大型鈦合金精鑄件數(shù)控加工技術(shù)研究與應(yīng)用

劉元吉，陳清良，駱金威，張 娜

（航空工業(yè)成都飛機(jī)工業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，成都610092）

鈦合金以其比強(qiáng)度高、機(jī)械性能好和耐腐蝕性能強(qiáng)等特點(diǎn)在現(xiàn)代飛機(jī)上的應(yīng)用越來越廣泛，尤其在高性能戰(zhàn)斗機(jī)中，鈦合金所占的比例已高達(dá)到40%[1]。而鈦合金精鑄件不僅具備鈦合金材料自身的諸多優(yōu)異性能，同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)大型薄壁復(fù)雜結(jié)構(gòu)的精確成型，有效提高材料利用率，減少機(jī)械加工量，從而降低生產(chǎn)成本及生產(chǎn)周期[2]。這類鑄件因其質(zhì)量輕、整體比強(qiáng)度高、可靠性高，在航空航天領(lǐng)域內(nèi)得到越來越廣泛的應(yīng)用。

但鈦合金精鑄件結(jié)構(gòu)復(fù)雜、局部剛性較弱，加工過程中協(xié)調(diào)關(guān)系多，變形控制難度大，對(duì)工藝方案以及加工過程控制要求高，主要表現(xiàn)在以下3 個(gè)方面：（1）零件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，工序流程長(zhǎng)；（2）局部余量及材料去除量不均勻，如加工中易產(chǎn)生切變形及加工振動(dòng)；（3）需要多工序重復(fù)定位加工，加工過程裝夾難，典型零件如圖1所示。

目前，國(guó)內(nèi)部分航空制造企業(yè)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了該類精鑄件加工，滿足了基本的飛機(jī)性能需求[3]，但加工方案存在工藝流程繁瑣、鉗工打磨量多、加工過程人工干預(yù)多等問題，影響了零件的加工質(zhì)量及效率。

圖1 大型鈦合金精鑄件示意圖Fig.1 Large titanium alloy casting

以圖1中的典型零件為例，根據(jù)該零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，本文制定了加工工藝方案。針對(duì)其工藝流程繁瑣、局部剛性弱、加工變形控制難、局部特征加工困難（如大直徑協(xié)調(diào)臺(tái)階孔、深窄槽腔）等問題，從零件裝夾、刀具應(yīng)用、切削參數(shù)、加工策略等方面提出了相應(yīng)的工藝技術(shù)解決方案。……