ARJ21钛合金飞机滑轨加工实例

1.滑轨的加工难点

1）材料为TC6（Ti6Al4V），硬度和强度高，合金成分多，合金元素与碳构成各种复杂的碳化物，这些碳化物既不熔于合金，又不聚集长大，而是以极细颗粒形式分散在晶界处，细化晶界，阻止晶界在外力作用下产生滑移，使合金显示超强超硬性质，切削加工时，刀具必须做更大的功，才能将切屑从母体上分离下来，因此必然产生更多的热量。另外，切削温度高，切屑极易粘到切削刃和刀尖上，形成积屑瘤，使刀具极易破损，刀具寿命很低。

2）工件采用自由铸件，滑轨呈“π”字，加工余量大（图2-85、图2-86）。TC6弹性模量小，受力产生弹性变形回弹大，工件容易产生挠曲、让刀现象，工件尺寸精度不易保证。同时壁薄刚性差，加工时易产生振动，表面粗糙度也不易保证。

图2-85 滑轨结构图

图2-86 锻件毛坯

2.刀具的选择（表2-11）

表2-11 铣刀使用方案表

粗铣使用国产铣刀，半精铣和精铣铣刀选择Sandvik公司生产的细晶粒硬质合金H10F铣刀，强度高、硬度和韧性优良的组合，刃口锋利。

3.加工策略

1）毛坯采用自由铸造，加工余量大，粗铣用普通铣床加工。

2）所有内外圆弧滑动面、耳片、槽口及内腔使用数控铣床VMC3加工。

3）所有圆弧槽腔由摆头90°的五轴数控铣床MODUMLL-250G加工。

4.切削用量（表2-12）

表2-12 切削用量与使用寿命（v_c=50m/min，f_z=0.15mm/z）(www.xing528.com)

5.加工程序

粗铣槽腔及外形→退火消除内应力→数控铣加工基准面→三轴数控铣半精铣内外形及槽→五轴数控铣精加工槽腔→检测内外圆弧轮廓度→喷丸消除残余应力→火焰喷涂碳化物→成品检验。

6.关键部位的加工方法

（1）内外圆弧面尺寸70⁰_-0.15mm普通立式铣床粗铣，将毛坯厚90mm铣成73mm，留3mm余量。用三轴数控铣床VMC3000半精铣，留0.3mm精铣余量；再精铣70⁰_-0.15mm两面。

（2）侧面圆通弧槽腔 槽宽20H12、槽深60mm、槽底转角3mm。使用五轴数控铣床MODUMLL-250G，90°摆头，ϕ18mm×2齿立铣刀，切削刃长65mm，铣刀呈水平状态。

粗铣槽，铣刀中心与槽中心偏移0.5mm，即侧面留0.5mm精铣余量，由于TC6强度高，深度分多次铣削，每次背吃刀量3mm。具体铣削过程：第一刀，铣刀中心向下移0.5mm，背吃刀量3mm；第二刀，铣刀中心向上移1mm，背吃刀量3mm，这样交错铣削到全齿深。

精铣槽两侧面，用切削刃60mm，进刀0.5mm，顺铣出一侧面，移动铣刀中心2mm，铣另一侧面，将槽宽铣到20H12。

（3）端头耳片槽 槽宽15mm、槽深50mm，使用VMC3000三轴数控铣床，铣刀用ϕ200mm×12齿三面刃铣刀。先在槽中间粗铣，每次吃刀量3mm，铣到槽底后，上下窜刀对槽两侧面各铣一刀。

7.检验加工结果（图2-87）

粗铣上下面平面度为0.05mm，退火后平面度为0.1mm，精铣后平面度达到0.05mm。表面粗糙度值见表2-13。

图2-87 滑槽检测部位图

表2-13 各部表面粗糙度实测结果