鈦元素是在1789年被發(fā)現(xiàn)的，發(fā)現(xiàn)的是其中一種氧化物，發(fā)現(xiàn)者用西方神話中的”泰坦“命名這種新發(fā)現(xiàn)的元素，這個名字非常宏大，相比之下，鈦谷有色金屬交易中心，鎂元素的名字就是發(fā)現(xiàn)這個地方的地名。它的原子序數(shù)是22，算是質(zhì)量比較小的金屬，當(dāng)然，和鎂（12）相比還是大了不少，相對原子質(zhì)量是鎂的一倍。

但是這種金屬被提煉出來要一直到20世紀(jì)初，等到工業(yè)化地將其提煉出來已經(jīng)是第二次世界大戰(zhàn)后的20世紀(jì)50年代了。

鈦元素以及鈦合金的開發(fā)速度很快，這種新材料的運(yùn)用大大推動了航天航空技術(shù)的發(fā)展。其實(shí)鈦合金本身是不太值錢的，含量很多，在地殼元素中排第10，含量比銅還大，只不過是比較難提取。因此當(dāng)其提取技術(shù)成熟之后，就不那么值錢了。

當(dāng)鈦合金遇上薄壁型零件，公認(rèn)的難加工材料上要加工2ｍｍ薄壁，看起來難度似乎也加倍了，不過具體分析后，還是可以有相應(yīng)解決辦法的：

PART01鈦合金薄壁型腔零件分析

1.1 零件尺寸分析

包絡(luò)蓋板零件的最小矩形輪廓尺寸567ｍｍｘ426ｍｍｘ56.5ｍｍ，整體外觀是大圓弧面薄壁型腔結(jié)構(gòu)，圓弧面型腔壁厚均為2ｍｍ，兩端連接肩厚度6ｍｍ。為了保證蓋板與箱體按裝后的密封性，要求蓋板零件安裝面平面度0.1ｍｍ。

1.2 加工工藝分析

蓋板零件的重點(diǎn)加工部位是型腔，難點(diǎn)是解決蓋板零件因薄壁的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)在加工過程的顫振問題。其整體結(jié)構(gòu)簡單，鈦谷有色金屬交易中心蓋板與箱體安裝面有較高平面度和表面質(zhì)量的要求，其余部位尺寸精度和表面質(zhì)量要求不高，全部加工工序可選擇在數(shù)控加工中心上完成。

這里選用570ｍｍｘ430ｍｍｘ60ｍｍ毛坯板料，鈦合金薄壁型腔蓋板零件加工需要進(jìn)行３個加工步驟：①凸型腔粗銑、精銑即安裝孔加工；②凹型腔粗精銑加工；③安裝面精加工。

PART02加工工藝與工裝方案設(shè)計

2.1 凸型腔粗銑、精銑及安裝孔加工

加工蓋板零件的外形尺寸567ｍｍ±0.1ｍｍｘ426ｍ±0.1ｍｍｘ57ｍｍ，保證所有加工面表面粗櫧度為 Ra3.2Uｍ，在厚度方向留0.5ｍｍ加工余量，并在大平面上加工4個M16深40的螺紋孔作為凸型腔加工工序的固定孔，4個螺紋孔以大平面的對稱中心點(diǎn)為基準(zhǔn)，定位尺寸與固定在工作臺上的鋁鎂合金6061工裝固定孔相對應(yīng)，使蓋板零件采用“一面兩銷”的定位方式，用螺釘裝夾的方法實(shí)現(xiàn)定位與裝夾。

其次，加工蓋板零件的凸型腔和兩側(cè)安裝臺階面。凸型腔粗加工以及兩側(cè)安裝臺階面粗精加工選用含鈷較高的四刃立銑刀，選取平行銑削曲面粗加工方法如圖2所示。在切削過程中，高速工具鋼刀具一定要保持充足的切削液，以延長刀具的使用壽命。

然后，凸型腔精加工選用聚晶立方氮化硼球頭銑刀，選取流線曲面精加工方法如圖３所示，整體誤差控制在0.012ｍｍ以內(nèi)。最后，鈦谷有色金屬交易中心無詐騙加工安裝面上的16個安裝孔（均屬于螺紋連接孔），選用如0.5ｍｍ的硬質(zhì)合金鉆頭直接鉆孔可達(dá)到加工要求。本工序結(jié)束后應(yīng)去除毛刺，銳邊倒鈍，凸型腔表面進(jìn)行拋光處理，不能有明顯刀痕，以免影響下一工序的定位與裝夾。

2.2 型腔粗精銑加工與銑削工裝

凹型腔粗、精銑加工的銑削工裝。將上一工序固定在工作臺上的工裝加工出凹曲面與蓋板零件的凸型腔相配合，工裝兩側(cè)面與蓋板零件兩端的安裝臺階面相配合，以實(shí)現(xiàn)精確定位。工裝凹曲面與平面，平面與平面相交的地方進(jìn)行清根處理，避免毛刺或銳邊等影響定位精度。再利用工裝兩側(cè)10個Ｍ10的螺紋孔完成蓋板零件與工裝的裝夾固定。

蓋板零件凹型腔粗加工選用挖槽的方法，刀具、切削液和切削參數(shù)與凸型腔基本相同。上道工序的4個Ｍ16裝夾孔在銑削過程中容易引起振動損壞刀具，在切削中需要注意。刀具與銑削參數(shù)和凸型腔精加工相同。

加工中需要注意的是：

①蓋板零件凹型腔粗加工與精加工中間必須安排一次自然失效處理，完全釋放切削加工產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，防止加工變形；

②精加工裝夾時，要前后多次調(diào)換蓋板零件與工裝的配合面，反復(fù)修復(fù)工裝內(nèi)所有配合面上黑色研磨痕跡，保證定位后的蓋板零件與工裝配合曲面不能有明顯的間隙；

③清除干凈工裝內(nèi)清根清角處及配合面上的切屑，避免壓傷蓋板零件，影響表面質(zhì)量；④鎖緊兩側(cè)螺釘時，應(yīng)左右交替對稱旋擰，盡量避免裝夾力引起的變形。

2.3 精加工安裝面

經(jīng)檢測加工完成后的安裝面，造成平面度和表面粗糙度超差的主要原因是刀痕或加工變形等因素，這就需要重新精加工安裝面。

定位基準(zhǔn)和裝夾固定面都應(yīng)選取蓋板零件兩側(cè)的平行安裝臺階面，首先選擇精銑的加工方法，然后選擇精磨的加工方法，最后選擇研磨的加工手段，并且在加工過程中不斷檢測。在凸型腔加工工序預(yù)留0.5ｍｍ以內(nèi)的加工余量，以達(dá)到精度要求。加工完成后經(jīng)過檢驗(yàn)合格的蓋板零件。

鈦合金TC4屬于難加工材料，蓋板零件屬于薄壁和型腔的結(jié)構(gòu)，實(shí)際的數(shù)控加工中使用同一個工裝，在設(shè)計時能與蓋板零件的整體工藝相符合；在技術(shù)上不僅解決了裝夾定位，還能巧妙地克服2ｍｍ薄壁加工振顫，避免裝夾力過大、防止變形等問題。在加工實(shí)踐中，合理利用工裝可以降低成本，方便操作，省時高效。