導(dǎo)語(yǔ)：高溫合金彈簧機(jī)械加工論文一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

1問(wèn)題的提出

在航空航天領(lǐng)域中，彈簧應(yīng)用非常廣泛，能夠提供彈力，儲(chǔ)存彈性勢(shì)能，實(shí)現(xiàn)其動(dòng)能的互相轉(zhuǎn)換、減震、施力。XXX彈簧是XXX膜盒組件中重要零件。XXX膜盒組件為某型號(hào)燃油調(diào)節(jié)器的重要的性能成附件，用來(lái)感受壓氣機(jī)出口壓力變化輸出位移直接作用于計(jì)量活門，改變計(jì)量活門開(kāi)度從而控制流量。其性能和質(zhì)量的好壞直接影響整個(gè)燃調(diào)的性能。某型航空高溫合金類彈簧是我公司首例通過(guò)機(jī)械加工的辦法制造的彈簧。以往彈簧的加工一般是由鋼絲纏繞而成，但由于此型航空附件對(duì)于該彈簧的裝配要求較高、力學(xué)性能較嚴(yán)，于是嘗試用機(jī)械加工的方法制造該彈簧。①零件總?cè)?shù)4圈，有效圈數(shù)3圈;寬度為3.3的螺旋首尾段圓弧圓心與原點(diǎn)連線在基準(zhǔn)面投影夾角為15°，螺旋線導(dǎo)程6.8±0.05mm。②從自由長(zhǎng)度壓縮彈簧至34.3尺寸10次，自由長(zhǎng)度應(yīng)在圖紙要求范圍內(nèi)。③修磨外徑保證彈簧剛度K=（100±5）N/mm。(剛度每偏大1N/mm,外徑尺寸修磨0.13mm。)④彈簧力工作區(qū)間為100N≤P≤400N。(K值在此范圍內(nèi)保證)

2問(wèn)題的分析與解決

根據(jù)設(shè)計(jì)圖的尺寸、形狀、零件材料等要求，嘗試通過(guò)以下三個(gè)方面解決加工問(wèn)題。

2.1零件加工工藝的編制

通過(guò)分析零件設(shè)計(jì)圖，零件下料為Φ45mm的棒料，長(zhǎng)度選取280mm，可以加工5件。由于零件的外圓、孔、槽等多處需要加工，并考慮加工成本，我們選用了帶動(dòng)力頭裝置的車銑復(fù)合中心來(lái)試加工。車銑復(fù)合加工設(shè)備的出現(xiàn)為提高航空零件的加工精度和效率提供了一種有效解決方案。編制工藝，考慮車基準(zhǔn)面、外圓、鏜孔、銑槽在一臺(tái)車銑復(fù)合加工中心加工能夠?qū)崿F(xiàn)。制定的工藝路線為：下料→粗鉆孔→車基準(zhǔn)面、外圓、鏜孔、銑槽→去外圓毛刺→車另一端面→磨內(nèi)孔→去內(nèi)孔毛刺→檢驗(yàn)→熱處理→測(cè)剛度。零件的加工難度在車基準(zhǔn)面、外圓、鏜孔、銑槽→車另一端面。主要是刀具的選擇。

2.2刀具的選擇及加工參數(shù)

機(jī)械加工中一般的零件材料為低合金鋼、奧氏體不銹鋼、灰口球墨鑄鐵、鋁、耐熱合金、淬火鋼，而該零件材料GH4169是鎳鉻鈦鈮鉬合金，GH4169屬高溫合金，含有多種高熔點(diǎn)合金元素和其他元素，構(gòu)成了純度高、組織致密的奧氏體固熔合金。該材料導(dǎo)熱系數(shù)很低（與45鋼相比，相差甚遠(yuǎn)），不利于熱平衡，因而影響刀具的耐用度。由于材料中存在大量碳化物、氮化物、硼化物以及金屬間化合物，隨著加工時(shí)零件溫度的不斷升高，其硬度也會(huì)有所上升。高溫合金材料的這一特性主要表現(xiàn)在加工硬化現(xiàn)象十分嚴(yán)重，切削力大，比一般鋼材大2～3倍，隨著切削溫度的升高，刀具磨損明顯。選擇加工的刀具和切削加工參數(shù)是十分重要的問(wèn)題。針對(duì)高溫合金加工的特點(diǎn)，和加工零件的精度要求，加工主要包含外圓車刀、鉆頭和銑刀三種刀具，表1進(jìn)行一一選擇和介紹：15°螺旋槽具體加工方法：為保證螺旋首尾段圓弧圓心與原點(diǎn)連線在基準(zhǔn)面投影夾角為15°，利用UG繪制三維立體圖，在立體圖上取刀具初始點(diǎn)和結(jié)束點(diǎn)的坐標(biāo)，用車銑復(fù)合加工中心編制程序，銑削彈簧寬2.3mm的螺旋槽。由于高溫合金材料特性導(dǎo)致的刀具磨損快、切削困難等問(wèn)題的出現(xiàn)，通過(guò)反復(fù)調(diào)試加工，最終確定了加工參數(shù)及步驟，即：銑槽時(shí)，先用標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度Φ2.3帶TiAlN涂層硬質(zhì)合金立銑刀銑槽，標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度立銑刀的刃長(zhǎng)短、剛性比較好，可有效節(jié)省刀具的使用；銑削到深度3.5mm時(shí)，改用加長(zhǎng)帶TiAlN涂層硬質(zhì)合金立銑刀加工；機(jī)床轉(zhuǎn)速調(diào)至4000r/min，可將刀具的損耗降至最低，同時(shí)彈簧的表面質(zhì)量及尺寸更好。通過(guò)對(duì)高溫合金彈簧的加工總結(jié)出：無(wú)論是鉆削還是鏜削，機(jī)床運(yùn)動(dòng)精度及工藝系統(tǒng)剛性應(yīng)盡量高，選用小巨人QTN200M/500。刀具的裝夾選用高精度的刀柄夾頭，精密強(qiáng)力夾頭。切削用量要選擇合理，一是通過(guò)切削用量控制切屑形狀方便排屑；二是注意刀具壽命滿足孔加工長(zhǎng)度要求。粗鉆孔時(shí)采用外冷方式時(shí)，為改善冷卻和排屑效果，采用間隙進(jìn)給方式，即每鉆0.5mm深度立即退刀，以防止鉆刃空轉(zhuǎn)與孔底反復(fù)擠壓摩擦而增加高溫合金材料的加工硬化層厚度，鉆尖要全部退出，其目的是對(duì)鉆頭及零件孔內(nèi)進(jìn)行冷卻，提高切削液冷卻效果，改善排屑條件。粗鏜時(shí)可采用變切深切削方法，能減少刀具的邊界磨損，延長(zhǎng)刀具壽命，保證零件的粗糙度要求。

2.3定位夾具

彈簧右端加工完成后，需掉頭加工鏜孔、切斷面。由于零件已經(jīng)開(kāi)槽，裝夾時(shí)的夾緊力使得零件變形明顯，嚴(yán)重影響加工精度；同時(shí)，用軟三爪裝夾不緊，加工時(shí)零件會(huì)顫動(dòng)。于是我們自制裝夾襯套，如圖4所示，用襯套裝夾零件外圓加工，襯套設(shè)計(jì)圖中圓周三等分120°的開(kāi)槽，使之裝夾零件受力均勻，開(kāi)槽后裝夾使其內(nèi)孔和零件外圓能緊密貼合，零件裝夾緊固可靠，不會(huì)引起顫動(dòng)。其中一槽開(kāi)口，有利于裝夾拆卸零件，從而有效解決了零件的變形等問(wèn)題。

2.4機(jī)加毛刺的去除

由于材料偏軟而加工過(guò)程中的冷作硬化的原因，銑槽后孔內(nèi)毛刺特別大，鉗工無(wú)法直接去除毛刺。工藝上增加內(nèi)孔磨床磨削內(nèi)孔去除較大毛刺，然后再用旋轉(zhuǎn)銼去除棱邊毛刺倒角。高溫合金的磨削也比較困難，主要表現(xiàn)在砂輪易粘附堵塞、磨削力大、磨削溫度高、工件表面易燒傷等方面。通過(guò)嘗試多種磨削參數(shù)，最終我們采用0.02mm的進(jìn)給量加工，并充分冷卻零件、勤修砂輪，保證了設(shè)計(jì)圖紙的尺寸精度、粗糙度要求。

3結(jié)論

經(jīng)過(guò)多次調(diào)整加工參數(shù)，反復(fù)試驗(yàn)，最終零件在熱處理后進(jìn)行剛度的測(cè)量，從自由長(zhǎng)度壓縮彈簧至34.3尺寸10次，自由長(zhǎng)度應(yīng)在圖紙要求范圍內(nèi)，保證了彈簧剛度K=（100±5）N/mm。雖然設(shè)計(jì)圖要求剛度每偏大1N/mm,外徑尺寸修磨0.13mm，但由于機(jī)械加工時(shí)公差尺寸控制嚴(yán)格，加工三批次均保證了彈簧剛度100%合格，不需要修磨外圓就保證了剛度要求，加工效果良好。達(dá)到了有效控制零件變形的目的，保證了設(shè)計(jì)要求的各項(xiàng)尺寸、形位公差、力學(xué)性能等。

作者:呂紅梅張喆周立波李歡單位:北京航科發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)科技有限公司