(chǎn)生粘結(jié)，所以在加工中切削參數(shù)值不易設(shè)置過大，主軸轉(zhuǎn)速選擇在350～500r/min，不宜過高。背吃刀量和進(jìn)給量粗車時(shí)選擇大一些，精車時(shí)選擇小一些。
3.加工工藝方法
(1)粗車：首先使用橫槽車刀將零件兩端外形進(jìn)行粗車(見圖2)，單邊留余量0.5mm。由于橫槽車刀切削過程中阻力小、易斷屑，所以使用橫槽刀對兩端外圖1形粗車效果較好。但由于鈦合金材料在加工中極易熱變形，所以在切削過程中必須使用切削液進(jìn)行充分冷卻。
圖2
(2)半精車：待零件徹底冷卻后，再使用90°外圓偏刀將零件的基準(zhǔn)外圓車出，通過軟爪夾持零件外形，利用微米杠桿表校正零件外形(見圖3)，使圓跳動(dòng)達(dá)到0.005mm以內(nèi)，對零件一頭進(jìn)行加工，不能一次加工到位，單邊留余量0.1～0.2mm。
圖3
(3)精車：①零件外形余量切除后，鉆孔、鏜孔，保證尺寸和精度要求。再次校正零件外形，保證尺寸精度在0.005mm以內(nèi)，精車外形留余量0.05mm。由于雙頂以兩端內(nèi)孔為定位基準(zhǔn)，且零件最終精車前的外形余量較小(0.05mm)，所以鉆孔和鏜孔與精車外形在一次裝夾找正中完成，并做好孔口倒角，為下一道雙頂工序做好準(zhǔn)備。②在機(jī)床上車一頂尖，將零件通過雙頂?shù)姆椒ǎ褂谜雌秾深^外形進(jìn)行精車(見圖4)，拋光零件外形，達(dá)到表面粗糙度值Ra=0.8μm的要求。
圖4
4.結(jié)語
采用此加工工藝方法，最終順利完成了零件的加工。通過檢測，零件各尺寸精度和形位公差均達(dá)到了設(shè)計(jì)圖樣要求。