鄭琪然 范程程 文國軍

（沈陽黎明航空發(fā)動機（集團）有限責任公司，遼寧 沈陽 110043）

薄壁環(huán)其精度要求高，加工難度大，壁薄易變形。之前沒有成熟的鈦合金磨削技術(shù)，鈦合金磨削容易產(chǎn)生磨削裂紋、燒傷，只能采用車削加工代替磨削加工，車加工尺寸、技術(shù)條件很難滿足設(shè)計要求。薄壁環(huán)車加工后需鉆孔，并還要銑花邊，加工后工件變形大，造成安裝邊端面平行度及著色檢查不能滿足設(shè)計要求。通過本項技術(shù)的研究，可以顯著改善產(chǎn)品的交付合格指標，完成磨削參數(shù)的固化，形成鈦合金磨削加工工藝規(guī)程，在同類工件上推廣應(yīng)用。

1 制定工藝前準備

工件圖分析：薄壁環(huán)材料為鈦合金，其精度要求高，加工難度大。該件壁薄易變形，安裝邊壁厚僅1.5mm，安裝邊端面要求平行度0.05，以及著色檢查貼合度，沿周邊無間斷，密接度不少于80%。車加工尺寸、技術(shù)條件很難滿足設(shè)計要求，安裝邊端面平行度0.05實際為0.07~0.08，著色檢查密接度只能達到 25%~35%，應(yīng)該采用磨削加工。之前沒有成熟的鈦合金磨削技術(shù)，鈦合金磨削容易產(chǎn)生磨削裂紋、燒傷。如圖1所示。

2 鈦合金磨削試驗

之前沒有磨削鈦合金的經(jīng)驗，沒有成熟的鈦合金磨削技術(shù)，對于鈦合金磨削加工沒有進行過系統(tǒng)研究和試驗，對于砂輪選擇、磨削參數(shù)等工藝要素沒有可借鑒的經(jīng)驗和數(shù)據(jù)，國外對該項技術(shù)進行封鎖，同時沒有可以借鑒的資料。全靠工藝試驗進行摸索。鈦合金磨削工藝難度較大，需要試驗的項數(shù)較多，影響磨削效果的因素也錯綜復(fù)雜?；诖耍拜喗Y(jié)構(gòu)和材料的選擇、夾具結(jié)構(gòu)、磨削參數(shù)的選擇等均為課題需要重點研究的對象。

2.1 砂輪的選擇

磨削鈦合金薄壁環(huán)端面的砂輪材料、砂輪結(jié)構(gòu)的確定是影響項目新材料鈦合金磨削技術(shù)研究成敗的關(guān)鍵技術(shù)之一，因此選擇砂輪及其重要。本次試驗選用的砂輪為碳化硅砂輪（GC），粒度為46，硬度為K，形狀為P，尺寸為φ400×φ127×40。

2.2 磨床夾具的設(shè)計

確定磨削薄壁環(huán)的新型夾具結(jié)構(gòu)也是影響項目鈦合金磨削技術(shù)研究成敗的關(guān)鍵技術(shù)之一。工件的夾緊方式選擇不當，不僅影響加工效率，還會造成工件變形。為此設(shè)計了專用的磨床夾具，此裝夾裝置的優(yōu)點是：

（1）選用軸向壓緊方式，使壓緊力的方向垂直于工件的主要定位基面。

（2）整個工件的壓緊力均勻，且受力面積大，特別適用于薄壁件的精加工。

（3）結(jié)構(gòu)簡單，采用圓形壓蓋壓緊，既保證了剛性又要保證裝卸方便，減少了準備加工時間。

2.3 試驗件的磨削試驗

主要通過鈦合金端面磨削工藝的研究，對薄壁環(huán)試件進行了端面磨削試驗，試驗了砂輪、夾具的裝夾、磨削參數(shù)。經(jīng)過試驗，砂輪的選擇和夾具裝夾可行，磨削參數(shù)為：砂輪轉(zhuǎn)速vs=15m/s~20m/s，磨削深度ap=0.01mm，進給速度vf=14m/min。測量了安裝邊端面平行度要求0.05，實測為0.04~0.05，技術(shù)條件著色檢查貼合度，沿周邊無間斷，密接度不少于80%，實測著色合格，取得了良好的效果。并進一步對磨削端面進行了熒光檢查、燒傷檢查，證實磨削面無任何缺陷，此次磨削參數(shù)試驗取得了較大的成功。

2.4 薄壁環(huán)磨削加工

經(jīng)過前期對試驗件的試驗加工，對鈦合金磨削時砂輪結(jié)構(gòu)和材料的選擇、夾具結(jié)構(gòu)、磨削參數(shù)的選擇積累了一定的經(jīng)驗。故將此經(jīng)驗運用到正式工件的加工中。

加工了幾批工件，磨削參數(shù)為：砂輪轉(zhuǎn)速vs=15m/s~20m/s，磨削深度ap=0.01mm，進給速度vf=14m/min。其平行度0.05為0.04~0.05，著色檢查貼合度，沿周邊無間斷，密接度不少于80%合格，合格率達到了100%。并對磨削面進行了熒光檢查、燒傷檢查，證實磨削面無任何缺陷。

圖1 工件三維示意圖

結(jié)語

經(jīng)過薄壁環(huán)磨削試驗的研究，從而確定了磨削方法，結(jié)果表明磨削方法可行，工件加工符合設(shè)計要求。通過本項技術(shù)的研究，顯著改善了產(chǎn)品的交付合格指標，確定了鈦合金端面磨削的砂輪的材料和結(jié)構(gòu)，完成磨削參數(shù)的固化，形成鈦合金端面磨削加工工藝文件，可在類似工件上推廣應(yīng)用。

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