1. 工艺分析
零件材料为钛合金TC4，加工难点有两个：一是材料如何解决难加工问题，二是如何控制零件的变形，保证高精度要求。
2. 难点分析
钛合金材料难加工点有两个方面：一是材料组织切削加工性差。钛合金材料组织复杂，亲和力大，晶格原子不易脱离平衡位置，当材料硬度高于350HBW时切削加工特别困难，硬度低于350HBW 时，又易产生粘刀现象。
二是材料切削时温度高刀具磨损快。钛合金材料的零件被加工时，切削区温度远高于其他材料的温度，材料的导热系数小于不锈钢和高温合金，散热条件差，使切削区温度迅速上升，积于切削区附近不易散发，造成加工的刀尖附近应力集中，造成刀具磨损崩刃，破坏零件加工表面质量。
控制零件变形难点有四个方面：
（1 ）零件结构刚性差 零件壁厚为1.5mm、2mm；刚性差，切削力挤压造成零件一定的变形，影响壳体零件尺寸精度及几何公差。
（2 ）切削用量要素难控制 在切削速度、进给量、切削深度等因素影响下，切削过程中产生振动，也会造成零件变形。
（3 ）装夹时夹紧力产生的影响 零件定位装夹时，在径向夹紧力作用下产生变形，当加工完成后零件恢复弹性变形，产生椭圆，造成尺寸超差。
（4 ）应力释放产生变形 在零件整个加工过程中，材料自身和切削力作用下产生的应力不断释放，影响零件尺寸和几何公差要求。
（5 ）温度变化影响 由于零件精度要求特别高，加工所处环境和机床自身温度变化也会产生一定影响。
3. 解决方案
针对钛合金材料加工难点采取以下措施：
（1 ）合理选择刀具材料提高刀具的寿命 实践证明，加工钛合金材料时必须选用耐磨性好，抗弯强度高，导热性好，抗粘结，抗氧化，抗振性好的硬质合金刀片。通过使用不同材料的刀片进行大量切削试验和总结，刀片材料精加工优选I C907 ，半精加工优选Y G10HT，精加工优选YG643，刀具寿命长。
（2 ）优化刀具参数 在加工的不同阶段，刀具使用参数有差别。
粗加工时刀片参数：前角γo= 4°～ 6°，后角αo= 11 °～ 13°，主偏角 κr= 45 °，副主偏角 κ′r= 7°～ 14°，刃倾角λs= 1°～ 3 °，刀尖圆弧R =1.5mm。
半精加工时刀片参数前角γo=5°～ 8°，后角αo=13 °～ 15°，主偏角 κr= 30°～ 40°，副主偏角κ′r= 15°～ 20°，刃倾角 λs=6°～ 8°，刀尖圆弧R =1mm 。
精加工时刀片参数前角γo= 8°～ 10°，后角 αo=15 °～17°，主偏角 κr=43 °，副主偏角 κ′r= 20°～ 30°，刃倾角λs=5°～ 7°，刀尖圆弧 R=0.3 ～0.5mm 。
（3 ）选择合适的切削液及浇注方式 加工时使用极压乳化液冷却，及时带走刀具的切屑；刀杆采用中控式，切削液喷管通过刀杆直接加入到刀具的切削中，避免了积屑瘤的产生，降低了切屑区的温度，提高零件加工质量。
（4 ）优化工艺流程 采用粗加工→ 热处理→半精加工→热处理→精加工→热处理，逐步释放应力。半精加工、精加工需要经消除基准变形，通过半精加工循环、精加工循环过程控制回转体变形。
（5 ）优化切削用量 通过长期试验、摸索，得到不同加工阶段合理的三要素：粗加工时选择的切削速度为40～50 m/min，进给量为0.7mm/r ，背吃刀量为2～3mm，主要是去除零件的大余量，加速散热性，加速应力释放。半精加工时选择的切削速度为80～100m/min、进给量为0.3mm/r 、背吃刀量为0.3～0.5mm，进一步去除零件的余量，进一步应力释放。精加工时选择的切削速度为180 ～240m/m i n、进给量为0.1～0.2mm/r 、背吃刀量为0.1～0.2mm ，消除和避免了切削时振动引起的工件变形。
（6 ）设计和制造合理的夹具 如图2所示，夹具靠零件自身的螺纹拉紧、端面定位，对零件不产生径向力，克服径向力对零件的影响。一次装夹，将零件外圆、内孔、端面一次加工而成，从而达到保证零件的尺寸精度和几何公差要求。当零件加工完成后，转动一下动静定位圈，使凹凸合拢，从而使零件定位端面与动静定位圈产生一定间隙，转动零件即可卸下，消除夹紧弹性变形。
（7 ）采用三阶段 热处理消除应力粗加工后进行退火再结晶热处理，在温度700 ℃左右时间为2h，促进内部组织均匀，改善切削性能。半精加工后再进行一次时效，在550 ℃保持1h，进一步消除和释放零件残余应力。零件精加工完成后，再进行45℃左右时间1h，80℃左右时间2h的三个循环稳定精加工尺寸。
（8 ）温度控制 环境温度使用中央空调控制在22℃左右，每天开机后机床空运行1～1.5h ，预热达到热平衡后开始加工，保持恒定温度。
4. 结语
本文通过选用适宜钛合金材料的不同加工阶段的刀具材料及参数，优化了工艺流程、切削要素、装夹形式、热处理、环境温度等方面，从而控制了钛合金高精度回转体加工的质量，满足了尺寸及几何公差技术要求，壳体件合格率大幅度提高，对类似零件加工工艺有一定借鉴作用。
