[發明專利]鈦合金高精度薄壁圓環齒輪加工方法

在審

• 申請號: 201711147029.2
• 申請日: 2017-11-17
• 公開（公告）號: CN107855743A
• 公開（公告）日: 2018-03-30
• 發明（設計）人: 張淑芬
• 申請（專利權）人: 陜西啟源科技發展有限責任公司
• 主分類號: B23P15/14
• 分類號: B23P15/14
• 代理公司: 西安億諾專利代理有限公司61220
• 代理人: 張建

技術領域

本發明涉及機械加工領域，具體涉及鈦合金高精度薄壁圓環齒輪加工方法。

背景技術

鈦合金高精度薄壁圓環齒輪加工時的變形問題，已成為加工難點。某6級精度的齒輪．材料為鈦合金TC4，齒頂圓相對基準內環孔的同軸度、兩端面相對基準內環孔的垂直度均要求較高，且該齒輪屬典型的薄壁零件，剛性差，易變形，鈦合金材料因熱導率小、彈性模量小，故其本身材料剛性也差，不易加工制作薄壁零件。鈦合金材料具有較好的力學、化學、物理等綜合性能：①質輕，但其比強度／密度為23～27，是金屬材料中最高的；②鈦合金材料熱穩定性高，工作溫度達500℃，在300-350℃條件下其強度比鋁合金高10倍；⑧抗蝕性好，表面能生成致密堅固的氧化膜，其耐蝕性比不銹鋼還好；④熱導率小，彈性模量小，剛性差，變形大，不宜制作細長軸類和薄壁零件。鈦合金切削性能差，是典型的難切削材料，其難點體現在：①導熱系數低，在切削過程中散熱和冷卻效果很差，易在切削加工區形成高溫；②鈦合金材料彈性模量小，屈服強度高，加工變形回彈量大．造成刀具后刀面劇烈的摩擦、黏附、黏結磨損；③變形系數小是鈦合金加工的顯著特點，甚至小于1．切屑與刀具前面的接觸長度很短，單位面積上的切削力大，集中在切削刀尖處，極易造成崩刃；④鈦合金化學活性高，在高溫下易與刀具材料起反應，形成熔敷、擴散、黏刀、燒刀等現象。

發明內容

為了解決上述問題，本發明提供一種加工過程簡單，在加工過程中消除加工中零件的變形，可保證工件的加工質量和尺寸精度，通過多次的熱處理，進一步穩定工件的尺寸及質量穩定性的鈦合金高精度薄壁圓環齒輪加工方法。

本發明鈦合金高精度薄壁圓環齒輪加工方法，包括以下步驟：

第一步，鍛造毛坯，采用鍛造方法，鍛造出工件；

第二步，粗車毛坯，在機床上粗車工件外形，去除大部分多余加工余量，并加工出環形工藝凸臺，用于精車時裝夾工件；

第三步，退火，在粗車工件后，由于工件內部，晶粒變形，進行退火由于材料金相組織及應力狀態不平衡，進行再結晶退火，使材料重新結晶，組織恢復平衡，零件內部應力得到充分釋放；

第四步，粗車齒坯，在車床上粗車工件齒坯外形，并留精車加工余量0.5mm-1mm；

第五步，熱處理，進行冷熱循環，穩定材料組織和消除切削應力；

第六步，半精車，上車床，采用三爪卡盤固定工件，半精車工件，并留精車余量0.3mm-0.5mm；

第七步，熱處理，去應力退火，穩定材料組織，消除切削應力；

第八步，熱處理，深冷處理，消除材料組織彌散產生的應力，提高工件在使用過程中精度的穩定性；

第九步，精加工，在機床上使用專用夾具裝夾工件，并對對齒坯進行精加工，并逐層切除環形工藝凸臺；

第十步，熱處理，冷熱循環兩次，進一步穩定組織，穩定工件尺寸，消除齒面應力。

本發明加工過程簡單，在加工過程中消除加工中零件的變形，可保證工件的加工質量和尺寸精度，通過多次的熱處理，進一步穩定工件的尺寸及質量穩定性。

具體實施方式

本發明鈦合金高精度薄壁圓環齒輪加工方法，包括以下步驟：

第一步，鍛造毛坯，采用鍛造方法，鍛造出工件；

第二步，粗車毛坯，在機床上粗車工件外形，去除大部分多余加工余量，并加工出環形工藝凸臺，用于精車時裝夾工件；

第三步，退火，在粗車工件后，由于工件內部，晶粒變形，進行退火由于材料金相組織及應力狀態不平衡，進行再結晶退火，使材料重新結晶，組織恢復平衡，零件內部應力得到充分釋放；

第四步，粗車齒坯，在車床上粗車工件齒坯外形，并留精車加工余量0.5mm-1mm；

第五步，熱處理，進行冷熱循環，穩定材料組織和消除切削應力；

第六步，半精車，上車床，采用三爪卡盤固定工件，半精車工件，并留精車余量0.3mm-0.5mm；

第七步，熱處理，去應力退火，穩定材料組織，消除切削應力；

第八步，熱處理，深冷處理，消除材料組織彌散產生的應力，提高工件在使用過程中精度的穩定性；

第九步，精加工，在機床上使用專用夾具裝夾工件，并對對齒坯進行精加工，并逐層切除環形工藝凸臺；

第十步，熱處理，冷熱循環兩次，進一步穩定組織，穩定工件尺寸，消除齒面應力。

在第二次定位誤差粗車齒坯時，利用調整螺釘及百分表校正零件定位誤差在0．005～0．008 mm內，再使用調整螺釘壓緊零件。進行切削齒輪側面及基準孔內徑，用基準孔及齒輪側面定位。軸向壓緊后切削環形工藝凸臺兩側面，保證平行度不大于0．008 mm，，保證零件光滑裝卸。毛坯精車后，專用夾具裝夾工件，逐層切除環形工藝凸臺，控制好切削參數。