[發(fā)明專利]飛機機翼鈦合金薄壁腹板高效數(shù)控加工工藝

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410454428.3
• 申請日: 2014-09-09
• 公開（公告）號: CN104259774B
• 公開（公告）日: 2017-02-15
• 發(fā)明（設計）人: 范彩霞;路素青;張發(fā)廳;馬志國;高德峰
• 申請（專利權）人: 黃河科技學院
• 主分類號: B23P15/00
• 分類號: B23P15/00
• 代理公司: 鄭州聯(lián)科專利事務所(普通合伙)41104
• 代理人: 時立新,朱俊峰

技術領域

本發(fā)明屬于機械加工技術領域，尤其涉及一種飛機機翼鈦合金薄壁腹板高效數(shù)控加工工藝。

背景技術

鈦合金比強度高，強度接近于普通鋼，密度是4.5g/cm³；熱強度高，450～500℃強度依然保持很高；抗蝕性好，在潮濕的大氣和海水中，抗蝕性優(yōu)于不銹鋼；化學活性大，加工中易與大氣中的O、N形成硬化層；導熱系數(shù)小，只有鐵的1/5，切削區(qū)溫度高；彈性模量小，切削時回彈大，對后刀面磨損較為嚴重。

飛機機翼構件必須具備足夠的強度、剛度和抗疲勞的能力，抵抗各種內外載荷引起的變形，以保證空氣動力外形的精確度。同時還應使構件的重量最輕。機翼的受力構件主要有縱向骨架、橫向骨架、蒙皮和接頭，薄壁腹板為骨架的主要零件，整個骨架的剪力主要由腹板承受，多由鈦合金制造，剖面大多是“工”字形、“T”形或“]”形，隨著翼梁承載能力要求的增大，高速軍用機常用整體制造的腹板。

目前，制約鈦合金薄壁腹板(厚度2mm左右)高效加工客觀條件主要有：（1）鈦合金材料導熱性差，絕大多數(shù)切削熱不能被切屑帶走，刀具刀尖點的溫度高，因回彈刀具后刀面磨損嚴重；（2）鈦合金高效加工對工藝系統(tǒng)的剛性也是極大的挑戰(zhàn)。

飛機結構整體化與薄壁化設計越來越廣泛應用，這對鈦合金高效加工的工藝設計也同樣帶來了極大的挑戰(zhàn)。鈦合金產品的價值昂貴，工藝流程設計風險控制方案必須提高到一個新的層次上研究。

發(fā)明內容

本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術中的不足之處，提供一種加工過程無應力、穩(wěn)定性好、不易變形、加工精度高、效率高的飛機機翼鈦合金薄壁腹板高效數(shù)控加工工藝。

為解決上述技術問題，本發(fā)明采用如下技術方案：飛機機翼鈦合金薄壁腹板高效數(shù)控加工工藝，包括以下步驟，

（1）、下料；

（2）、加工腹板外輪廓，加工出用于定位耳片；

（3）、裝夾腹板，加工腹板正面的型腔；

（4）、加工腹板側壁：

（5）、腹板快速轉換，加工腹板反面的型腔和腹板側壁；

（6）、銑去定位耳片；

（7）、質量檢驗。

所述步驟（1）具體為，采用材料牌號為Ti-6Al-4V的板材，使用切割機將板材呈長方形，進行退火、室溫力學性能σ_b=895MPa，下料尺寸在腹板外形設計尺寸的基礎上雙邊增加2mm的加工余量。

所述步驟（2）具體包括以下步驟，

A、加工板材的六個面：使用通用夾具將腹板夾緊在數(shù)控銑床上，將長方形板材的六個面均作為加工面，加工后保證相鄰面垂直度0.1，相對面平行度0.1，采用大直徑鎢鈷（YG）類硬質合金面銑刀，銑刀刀片采用小的前角，大的后角，刀尖采用圓弧刃，每齒進給量0.5mm，切削深度1.5mm，徑向切削寬度小于刀具直徑的1/3；切削速度50m/min；

B、加工腹板的外輪廓和定位耳片：以板材底面及兩個相鄰側面為定位面，使用壓塊將板材頂面和側面壓緊到數(shù)控銑床的工作臺上；先進行粗加工，粗加工刀具為鎢鈷（YG）類整體螺旋立銑刀，輪廓切削速度47m/min，每齒進給量0.057mm，徑向切削寬度小于等于刀具直徑的1/3，切削深度等于刀具直徑的0.5～1倍；再進行精加工，精加工外輪廓刀具材質同粗加工，輪廓切削速度68m/min，每齒進給量0.045mm,?徑向切削寬度為1mm,切削深度等于刀具直徑的1～2倍；加工好定位耳片后，在定位耳片上進行鉆孔，鉆頭為整體式硬質合金鉆頭，直徑11.8mm，每轉進給量0.15mm，切削速度25?m/min；孔的精加工刀具為整體硬質合金鉸刀，切削速度15?m/min，每齒進給量0.05～0.1mm。

所述步驟（3）具體包括以下步驟，