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      鈦合金舵芯高效加工技術研究

      2021-11-10 09:09:20

      舵芯是航空航天飛行器結構中的重要零件,在控制飛行姿態上起至關重要的作用,因此,其加工精度直接影響產品飛行的精度。鈦合金舵芯憑借輕質化、高剛度的優勢被廣泛應用于航空航天領域。但是由于該材料硬度高、熱傳導率低,且產品結構復雜、不易裝夾,在加工過程中局部余量去除大且易變形,難以保證較高的精度要求。為保證零件的加工精度,傳統工藝采用反復加工的方法,導致其加工工序多、生產周期長,無法滿足生產需求。

      針對上述問題,鈦加工件從加工流程、工裝和刀具等方面入手,優化原有的舵芯加工工藝,通過實際生產驗證優化后的工藝方法大幅縮短舵芯的加工周期,成功解決了多項綜合性難題,進一步提高了零件的加工質量穩定性。

      舵芯結構形狀特殊,是一種復雜的結構件,由舵芯骨架與舵芯蒙皮焊接而成,內部骨架上分布著一系列環向和輻射狀的加強筋。兩側的蒙皮是由兩個不同角度組合而成的復合型面,同時舵面兩端厚度差大,整體呈楔形結構,對裝夾定位造成了極大的困難 。

      鈦合金舵芯產品中骨架材料為鑄造 ZT4 鈦合金,蒙皮材料為鍛造 TC4( Ti-6Al-4V) 鈦合金,盡管鈦合金存在諸多優點: 包括高比強度遠超過強度高而密度大的鋼,密度小但強度較低的鋁合金; 抗腐蝕性強,多數情況下不需要附加表面保護層; 耐熱性遠高于鋁合金,工作溫度范圍較大。但鈦合金產品給機械加工帶來極大地挑戰: 熱傳導率低,僅15. 24W/( m·K) ,加劇刀具磨損; 彈性模量低,載荷作用下發生變形后產生極大的回彈,造成讓刀現象;化學活性高,親和作用大,在切削溫度高時,切削及被切削表層與刀具材料咬合而產生嚴重的粘刀現象,引起劇烈的粘結磨損 。

      鈦異形件廠家舵芯的加工精度將直接影響飛行器的飛行精度,因此對產品配合安裝面的加工精度有較高要求:兩側斜面的平面度和對稱度要求較高,下陷尺寸公差為 0. 01 ~ 0. 025。加工過程中局部去除余量大且不均勻,切削熱不易散出,原材料殘余應力較大,易變形; 同時受零件厚度不均、裝夾不易和薄壁網格結構的影響,切削時易振動,造成打刀現象,難以保證舵芯的高精度加工要求。


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