超薄钛合金腹板类零件加工实例

一、零件结构特点

图2-90和图2-91为某型号飞机上的内侧斜梁和隔框件，为了减轻机体质量采用超薄结构。内侧斜梁材料为钛合金，牌号为2124-T851，外形尺寸为335mm×820mm×62mm，零件95%以上腹板厚度仅为1.5mm，零件为双面槽结构，腹板悬空，悬空总面积0.202m²。隔框材料为2124-T851，外形尺寸为400mm×800mm×75mm，零件95%以上腹板厚度仅为1.8mm，零件为双面槽结构，腹板悬空，悬空总面积为0.217m²。

图2-90 内侧斜梁双面视图

图2-91 隔框双面视图

二、传统加工方案

传统加工工艺方案：粗铣腹板留1mm余量→测量腹板实际厚度→调整程序Z值半精铣→留0.3～0.5mm加工余量→再测腹板实际厚度→再调整程序Z值进行精铣。这种加工工艺存在许多缺陷：

1）尺寸难保证。由于腹板壁薄，悬空面积大，腹板刚性差。当大部分材料被去除后，随着厚度的减薄逐渐变薄，铣削过程中的振动逐渐加大，厚度公差难以保证。

2）粗糙度难保证。由于铣削时振动大，铣刀底齿与腹板表面的接触处在不连续状态，加工出的腹板表面不是一个光整的平面，表面有很多刀纹，表面质量很差，达不到设计要求。

三、新加工方案

1.设置工艺凸台

内侧斜梁是中空结构，而且壁薄，因此刚性很差。为此将大面积的悬空部分分成数个小面积的悬空结构，中间加工工艺凸台（图2-92），增加了支承点，悬空面积减少了近50%，这样就加强了腹板的刚性，铣削时没有明显的振动，切削平稳，保证了零件加工尺寸和表面粗糙度要求。

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图2-92 内侧斜梁加工工艺凸台

2.优化走刀路径

隔框腹板悬空面积大，但加工是连续的，在加工过程中的振动不是连续不变的，当腹板厚度大于3.5mm前，振动较小，通过调节铣刀转速和进给速度会使振动量减小。当厚度低于3.5mm后振动才加大，对加工影响逐渐加大。

基于这种现象，对加工工艺进行了优化：

1）粗铣腹板留2mm余量→测实际厚度→调整程序Z值半精铣腹板，保证腹板厚度尺寸在3.5～4.0mm的安全厚度。

2）优化走刀路径。精铣腹板过程中，走刀采用低速进刀，由中心向外走螺旋式走刀路径，如图2-93所示。这样腹板厚度由中心向外周逐渐减薄，外部未铣到的部分一直保持在“安全厚度”以上，起到厚加强肋的作用，减少整体的振动。

图2-93 隔框进给轨迹

3.优化切削参数（表2-14）

粗铣厚度在大于3.5mm的安全厚度时，为了提高切削效率，应选择较大的切削用量，而半精和精铣腹板厚度小于3.5mm以后，应降低切削用量，进给速度降低了，吃刀量减小了，切削力也会降低，切削产生的振动自然就减轻了。所以精铣采用低进给和由中心向外的螺旋式走刀路径，保证了精铣平稳。

表2-14 隔框切削参数