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精密和超精密加工技术的发展
精密和超精密加工技术的.发展,直接影响到一个国家尖端技术和国防工业的发展,故世界各国对此都极为重视,投入很大力量进行研究开发,同时实行技术保密,控制关键加工技术及设备出口.随着航空航天、高精密仪器仪表、惯导平台、光学和激光等技术的迅速发展和多领域的广泛应用,对各种高精度复杂零件、光学零件、高精度平面、曲面和复杂形状的加工需求日益迫切.
作 者：王大伟 崔宇 杨坤 陈喜龙 作者单位：装甲兵技术学院,吉林长春,130117 刊 名：科技资讯 英文刊名：SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION 年，卷(期)： “”(14) 分类号：V261.99 关键词：精密 超精密非球面模具超精密补偿加工技术
摘要：为了实现非球面模具的超精密数控加工,研究了加工轨迹算法原理及整个软件系统的结构与实现.提出了基于表面粗糙度均匀化的工件进给速度控制法,分析了工具磨损误差和工件形状误差,重点提出了误差补偿方法,同时也讨论了采用砂轮平行磨削法时避免加工干涉的'方法.软件能生成高精度的加工与补偿加工数控程序文件.最后,在一台镜面磨床上实验加工直径为6 mm的碳化钨透镜模具,经过多次补偿加工后,获得了谷峰值为 0.123 μm, 误差均方根为0.021 μm的表面形状精度. 作者： 尹韶辉 李海峰 陈逢军 王宇 Author： YIN Shao-hui LI Hai-feng CHEN Feng-jun WANG Yu 作者单位： 湖南大学国家高效磨削工程技术研究中心,长沙,410082 期 刊： 纳米技术与精密工程 ISTICEI Journal： NANOTECHNOLOGY AND PRECISION ENGINEERING 年，卷(期)： , 08(5) 分类号： HT74 关键词： 超精密加工 平行磨削法 形状误差补偿 非球面光学模具 数控编程软件 机标分类号： TS2 TP2 机标关键词： 面模具 超精密 补偿加工 加工技术 误差补偿方法 精密数控加工 表面粗糙度 形状误差 形状精度 算法原理 软件系统 平行磨削 磨损误差 进给速度 加工轨迹 加工干涉 工件 程序文件 碳化钨 控制法 基金项目： 国家重点科技支撑计划资助项目，国家自然科学基金资助项目 非球面模具超精密补偿加工技术[期刊论文] 纳米技术与精密工程 --2010, 08(5)尹韶辉 李海峰 陈逢军 王宇为了实现非球面模具的超精密数控加工,研究了加工轨迹算法原理及整个软件系统的结构与实现.提出了基于表面粗糙度均匀化的工件进给速度控制法,分析了工具磨损误差和工件形状误差,重点提出了误差补偿方法,同时也讨论了采...研制新一代武器装备的关键-超精密加工
超精密加工技术及微系统制造技术是新一代航空飞行器及其它武器装备发展的关键技术,根据新型机载设备精密、轻量、微型、综合以及多样化的发展特征,开展适应于多种材料(例如特殊光学材料、红外材料、超高强度材料等)、多种产品(例如精密偶件、导引头、导航制导精密零部件、微光学元部件、微传感器等)的超精密加工技术研究以及基于切削加工/特种加工工艺的'非硅类材料的微结构、微系统精密超精密制造与测量技术的研究成为研制新一代武器装备的关键.
作 者：王志标 作者单位：北京航空精密机械研究所 刊 名：航空精密制造技术 ISTIC英文刊名：AVIATION PRECISION MANUFACTURING TECHNOLOGY 年，卷(期)： 42(5) 分类号： 关键词：超精密加工设备的发展与展望
当今超精密机床技术的.发展趋势是:技术上不断朝着加工的极限方向发展,向更高精度、更高效率方向发展,向大型化、微型化方向发展;功能上向加工检测补偿一体化方向发展;结构上向多功能模块化方向发展;功能部件上向新原理、新方法、新材料应用方面发展,总体来讲是向极限制造技术方面发展.
作 者：杨辉 Yang Hui 作者单位：北京航空精密机械研究所 刊 名：航空制造技术 ISTIC英文刊名：AERONAUTICAL MANUFACTURING TECHNOLOGY 年，卷(期)： “”(24) 分类号：V2 关键词：精密超精密加工技术在航天领域的应用与展望
从航天产品对精密加工的需求出发,综合论述了国内外精密加工技术的发展现状,并提出了航天精密加工技术发展和研究的重点.
作 者：刘俊利 刘伟 作者单位：北京兴华机械厂 刊 名：航天制造技术 英文刊名：AEROSPACE MANUFACTURING TECHNOLOGY 年，卷(期)：2008 “”(4) 分类号：V4 关键词：精密加工 航天 应用 展望钛合金精密加工工艺论文
1.零件结构特点
TB6钛合金不仅是制造飞机、导弹和火箭等航天器的重要结构材料，而且在惯性导航领域中也逐步开始使用。但由于该材料价格昂贵、难加工以及加工费用高，制约了它的应用。目前我们所承接的导航部件，军方为了提升其强度和寿命，决定淘汰传统的结构钢30CrNi4MoA，使用TB6钛合金材料，这就意味着原来的加工工艺要推倒重来，重新研究TB6钛合金的加工工艺方法。我们对TB6钛合金材料的性能、加工工艺方法及刀具选用等进行了探索和研究，通过各种试验，积累了许多TB6钛合金加工的经验，特别是切削加工用量及刀具的选择，在加工研制过程中得到了验证。本文重点对TB6钛合金精密加工和刀具选用方面的工艺创新作一次全面的阐述，也为今后进一步开展其他钛合金切削加工的研究提供参考与借鉴。TB6钛合金轴向铰轴颈零件如附图所示，其外型复杂，技术要求高，加工难度大。
2.TB6钛合金材料特性分析
钛合金是一种强度高而密度小、机械性能好且韧性和抗蚀性能也很好的不锈钢材料。TB6不锈钢材料加工工艺性差，切削加工困难，特别是在热加工中，非常容易吸收氢、氧、氮和碳等杂质。其加工工艺性主要表现在：（1）摩擦系数大。该材料导热系数低，刀尖切削温度高，切削时产生的切削热都集中在刀尖上，使刀尖温度很高，易使刀尖很快熔化或粘结磨损而变钝。（2）弹性模量小。切削时易产生弹性变形和振动，不仅影响零件的尺寸精度和表面质量，而且还影响刀具的使用寿命。（3）钛合金化学亲和力较强，极易与其他金属亲和结合，在加工中切屑与刀具的粘结现象严重，使刀具的粘结和扩散磨损加大。
3.精加工工艺试验
（1）工艺方法。考虑到该钛合金零件的加工余量比较大，有的部位很薄，只有2～3mm，主要配合表面的尺寸精度、形位公差要求高，在零件的加工工艺方法及工艺流程安排时，按粗加工→半精加工→精加工的顺序分阶段安排加工，同时在每个工序阶段安排热处理工艺，消除加工应力，稳定加工尺寸。这种工艺方法特点主要是通过分阶段的反复加工，减少表面残余应力，防止变形，最后达到设计图样的要求。其主要的加工方法有铣削、车削、磨削、钻削、铰削以及攻螺纹等。
（2）铣削加工及刀具试验方案。钛合金轴向铰轴颈零件加工中，有大量的铣削余量，为了做好铣削加工，我们做了一些试验，特别是在刀具和切削液的选择方面：①刀具材质选择了高硬度、高抗弯强度、韧性和耐磨性好且散热性好的高速W6Mo5Cr4V2Al、W2Mo9Cr4VCo5（M42）和硬质合金YG8、K30、Y330。②铣削时采用水溶性油质切削液来降低刀具和工件的温度，以延长刀具的使用寿命。为了提高铣削加工效率，在加工中心机床上进行了高效铣削试验，结果效率提升了2～3倍，零件表面质量也得到较大的提高。表1、表2所示分别为通过试验总结的切削用量和刀具参数。
（3）孔的精车加工及刀具试验方案。钛合金轴向铰轴颈零件加工中，由于热处理后的表面氧化皮给工艺加工增加了较大困难，为此在加工前用酸洗方法去掉表面薄层氧化皮，然后通过加大走刀量，降低切削速度来车削剩余的氧化皮。在刀具材质的选择、切削用量和切削液的选择方面：①刀具材质选用YG类硬质合金材料。②刀具的几何参数选择前角γ0=4°～8°，后角α0=12°～18°，主偏角j=45°～75°，刃倾角λ=0°，刀尖圆弧半径=0.5～1.5mm。③切削用量按主轴转速n≥230r/min，进给量f≥0.10～0.15mm/r。在同样刀具和切削参数的情况下，选择不同切削液进行切削试验，检查表面粗糙度情况；选定切削液后，使用乳化液冷却，提高了刀具寿度。固定切削参数，选择不同刀具材料进行切削试验，检查表面粗糙度和尺寸控制情况，确定刀具牌号为YG6X、YG10HT；切削液和刀具固定后，选择不同切削参数，对尺寸控制能力进行研究和对目标表面粗糙度实现能力进行验证。
（4）内螺纹加工试验方案。由于内螺纹不便在放大镜下观察，也不便进行尺寸精确测量，选择外螺纹进行替代试车观察表面粗糙度，选好参数后进行内螺纹试车验证，并用粗糙度仪检测验证；选择内螺纹车削加工工艺参数试验，验证上述试验确定的切削液工艺要素和刀具材料要素的适应性，螺纹车削的切削接触刃长，功率需求大，切削参数要进行单独的试验验证。
（5）孔的磨削加工试验方案。磨削加工阶段，由于TB6钛合金的特质，导致了钛合金磨削非常困难，磨削时砂轮磨损严重，轻易会变钝，同时易在表面产生拉应力及烧伤现象。为此在磨削过程中，通过使用切削液和润滑油，使零件充分冷却，保证了精磨质量。磨削砂轮的材料选用绿碳化硅（TL）、黑碳化硅（TH）两种磨料，选择软砂轮R3、ZR1和ZR2，粒度为46、60。磨削用量的`选择如表3所示。
（6）铰削加工试验方案。钛合金的钻削加工也比较困难，常在加工过程中出现烧刀和断钻现象，其主要原因是钻头刃磨不良、排屑不及时、冷却不佳以及工艺系统刚性差等。铰孔是最后一道精加工工序，采用钻孔→扩孔（粗铰）→精铰的加工工艺方法。在刀具和切削液的选择方面：①刀具材料选用M42高速钢或硬质合金K30；刀具的几何参数选择前角γ0=3°～7°，后角α0=12°～18°，主偏角j=5°～18°。校准部分刃带宽度b=0.05～0.15mm，过宽会轻易同钛合金加工表面粘结，过窄会轻易在铰削时产生振动。铰刀齿数为z=4（铰刀直径为12mm）。②铰削时应不断地注入冷却润滑液以获得较好的表面质量，同时应勤排屑，及时清除铰刀刃上的切屑末，铰削时要匀速地进退刀。通过上述几个步骤的试验分析，得出TB6钛合金的各种加工工艺特点，以此为基础，形成TB6钛合金切削工艺方法，并将关键技术点总结出来，拟定了TB6轴向铰轴颈加工的工艺方案。
4.结语
按照我们确定的加工工艺方案进行产品批量加工，达到了轴向铰轴颈的各项精度技术指标，经检测后一次性合格。验证了我们对加工技术难点分析的正确性，说明这种TB6钛合金切削工艺方法是可行的，也积累了经验，开拓了思路。随着科技的高速发展，材料的不断更新，我们需要对新型的惯性导航材料的切削机理、刀具磨损、切削液的选择等状况进行进一步的研究，也需要对切削过程不断进行优化。可以预计，超硬刀具和硬质合金刀具的发展也将在航空、惯性导航等的加工领域中占有很大的一席之地，必将为制造业的发展起到积极的推动作用。
★ 加工承包合同
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