钛合金件内台阶面上圆弧槽的加工

■中船重工集团第七 七研究所九江分部（江西 332005）张木良

我公司生产某型号侧阀体零件，该产品采用钛合金材料TC4，其内孔台阶上有个半圆弧槽（见图1），因凹圆弧面中心与零件中心不同轴，加工时分上下两个1/4圆来车，此时应考虑切入角和切出角，避免刀杆与工件发生干涉，经画图得出切入角与横向轴夹角为23°41′，用传统的内孔球面刀不仅无法完成加工，且会有干涉现象发生。针对这种情况我们设计了一种刀杆，其刚性好且在加工时与上下1/4的半圆无干涉现象，适合各种与零件不同轴类型的半圆弧凹槽加工。

1.产品特点分析

该产品使用钛合金材料，钛合金比重比较小，强度和热度高，具有抗海水和酸碱腐蚀等一系列优良的物理力学性能，被广泛地应用于航空、航天、船舶、石油及化工等工业行业。但是由于钛合金散热系数小，切削加工时容易产生高温，刀尖应力大，加工硬化严重，造成在切削加工过程中容易发生磨损、崩刃，产品质量难以保证。

2.工艺分析

该零件（见图1）的内行腔内部有220mm孔深25mm，mm孔深72.2 mm，150 mm通孔在孔内台阶面上有个半圆弧凹槽，其mm 深度为mm，经计算其与横向夹角为23°41′，加工难点是加工过程中不好切入和退出，刀具从中心往上进刀过程中会有干涉现象发生，而且在退刀到最上端时可能与内孔发生挤压碰撞。计算出最大直径为200.37 mm与内孔mm单边间隙只有1.315 mm。针对该零件特点，结合零件技术要求和各主要尺寸要素，防止挤压碰撞和干涉发生，合理计算各尺寸要素，设计出一把刀具，刀宽为4 mm、半径为2 mm的圆弧刀尖，刀尖有效长度为7 mm（见图2）。刀片和刀杆采用锁紧螺杆固定，成功实现内台阶面上圆弧槽的加工，在加工过程中进入和退出不会有干涉现象的产生，且在加工上下两个1/4的半圆时也不会有剐蹭发生。刀杆采用横向装夹（见图3）。

图1

图2

图3

3.程序的编制

采用同圆心半径逐渐递增方式加工，刀尖半径为2 mm。系统FANUC series oi Mate-TC程序具体如下：

（注意：在加工过程中建立好刀尖半径补偿就不要取消，等加工完完整的一段后，刀尖先在轴向（Z轴）方向上退离工件，后再取消刀尖半径补偿。）

4.结语

通过使用此端面台阶切刀，刀具横向零度切入和切出，可以有效避免干涉现象，合理选用刀具几何参数，提高刀具使用寿命，同时还可加工内台阶面上不同直径的圆弧槽。选用此刀具代替进口刀具，大幅降低企业生产成本，可供同行借鉴和参考并应用到生产实际中。