本發(fā)明涉及航空發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)加工技術(shù)領(lǐng)域，特別地，涉及一種鈦合金零件的異形深槽加工方法。

背景技術(shù)：

新一代航空發(fā)動(dòng)機(jī)性能要求越來(lái)越高，零件結(jié)構(gòu)和型面越來(lái)越復(fù)雜，鈦合金機(jī)匣型腔加工一直是科研生產(chǎn)的一大難點(diǎn)，tc4鈦合金材質(zhì)輕，密度僅為普通鋼的60％，強(qiáng)度卻超出許多合金鋼，可制出單位強(qiáng)度高、剛性好的零部件，所以大量的飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)件采用了鈦合金，但是其熔點(diǎn)較高，為1720攝氏度；具有塑性高、易于加工變形，且導(dǎo)熱系數(shù)小、彈性模量低，化學(xué)活性高以及機(jī)械加工困難等特點(diǎn)。在對(duì)鈦合金零件進(jìn)行深槽加工時(shí)，數(shù)控刀具往往會(huì)出現(xiàn)較大的讓刀現(xiàn)象，無(wú)法保證零件尺寸公差要求，且刀具磨損快，打刀現(xiàn)象嚴(yán)重，以至嚴(yán)重影響到科研生產(chǎn)的進(jìn)度。

某型航空發(fā)動(dòng)機(jī)的鈦合金零件，零件的深槽與零件軸線(xiàn)成5.5度夾角，在德國(guó)哈默公司五軸立式數(shù)控銑床c40u上加工，該設(shè)備為3加2結(jié)構(gòu)，x軸、y軸、z軸三個(gè)移動(dòng)，a轉(zhuǎn)臺(tái)和c轉(zhuǎn)臺(tái)兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)，可對(duì)除支靠面以外的五個(gè)面進(jìn)行加工。零件進(jìn)氣機(jī)匣內(nèi)環(huán)周邊有18處支板，包括15處小支板，3處大支板，每個(gè)小支板中間有兩處窄槽，一處梯形槽長(zhǎng)15.2mm+0.04mm，寬為3.5mm至5.2mm+0.04mm，深25mm；一處長(zhǎng)方形槽長(zhǎng)10mm+0.04mm，寬5.4mm+0.04mm，深25mm，轉(zhuǎn)角為4-r1.5+0.05，零件材料為tc4，槽窄而且深，且公差小，加工難度大。

使用直徑為φ3數(shù)控銑刀切削刃的長(zhǎng)度必須大于25mm，刀具直徑小而且長(zhǎng)，總長(zhǎng)徑比達(dá)到12：1，長(zhǎng)徑比大于10倍的小直徑銑刀在進(jìn)行難加工材料銑削時(shí)，銑刀剛性很差，加工過(guò)程中易出現(xiàn)振刀、斷刀的現(xiàn)象，零件表面出現(xiàn)較明顯的振刀紋，所以切削深度一般控制在刀具直徑的1/5以?xún)?nèi)，以減小銑削力，并通過(guò)降低切削用量來(lái)控制銑刀切削過(guò)程中的打刀和振動(dòng)現(xiàn)象，而鈦合金塑性好，機(jī)械加工過(guò)程中不易脫屑，需要較大的銑削力，而深槽加工過(guò)程中的切削熱又易加劇刀具的磨損，使得刀具消耗大，零件加工周期長(zhǎng)，加工效率很低。

大支板深槽采用φ6合金銑刀對(duì)型腔進(jìn)行粗加工，φ4合金銑刀進(jìn)行精加工，槽深25mm，粗加工深度每層銑削1.2mm，需要切削21層，銑刀的切削用量為s1200,f35，加工一個(gè)支板需要240分鐘，且每個(gè)支板需要更換一把數(shù)銑銑刀。

小支板深槽采用φ3合金銑刀對(duì)型腔進(jìn)行粗加工，φ3合金銑刀進(jìn)行精加工，槽深25mm，粗加工深度每層銑削0.7mm，需要切削36層，銑刀的切削用量為s1500,f25，加工一個(gè)支板需要370分鐘，且每個(gè)支板需要更換一把數(shù)銑銑刀。

零件加工時(shí)間為105小時(shí)，φ6合金銑刀損耗3把，φ3合金銑刀損耗15把，消耗大量的成本，加工效率低下，嚴(yán)重影響到科研生產(chǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種鈦合金零件的異形深槽加工方法，以解決現(xiàn)有鈦合金零件的異形深槽加工，數(shù)控刀具損傷大、加工質(zhì)量差、加工效率低的技術(shù)問(wèn)題。

本發(fā)明提供一種鈦合金零件的異形深槽加工方法，包括以下步驟：a、針對(duì)待加工的鈦合金零件特性，對(duì)數(shù)控刀具的基體、涂層以及外形結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，以提高加工效率和加工精度；b、依據(jù)數(shù)控刀具切削狀態(tài)下軸向所承受的切削力遠(yuǎn)超徑向所承受的切削力的受力分析結(jié)構(gòu)和切削試驗(yàn)結(jié)構(gòu)，對(duì)異形深槽加工方法以及加工路線(xiàn)進(jìn)行改進(jìn)；c、準(zhǔn)備數(shù)控刀具，鈦合金零件安裝于數(shù)控機(jī)床，找正零點(diǎn)，進(jìn)行數(shù)控加工，得到帶異形深槽的鈦合金零件。

進(jìn)一步地，步驟a中數(shù)控刀具的基體改進(jìn)，具體為：采用主要針對(duì)難加工材料的優(yōu)質(zhì)鎢鈷類(lèi)硬質(zhì)合金作為數(shù)控刀具的基體，硬度選用大于或等于p15值，耐磨性選用大于或等于m20值，以使得基體不但具有高硬度，而且具有韌性和抗沖擊性，加工鈦合金零件時(shí)不易產(chǎn)生崩刃和折斷現(xiàn)象。

進(jìn)一步地，步驟a中數(shù)控刀具的涂層改進(jìn)，具體為：在數(shù)控刀具表面設(shè)置耐磨的tic化學(xué)涂層，使得數(shù)控刀具表面具有高耐磨性和紅硬性，在1000℃以上的高溫環(huán)境下依然保持高硬度，從而提高數(shù)控刀具的切削速度，切削速度提高至20m/min～40m/min。

進(jìn)一步地，步驟a中數(shù)控刀具的外形結(jié)構(gòu)改進(jìn)為改進(jìn)銑刀結(jié)構(gòu)，具體為：采用刀柄徑向尺寸大于刀刃徑向尺寸的粗柄結(jié)構(gòu)，由30度錐度從刀刃到刀柄進(jìn)行直徑過(guò)渡；粗加工銑刀的長(zhǎng)徑比為7：1，使得粗加工銑刀剛度提高一倍，加工顫動(dòng)減小，鈦合金零件的待加工異形深槽內(nèi)壁無(wú)振紋，保證鈦合金零件表面的粗糙度。

進(jìn)一步地，粗加工銑刀螺旋角由標(biāo)準(zhǔn)的30度改為20度，粗加工銑刀的前角變大，刃口變厚，增加了粗加工銑刀的刃部剛性，提高了粗加工銑刀的剛性和容屑空間，減少了異形深槽的槽底因切屑擠壓而造成的打刀現(xiàn)象。

進(jìn)一步地，精加工銑刀螺旋角由標(biāo)準(zhǔn)的30度改為40度，改進(jìn)后的大螺旋角使精加工銑刀的刀刃始終保持在切削狀態(tài)，刃尾還未外伸時(shí)刃頭已經(jīng)再次切入，精加工銑刀始終沒(méi)有斷開(kāi)而脫離鈦合金零件，以使得加工過(guò)程平穩(wěn)，提高零件表面粗糙度；螺旋角加大也使精加工銑刀前角變小而變得更加鋒利，有利于保證槽型尺寸。

進(jìn)一步地，步驟b中加工方法的改進(jìn)，具體為：粗加工采用鉆削代替銑削，鉆削所受力為軸向力，以使粗加工銑刀能承受更大的切削力而不發(fā)生折斷和讓刀；鉆削方式采用啄鉆，每鉆2mm～4mm深度抬刀清除積留在孔底的切屑，以降低加工過(guò)程中的切削熱和避免擠斷粗加工銑刀的現(xiàn)象。

進(jìn)一步地，異形深槽的輪廓加工線(xiàn)路依次為：粗鉆、精鏜、擴(kuò)孔、鉸孔、鉆孔去除異形深槽中間余量、半精銑型腔以及精銑型腔。

進(jìn)一步地，異形深槽的槽深加工路線(xiàn)為：鉆頭垂直向下，用啄鉆的方法鉆到深度尺寸。

進(jìn)一步地，步驟c中的數(shù)控加工具體為：c1、粗鉆：采用合金鉆頭，以鉆削方式去除待加工異形深槽的四個(gè)轉(zhuǎn)角余量，使四個(gè)轉(zhuǎn)角的圓角保留至少0.1mm余量；c2、精鏜：采用鏜刀在四個(gè)轉(zhuǎn)角位置精鏜四個(gè)圓角，保證尺寸公差；為保證合金鏜刀的剛性，鏜刀刀桿伸出懸長(zhǎng)為5mm～9mm，鏜削深度為4mm～8mm；c3、埋鉆：采用合金埋鉆，埋削四個(gè)轉(zhuǎn)角，埋削深度為20mm～30mm，孔口的精鏜孔給埋鉆起到引導(dǎo)作用，從而避免發(fā)生顫動(dòng)和偏擺；c4、鉸削：采用合金鉸刀，鉸削四個(gè)轉(zhuǎn)角，鉸削深度為20mm～30mm，孔口精鏜孔給鉸削起到引導(dǎo)作用，從而避免發(fā)生顫動(dòng)和偏擺；c5、深槽粗鉆：為盡量多的去除鈦合金零件的異形深孔加工余量，采用合金鉆頭，繼續(xù)采用鉆削方式鉆孔，即相鄰兩孔相接，鉆削過(guò)程一邊有余量而另一邊沒(méi)有余量，以使鉆頭即能去除較多的余量又保證鉆削過(guò)程中鉆尖不會(huì)往空的一方發(fā)生飄逸；每鉆兩個(gè)孔之間的間距必須大于刀具的半徑且小于刀具直徑，兩孔間的間距選用1.5mm～3.5mm；c6、半精銑：去除粗加工后深槽周邊為鋸齒形狀突起高點(diǎn)部分，以保證精加工刀具受力的一致性；選用合金銑刀，周邊留至少0.3mm的余量；采用逆銑的方法加工，從異形深槽內(nèi)部切向表面，從而不會(huì)對(duì)刀尖造成損壞；c7、精銑：精銑加工余量為0.3mm，采用順銑方式，以保證異形深槽槽型的外形尺寸和槽壁的表面粗糙度要求，并避免刀具加工過(guò)程中發(fā)生拉刀和挖刀現(xiàn)象；順銑刀尖從鈦合金零件的表面切入，刀具在受力讓刀時(shí)不挖入鈦合金零件內(nèi)部而只朝空的一方避讓?zhuān)瑥亩ＷC槽型尺寸不會(huì)超差。

本發(fā)明具有以下有益效果：

本發(fā)明鈦合金零件的異形深槽加工方法，通過(guò)改進(jìn)數(shù)控銑刀的基體材質(zhì)和涂層，提高了刀具的紅硬性和耐磨性，從而提高了刀具加工過(guò)程中的切削速度，降低了刀具的每齒進(jìn)刀量，減少了刀具的折斷現(xiàn)象；通過(guò)改進(jìn)數(shù)控刀具的結(jié)構(gòu)，改變數(shù)控刀具的長(zhǎng)徑比，以提高數(shù)控刀具剛性，加工中減小了顫動(dòng)，零件深槽內(nèi)壁無(wú)振紋，能保證零件的表面粗糙度。通過(guò)優(yōu)化加工方法以及優(yōu)化工藝路線(xiàn)，使得加工時(shí)間得以縮減，提高了加工效率，提高了零件表面質(zhì)量，避免了挖刀現(xiàn)象。解決了鈦合金零件內(nèi)腔精密深槽加工尺寸控制及頻繁斷刀的問(wèn)題，保證了粗糙度要求，提高了加工效率，從而保證了新機(jī)研制的順利進(jìn)行，縮短了研制周期。避免了因槽型尺寸超差造成的零件報(bào)廢的現(xiàn)象，降低了大量的刀具消耗，節(jié)約了成本。開(kāi)拓了機(jī)匣鈦合金零件加工的新思路。

除了上面所描述的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)之外，本發(fā)明還有其它的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)。下面將參照?qǐng)D，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。

附圖說(shuō)明

構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分的附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中：

圖1是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的鈦合金零件的異形深槽加工方法的步驟流程框圖；

圖2是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的鉆頭受軸向力的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的鈦合金零件的異形深槽的輪廓示意圖；

圖4是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的轉(zhuǎn)角鉆削示意圖；

圖5是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的轉(zhuǎn)角精鏜示意圖；

圖6是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的轉(zhuǎn)角擴(kuò)孔示意圖；

圖7是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的轉(zhuǎn)角鉸孔示意圖；

圖8是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的鉆削深度加工路線(xiàn)示意圖；

圖9是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的半精銑示意圖；

圖10是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的精加工順銑路線(xiàn)示意圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，但是本發(fā)明可以由下述所限定和覆蓋的多種不同方式實(shí)施。

圖1是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的鈦合金零件的異形深槽加工方法的步驟流程框圖；圖2是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的鉆頭受軸向力的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的鈦合金零件的異形深槽的輪廓示意圖；圖4是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的轉(zhuǎn)角鉆削示意圖；圖5是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的轉(zhuǎn)角精鏜示意圖；圖6是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的轉(zhuǎn)角擴(kuò)孔示意圖；圖7是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的轉(zhuǎn)角鉸孔示意圖；圖8是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的鉆削深度加工路線(xiàn)示意圖；圖9是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的半精銑示意圖；圖10是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的精加工順銑路線(xiàn)示意圖。

如圖1所示，本實(shí)施例的鈦合金零件的異形深槽加工方法，包括以下步驟：a、針對(duì)待加工的鈦合金零件特性，對(duì)數(shù)控刀具的基體、涂層以及外形結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，以提高加工效率和加工精度；b、依據(jù)數(shù)控刀具切削狀態(tài)下軸向所承受的切削力遠(yuǎn)超徑向所承受的切削力的受力分析結(jié)構(gòu)和切削試驗(yàn)結(jié)構(gòu)，對(duì)異形深槽加工方法以及加工路線(xiàn)進(jìn)行改進(jìn)；c、準(zhǔn)備數(shù)控刀具，鈦合金零件安裝于數(shù)控機(jī)床，找正零點(diǎn)，進(jìn)行數(shù)控加工，得到帶異形深槽的鈦合金零件。本發(fā)明鈦合金零件的異形深槽加工方法，通過(guò)改進(jìn)數(shù)控銑刀的基體材質(zhì)和涂層，提高了刀具的紅硬性和耐磨性，從而提高了刀具加工過(guò)程中的切削速度，降低了刀具的每齒進(jìn)刀量，減少了刀具的折斷現(xiàn)象；通過(guò)改進(jìn)數(shù)控刀具的結(jié)構(gòu)，改變數(shù)控刀具的長(zhǎng)徑比，以提高數(shù)控刀具剛性，加工中減小了顫動(dòng)，零件深槽內(nèi)壁無(wú)振紋，能保證零件的表面粗糙度。通過(guò)優(yōu)化加工方法以及優(yōu)化工藝路線(xiàn)，使得加工時(shí)間得以縮減，提高了加工效率，提高了零件表面質(zhì)量，避免了挖刀現(xiàn)象。解決了鈦合金零件內(nèi)腔精密深槽加工尺寸控制及頻繁斷刀的問(wèn)題，保證了粗糙度要求，提高了加工效率，從而保證了新機(jī)研制的順利進(jìn)行，縮短了研制周期。避免了因槽型尺寸超差造成的零件報(bào)廢的現(xiàn)象，降低了大量的刀具消耗，節(jié)約了成本。開(kāi)拓了機(jī)匣鈦合金零件加工的新思路。

本實(shí)施例中，步驟a中數(shù)控刀具的基體改進(jìn)，具體為：采用主要針對(duì)難加工材料的優(yōu)質(zhì)鎢鈷類(lèi)硬質(zhì)合金作為數(shù)控刀具的基體。數(shù)控刀具的基體材料的硬度選用大于或等于p15值，數(shù)控刀具的基體材料的耐磨性選用大于或等于m20值，以使得基體不但具有高硬度，而且具有韌性和抗沖擊性，加工鈦合金零件時(shí)不易產(chǎn)生崩刃和折斷現(xiàn)象。

本實(shí)施例中，步驟a中數(shù)控刀具的涂層改進(jìn)，具體為：在數(shù)控刀具表面設(shè)置耐磨的tic化學(xué)涂層，使得數(shù)控刀具表面具有高耐磨性和紅硬性，在1000℃以上的高溫環(huán)境下依然保持高硬度，從而提高數(shù)控刀具的切削速度，切削速度提高至20m/min～40m/min。

本實(shí)施例中，步驟a中數(shù)控刀具的外形結(jié)構(gòu)改進(jìn)為改進(jìn)銑刀結(jié)構(gòu)，具體為：采用刀柄徑向尺寸大于刀刃徑向尺寸的粗柄結(jié)構(gòu)，由30度錐度從刀刃到刀柄進(jìn)行直徑過(guò)渡；粗加工銑刀的長(zhǎng)徑比為7：1，使得粗加工銑刀剛度提高一倍，加工顫動(dòng)減小，鈦合金零件的待加工異形深槽內(nèi)壁無(wú)振紋，保證鈦合金零件表面的粗糙度。

本實(shí)施例中，粗加工銑刀螺旋角由標(biāo)準(zhǔn)的30度改為20度，粗加工銑刀的前角變大，刃口變厚，增加了粗加工銑刀的刃部剛性，提高了粗加工銑刀的剛性和容屑空間，減少了異形深槽的槽底因切屑擠壓而造成的打刀現(xiàn)象。

本實(shí)施例中，精加工銑刀螺旋角由標(biāo)準(zhǔn)的30度改為40度，改進(jìn)后的大螺旋角使精加工銑刀的刀刃始終保持在切削狀態(tài)，刃尾還未外伸時(shí)刃頭已經(jīng)再次切入，精加工銑刀始終沒(méi)有斷開(kāi)而脫離鈦合金零件，以使得加工過(guò)程平穩(wěn)，提高零件表面粗糙度。螺旋角加大也使精加工銑刀前角變小而變得更加鋒利，有利于保證槽型尺寸。

如圖1和圖2所示，本實(shí)施例中，步驟b中加工方法的改進(jìn)，具體為：粗加工采用鉆削代替銑削，鉆削所受力為軸向力，以使粗加工銑刀能承受更大的切削力而不發(fā)生折斷和讓刀。鉆削方式采用啄鉆，每鉆2mm～4mm深度抬刀清除積留在孔底的切屑，以降低加工過(guò)程中的切削熱和避免擠斷粗加工銑刀的現(xiàn)象。

如圖1、圖3、圖4、圖5、圖6、圖7、圖8、圖9和圖10所示，本實(shí)施例中，異形深槽的輪廓加工線(xiàn)路依次為：粗鉆、精鏜、擴(kuò)孔、鉸孔、鉆孔去除異形深槽中間余量、半精銑型腔以及精銑型腔。

本實(shí)施例中，異形深槽的槽深加工路線(xiàn)為：鉆頭垂直向下，用啄鉆的方法鉆到深度尺寸。

本實(shí)施例中，步驟c中的數(shù)控加工具體為：c1、粗鉆：采用合金鉆頭，以鉆削方式去除待加工異形深槽的四個(gè)轉(zhuǎn)角余量，使四個(gè)轉(zhuǎn)角的圓角保留至少0.1mm余量，如圖4所示。c2、精鏜：采用鏜刀在四個(gè)轉(zhuǎn)角位置精鏜四個(gè)圓角，保證尺寸公差；為保證合金鏜刀的剛性，鏜刀刀桿伸出懸長(zhǎng)為5mm～9mm，鏜削深度為4mm～8mm，如圖5所示。c3、埋鉆：采用合金埋鉆，埋削四個(gè)轉(zhuǎn)角，埋削深度為20mm～30mm，孔口的精鏜孔給埋鉆起到引導(dǎo)作用，從而避免發(fā)生顫動(dòng)和偏擺，如圖6所示。c4、鉸削：采用合金鉸刀，鉸削四個(gè)轉(zhuǎn)角，鉸削深度為20mm～30mm，孔口精鏜孔給鉸削起到引導(dǎo)作用，從而避免發(fā)生顫動(dòng)和偏擺，如圖7所示。c5、深槽粗鉆：為盡量多的去除鈦合金零件的異形深孔加工余量，采用合金鉆頭，繼續(xù)采用鉆削方式鉆孔，即相鄰兩孔相接，鉆削過(guò)程一邊有余量而另一邊沒(méi)有余量，以使鉆頭即能去除較多的余量又保證鉆削過(guò)程中鉆尖不會(huì)往空的一方發(fā)生飄逸；每鉆兩個(gè)孔之間的間距必須大于刀具的半徑且小于刀具直徑，兩孔間的間距選用1.5mm～3.5mm，如圖8所示。c6、半精銑：去除粗加工后深槽周邊為鋸齒形狀突起高點(diǎn)部分，以保證精加工刀具受力的一致性；選用合金銑刀，周邊留至少0.3mm的余量；采用逆銑的方法加工，從異形深槽內(nèi)部切向表面，從而不會(huì)對(duì)刀尖造成損壞，如圖9所示。c7、精銑：精銑加工余量為0.3mm，采用順銑方式，以保證異形深槽槽型的外形尺寸和槽壁的表面粗糙度要求，并避免刀具加工過(guò)程中發(fā)生拉刀和挖刀現(xiàn)象；順銑刀尖從鈦合金零件的表面切入，刀具在受力讓刀時(shí)不挖入鈦合金零件內(nèi)部而只朝空的一方避讓?zhuān)瑥亩ＷC槽型尺寸不會(huì)超差，如圖10所示。

實(shí)施時(shí)，提供一種鈦合金零件的異形深槽加工方法，具體包括以下步驟：

1、數(shù)控刀具改進(jìn)

1.1、數(shù)控刀具基體及涂層改進(jìn)

鈦合金導(dǎo)熱系數(shù)低，韌性好，具有一定的粘性，刀具加工過(guò)程中不易脫屑，零件表面易產(chǎn)生硬化層，致使數(shù)控銑刀與鈦合金材料摩擦系數(shù)較大，容易在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生較大的切削熱，普通合金銑刀在切削溫度900度以上紅硬性會(huì)急劇下降，出現(xiàn)后刀面急劇磨損，刀具壽命較短，只能在較低的切削速度20m/min下進(jìn)行加工。本發(fā)明在刀具材質(zhì)上選用了主要針對(duì)難加工材料的優(yōu)質(zhì)鎢鈷類(lèi)硬質(zhì)合金，硬度和耐磨性分別選用為p15和m20值，其不但具有較高的硬度，而且基體有一定的韌性和抗沖擊性，在加工較硬材料時(shí)不易產(chǎn)生崩刃和折斷現(xiàn)象。同時(shí)對(duì)刀具表面進(jìn)行耐磨的tic化學(xué)涂層，使銑刀表層有很高耐磨性和紅硬性，在1000攝氏度以上依然保持較高的硬度，從而可以提高刀具的切削速度，切削速度可以從10m/min提高到30m/min，進(jìn)而提高了加工效率。

1.2、數(shù)控刀具外形結(jié)構(gòu)改進(jìn)

標(biāo)準(zhǔn)刀具為直柄合金銑刀，刀具柄部和刃部直徑相同，刀具長(zhǎng)徑比較大，為12：1，剛性很差，加工中產(chǎn)生顫動(dòng)，使零件斜槽內(nèi)壁產(chǎn)生振紋，無(wú)法保證零件1.6的表面粗糙度。首件加工共打斷20把合金銑刀，槽壁挖刀現(xiàn)象嚴(yán)重。

改進(jìn)銑刀結(jié)構(gòu)：

(1)由直柄結(jié)構(gòu)改為粗柄結(jié)構(gòu)，由30度錐度從刀刃到柄部進(jìn)行直徑過(guò)渡，φ3的合金銑刀由30度錐度延伸到柄部，該刀具柄部直徑達(dá)到φ6，刀具長(zhǎng)徑比減小為7：1，剛性較之前提高了一倍，加工中減小了顫動(dòng)，零件深槽內(nèi)壁無(wú)振紋，能保證零件1.6的表面粗糙度。

(2)為提高粗加工銑刀的剛性和容屑空間，銑刀螺旋角由標(biāo)準(zhǔn)的30度改為20度，刀具的前角變大，刃口變厚，增加了銑刀的刃部剛性，較直的螺旋角擴(kuò)大了銑刀容屑槽的容屑空間，減少了槽底因切屑擠壓而造成的打刀現(xiàn)象。

(3)精加工主要以保證尺寸和表面粗糙度為主，所以精加工銑刀螺旋角由標(biāo)準(zhǔn)的30度改為40度，較大的螺旋角使刀具刀刃始終保持在切削狀態(tài)，刃尾還沒(méi)有出來(lái)刃頭已經(jīng)切入，沒(méi)有斷開(kāi)，所以加工過(guò)程非常平穩(wěn)，提高了零件表面粗糙度。螺旋角加大也使刀具前角變小，變得更加鋒利，有利于保證槽型尺寸。

2、加工方法改進(jìn)

長(zhǎng)徑比大于10倍的銑刀在加工鈦合金深槽時(shí)圍繞輪廓進(jìn)行銑削，受的是徑向力，較小直徑的刀具承受一定的徑向力后易發(fā)生折斷和讓刀現(xiàn)象，不利于保證零件質(zhì)量和高效加工，根據(jù)數(shù)控刀具在的受力分析和切削實(shí)驗(yàn)，刀具在切削狀態(tài)下軸向所承受的切削力遠(yuǎn)超過(guò)徑向所承受的切削力，所以選擇從優(yōu)化加工路線(xiàn)來(lái)提高零件加工效率，如圖2所示。

粗加工采用鉆削代替銑削，鉆削所受為軸向力，刀具可以承受較大的切削力而不發(fā)生折斷和讓刀，而且鉆削方式采用啄鉆，每鉆3mm深抬刀清除積留在孔底切屑，以降低加工過(guò)程中的切削熱和避免擠斷銑刀現(xiàn)象。

2.1、針對(duì)精密深槽優(yōu)化加工方法，來(lái)保證產(chǎn)品質(zhì)量、提高加工效率。

2.2、槽寬4mm的深槽加工(如圖3所示)：

原輪廓加工路線(xiàn)：深槽型面粗銑——深槽型面精銑

本發(fā)明輪廓加工路線(xiàn)：4-r1.55粗鉆---4-r1.5+0.025精鏜---4-r1.5+0.025擴(kuò)孔---4-r1.5+0.025鉸孔---鉆孔去除深槽中間余量---半精銑型腔---精銑型腔

原槽深加工路線(xiàn)：銑刀螺旋傾斜向下，圍繞深槽內(nèi)腔逐步銑削到深度尺寸。

本發(fā)明槽深加工路線(xiàn)：鉆頭垂直向下，用啄鉆的方法鉆到深度尺寸。

工步一、4-r1.5+0.025粗鉆：

用直徑為φ2.8的合金鉆頭，以鉆削方式去除4個(gè)轉(zhuǎn)角余量，使4處r1.5+0.025圓角保留0.1mm余量。

工步二、4-r1.5+0.025精鏜：

用鏜刀在處精鏜4個(gè)圓角，保證r1.5+0.025的尺寸公差，為保證φ3合金鏜刀剛性，鏜刀刀桿伸出懸長(zhǎng)為7mm，鏜削深度為6mm。

工步三、4-r1.5+0.025埋鉆：

用直徑為φ2.9的合金埋鉆，埋削轉(zhuǎn)角4處r1.5，埋削深度為25mm，孔口6mm深的φ3精鏜孔給埋鉆起到了引導(dǎo)作用，不會(huì)發(fā)生顫動(dòng)和偏擺。

工步四、4-r1.5+0.025鉸削：

用直徑為φ3+0.05的合金絞刀，鉸削轉(zhuǎn)角4處r1.5，鉸削深度為25mm，孔口6mm深的φ3精鏜孔給鉸起到了引導(dǎo)作用，不會(huì)發(fā)生顫動(dòng)和偏擺。

工步五、4x36深槽粗鉆：

為盡量多的去除零件加工余量，采用了φ3.6的合金鉆頭，斷續(xù)鉆削方式，即相鄰兩孔沒(méi)有完全隔開(kāi)，而是兩孔相接，鉆削過(guò)程一邊有余量一邊沒(méi)有余量，為使鉆頭即能去除較多的余量又可以保證鉆削過(guò)程中鉆尖不會(huì)往空的一方發(fā)生飄移，每鉆兩個(gè)孔之間的間距必須大于刀具的半徑且小于刀具直徑，所以?xún)煽组g間距選用2.5mm。

鉆削加工由于刀具是軸向受力，切削性能得到大幅提高，鉆頭的切削用量為s2000,f70，深度方向每個(gè)孔加工采用了啄鉆方式，即每鉆2mm深以g00快速抬刀出孔口，以清除孔內(nèi)積留的鐵屑和降低刀具上的切削熱，一個(gè)槽的粗加工時(shí)間為15分鐘，一個(gè)支板的余量去除時(shí)間僅30分鐘，粗加工效率得到大幅提高。

工步六、半精銑：

由于余量不均勻，半精銑主要去除粗加工后深槽周邊為鋸齒形狀突起高點(diǎn)部分，保證精加工刀具受力的一致性，選用φ3.5合金銑刀，周邊留0.3mm余量，因?yàn)樯畈蹆?nèi)壁表面凹凸不平，順銑的刀尖是從深槽表面切入零件內(nèi)部，順銑刀尖容易在高低點(diǎn)處崩齒，所以采用了逆銑的方法加工，逆銑加工方式刀具是從零件內(nèi)部切向表面(外部)，不會(huì)對(duì)刀尖造成損壞。

工步七、精銑：

精銑的加工余量為0.3mm，須保證槽型4x36的外形尺寸和槽壁1.6的表面粗糙度要求，為避免刀具加工過(guò)程中發(fā)生拉刀和挖刀現(xiàn)象，影響4x36槽外形尺寸，加工方式采用了順銑，順銑刀尖是從零件表面切入，刀具在受力讓刀時(shí)不會(huì)挖入零件內(nèi)部，只會(huì)朝空的一方避讓?zhuān)ＷC槽型尺寸不會(huì)超差。

工藝化后的效果：

通過(guò)改進(jìn)數(shù)控銑刀的基體材質(zhì)和涂層，提高了刀具的紅硬性和耐磨性，從而提高了刀具加工過(guò)程中的切削速度，降低了刀具的每齒進(jìn)刀量，減少了刀具的折斷現(xiàn)象。通過(guò)改進(jìn)數(shù)控銑刀的結(jié)構(gòu)，刀具長(zhǎng)徑比由12：1減小為7：1，剛性較之前提高了一倍，加工中減小了顫動(dòng)，零件深槽內(nèi)壁無(wú)振紋，能保證零件1.6的表面粗糙度。通過(guò)優(yōu)化工藝路線(xiàn)，粗加工采用鉆削代替銑削，每個(gè)支板的加工時(shí)間由370分鐘降為30分鐘，提高12倍的加工效率。采用精鏜的方式保證了4-r1.5+0.025圓角的尺寸，精加工采用順銑的方式提高了零件表面質(zhì)量，避免了挖刀現(xiàn)象。

本發(fā)明鈦合金零件的異形深槽加工方法，解決了機(jī)匣內(nèi)腔精密深槽加工尺寸控制及頻繁斷刀的問(wèn)題，保證了1.6的粗糙度要求，加工效率提高了12倍，從而保證了新機(jī)研制的順利進(jìn)行，縮短了研制周期。避免了因槽型尺寸超差造成的零件報(bào)廢的現(xiàn)象，降低了大量的刀具消耗，節(jié)約了公司成本。開(kāi)拓了機(jī)匣加工的新思路，目前應(yīng)用于在研的兩個(gè)機(jī)種，在制的一個(gè)機(jī)種上，同樣取得了很好的效果。

數(shù)控機(jī)床加工步驟：

1、準(zhǔn)備數(shù)控刀具。

2、把零件安裝與五軸數(shù)控機(jī)床，找正g54零點(diǎn)。

3、編制數(shù)控程序。

4、數(shù)控程序輸入數(shù)控機(jī)床進(jìn)行加工。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。