鈦合金件內臺階面上圓弧槽的加工

■中船重工集團第七 七研究所九江分部（江西 332005）張木良

我公司生產某型號側閥體零件，該產品采用鈦合金材料TC4，其內孔臺階上有個半圓弧槽（見圖1），因凹圓弧面中心與零件中心不同軸，加工時分上下兩個1/4圓來車，此時應考慮切入角和切出角，避免刀桿與工件發生干涉，經畫圖得出切入角與橫向軸夾角為23°41′，用傳統的內孔球面刀不僅無法完成加工，且會有干涉現象發生。針對這種情況我們設計了一種刀桿，其剛性好且在加工時與上下1/4的半圓無干涉現象，適合各種與零件不同軸類型的半圓弧凹槽加工。

1.產品特點分析

該產品使用鈦合金材料，鈦合金比重比較小，強度和熱度高，具有抗海水和酸堿腐蝕等一系列優良的物理力學性能，被廣泛地應用于航空、航天、船舶、石油及化工等工業行業。但是由于鈦合金散熱系數小，切削加工時容易產生高溫，刀尖應力大，加工硬化嚴重，造成在切削加工過程中容易發生磨損、崩刃，產品質量難以保證。

2.工藝分析

該零件（見圖1）的內行腔內部有220mm孔深25mm，mm孔深72.2 mm，150 mm通孔在孔內臺階面上有個半圓弧凹槽，其mm 深度為mm，經計算其與橫向夾角為23°41′，加工難點是加工過程中不好切入和退出，刀具從中心往上進刀過程中會有干涉現象發生，而且在退刀到最上端時可能與內孔發生擠壓碰撞。計算出最大直徑為200.37 mm與內孔mm單邊間隙只有1.315 mm。針對該零件特點，結合零件技術要求和各主要尺寸要素，防止擠壓碰撞和干涉發生，合理計算各尺寸要素，設計出一把刀具，刀寬為4 mm、半徑為2 mm的圓弧刀尖，刀尖有效長度為7 mm（見圖2）。刀片和刀桿采用鎖緊螺桿固定，成功實現內臺階面上圓弧槽的加工，在加工過程中進入和退出不會有干涉現象的產生，且在加工上下兩個1/4的半圓時也不會有剮蹭發生。刀桿采用橫向裝夾（見圖3）。

圖1

圖2

圖3

3.程序的編制

采用同圓心半徑逐漸遞增方式加工，刀尖半徑為2 mm。系統FANUC series oi Mate-TC程序具體如下：

（注意：在加工過程中建立好刀尖半徑補償就不要取消，等加工完完整的一段后，刀尖先在軸向（Z軸）方向上退離工件，后再取消刀尖半徑補償。）

4.結語

通過使用此端面臺階切刀，刀具橫向零度切入和切出，可以有效避免干涉現象，合理選用刀具幾何參數，提高刀具使用壽命，同時還可加工內臺階面上不同直徑的圓弧槽。選用此刀具代替進口刀具，大幅降低企業生產成本，可供同行借鑒和參考并應用到生產實際中。