实例展示：钛合金TC21在航空领域的精密加工技术

1.加工难点

图2-88和图2-89为海上预警机尾翼部分的前后悬挂接头本体，材料为我国自主研发的新型高强度、高韧损伤容限型钛合金TC21。铸造毛坯尺寸分别为530mm×330mm×115mm和400mm×340mm×75mm。零件壁厚小，大部分为2～3mm，而且槽腔多，加工敞开性差，刀路回转余地小，尤其两个耳片之间的槽腔空间狭小，深度大，槽腔转角半径小于5mm，使在铣削转角处铣刀伸长较长，刚性不好，极易产生扎刀，啃伤工件。粗加工余量大，加工周期长，端头耳片容易产生变形，尺寸公差小，难以保证。

图2-88 前梁悬挂接头本体

图2-89 后梁悬挂接头本体

2.机床

毛坯加工余量大，毛坯质量分别为86.185kg和50.046kg，加工完后零件质量分别为1.755kg和1.397kg，两个零件的金属去除率为97.96%和97.2%。由于粗铣加工余量大，必须选择功率大、刚性好的数控铣床来提高铣削效率。

粗铣机床：普通立铣，功率15kW。

精铣机床：MODUMLL-250G五轴加工中心机床，32kW、带AB摆头和DMG机床摆角头，功率28kW。

3.刀具

由于钛合金TC21强度高，切削力大，切削温度高，采用硬质合金TiAlN涂层铣刀，耐磨损性能好，并能防止扩散磨损和粘结磨损。铣刀直径尽量选用较大的，可以采用较大的吃刀量和进给量，提高粗铣的加工效率。

4.加工工艺方案(www.xing528.com)

1）选用大功率的普通立式铣床进行粗铣，采用较大吃刀量和较大的进给量去除毛坯表皮的硬化层，先铣外形六面，然后划线，铣各槽、肋、腔等。

2）半精铣，用数控铣床进行半精加工，工件单面留1～3mm的加工余量。

3）半精加工后进行热处理，消除粗加工和半精加工时产生的内应力。

4）数控精铣工件上下面、加工基准，并建立坐标系。

5）数控五轴联动方式精铣外形。

6）数控五轴联动加工中心、立卧转换方式精铣耳片槽。

7）数控精铣反面型腔等。

5.控制加工中的振动和工件的变形

1）前后悬挂接头属于薄壁、多槽、多立肋铸件，材料强度高，退火后其抗拉强度还高达R_m=1070MPa，加工前进行退火消除铸造的内应力，减少粗加工后的变形量。

2）为防止粗铣时刀具产生振动，尽量选用较大直径的铣刀，同时刀具的伸出量要短，其长径比不超过4∶1。

3）毛坯件要合理设计工艺台，增加毛坯件的支承点和刚性，压板要压在有支承的工艺台上，不能压空工件，提高工件加工过程中的稳定性。

4）刀具要锋利，减小切削力，采用顺铣可以有效减轻切削时的振动，提高加工表面的质量，延长刀具的使用寿命。