專利名稱：一種低應(yīng)力疲勞試樣的加工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種材料加工方法，尤其是涉及一種低應(yīng)力疲勞試樣的加工方法。
背景技術(shù)：
隨著現(xiàn)代制造業(yè)及宇航事業(yè)的發(fā)展，對零件的可靠性和延長壽命的要求日益苛亥IJ，據(jù)統(tǒng)計，機械零構(gòu)件失效中，疲勞失效占到50% -90%，航空零件的失效中占到80%以上。材料試樣加工質(zhì)量的好壞是材料測試中十分關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，航空材料疲勞試樣加工要求更高，要求表面粗糙度不大于O. 20um，表面壓應(yīng)力為140 590MPa之間，在20倍放大鏡下觀察試樣表面無橫向劃痕。·傳統(tǒng)磨削加工技術(shù)雖然也可以獲得試樣的精度和表面粗糙度，但實際生產(chǎn)中經(jīng)常出現(xiàn)磨削裂紋、表面燒傷、表面高拉應(yīng)力狀態(tài)等嚴(yán)重破壞構(gòu)件表面完整性，降低構(gòu)件疲勞強度或疲勞壽命等問題，而且傳統(tǒng)磨削技術(shù)加工試樣效率十分低下，加工工藝的重復(fù)性即每個試樣加工工藝指標(biāo)是否完全一致難以保證。傳統(tǒng)的切削和磨削加工已無法適應(yīng)以這些難加工材料為基礎(chǔ)的關(guān)鍵零部件的加工需求，急需發(fā)展高效抗疲勞磨削技術(shù)以改善加工效率低，無法滿足構(gòu)件疲勞性能和可靠性的不利局面。因此，在廣泛的加工領(lǐng)域，尤其是上述難加工材料構(gòu)件的制造領(lǐng)域，高效抗疲勞磨削加工技術(shù)是相關(guān)關(guān)鍵構(gòu)件加工過程中的重要技術(shù)手段，其先進性對相應(yīng)工業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展及產(chǎn)品的競爭優(yōu)勢起著舉足輕重的作用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是提供一種克服了傳統(tǒng)工藝中成型砂輪制造的繁瑣工序和軸向拋光工序，大大地提高了加工效率和加工精度的低應(yīng)力疲勞試樣的加工方法。本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)一種低應(yīng)力疲勞試樣的加工方法，包括以下步驟(I)車削粗加工利用車床將被加工試樣的直徑從d+5mm車削至d+0. 5mm,在車削時逐次減少切削深度；(2)車削精加工繼續(xù)將被加工試樣的直徑從d+0. 5mm車削至d+0. 5mm,在車削時進一步逐次減少切削深度；(3)粗磨削加工利用數(shù)控五軸磨床的三爪卡盤夾住被加工試樣，選用粒度為80# 120#的立方氮化硼砂輪對被加工試樣的中部進行弧段車削；(4)精磨削加工利用數(shù)控五軸磨床的三爪卡盤夾住被加工試樣，選用粒度為180# 400#的立方氮化硼砂輪繼續(xù)對被加工試樣的中部進行弧段進行精確車削，得到最終的產(chǎn)品。步驟(I)中逐次減少的切削深度為I. 25mm、0. 75mm、0. 25mm。步驟(2)中逐次減少的切削深度為O. 12mm、0. 07mm、0. 05mm。
所述的車床對被加工試樣進行車削時，車床主軸的轉(zhuǎn)速為300 400rpm，吃刀深度彡2mm,橫向走刀量為O. 4mm/轉(zhuǎn)。步驟(3)采用80# 120#的立方氮化硼砂輪進行車削加工時，結(jié)合使用濃度為100%樹脂結(jié)合劑，砂輪的直徑小于試樣直徑，車削時的線速度18m/s 26m/s，被加工試樣的轉(zhuǎn)速IOOrpm 400rpm,粗磨每次進給量O. 02 O. 03mm,走刀速度40 200mm/min。步驟(4)采用180# 400#的立方氮化硼砂輪進行車削加工時，結(jié)合使用濃度為100%樹脂結(jié)合劑，砂輪的直徑小于試樣直徑，車削時的線速度18m/s 26m/s，被加工試樣的轉(zhuǎn)速IOOrpm 400rpm,粗磨每次進給量O. 005 O. Olmm,走刀速度40 200mm/min。所述的被加工試樣為圓柱結(jié)構(gòu)的試樣。所述的最終的產(chǎn)品為直徑16. 5mm的圓柱形結(jié)構(gòu)，中間加工的弧面結(jié)構(gòu)的弧面半徑為65mm，產(chǎn)品表面的粗糙度不大于O. 2 μ m，殘余應(yīng)力為140 590MPa。 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過車削粗加工、車削精加工、粗磨削加工、精磨削加工來完成加工疲勞試樣，我們用普通的車床進行車削加工，磨削加工和拋光工序采用數(shù)控五軸磨床磨削疲勞試樣。由于使用了數(shù)控五軸磨床，僅選擇一個合適直徑的砂輪，就能實現(xiàn)在一個試樣上各種Rl和R2形狀要求和尺寸精度，同時實現(xiàn)縱向磨削要求，克服了傳統(tǒng)工藝中成型砂輪制造的繁瑣工序和軸向拋光工序，大大地提高了加工效率和加工精度。


圖I為被加工試樣的主視結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為加工得到最終廣品的主視結(jié)構(gòu)不意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。實施例I一種低應(yīng)力疲勞試樣的加工方法，在磨削加工中確?？v向磨削加工要求，保證每件試樣加工的參數(shù)一致，包括以下步驟(I)車削粗加工利用車床將如圖I所示的被加工試樣，直徑從d+5mm車削至d+0. 5mm，在車削時逐次減少切削的深度為I. 25mm、0. 75mm、0. 25mm，車床對被加工試樣進行車削時，車床主軸的轉(zhuǎn)速為300rpm,吃刀深度彡2mm,橫向走刀量為O. 4mm/轉(zhuǎn)；(2)車削精加工繼續(xù)將被加工試樣的直徑從d+0. 5mm車削至d+0. 5mm,在車削時進一步逐次減少切削深度為O. 12mm、0. 07mm、0. 05_，車床對被加工試樣進行車削時，車床主軸的轉(zhuǎn)速為400rpm,吃刀深度彡2mm,橫向走刀量為O. 4mm/轉(zhuǎn)；(3)粗磨削加工利用數(shù)控五軸磨床的三爪卡盤夾住被加工試樣，選用粒度為80# 120#的立方氮化硼砂輪對被加工試樣的中部進行弧段車削，結(jié)合使用濃度為100 %樹脂結(jié)合劑,砂輪的直徑小于試樣直徑,車削時的線速度18m/S,被加工試樣的轉(zhuǎn)速IOOrpm,粗磨每次進給量O. 02mm,走刀速度40mm/min ；(4)精磨削加工利用數(shù)控五軸磨床的三爪卡盤夾住被加工試樣，選用粒度為180# 400#的立方氮化硼砂輪繼續(xù)對被加工試樣的中部進行弧段進行精確車削，結(jié)合使用濃度為100%樹脂結(jié)合劑，砂輪的直徑小于試樣直徑，車削時的線速度18m/s，被加工試樣的轉(zhuǎn)速IOOrpm,粗磨每次進給量O. 005mm,走刀速度40mm/min,得到如圖2所示的最終的產(chǎn)品，直徑16. 5mm的圓柱形結(jié)構(gòu)，中間加工的弧面結(jié)構(gòu)的弧面半徑為65mm,產(chǎn)品表面的粗糙度不大于O. 2 μ m，殘余應(yīng)力為140 590MPa。實施例2一種低應(yīng)力疲勞試樣的加工方法，在磨削加工中確?？v向磨削加工要求，保證每件試樣加工的參數(shù)一致，包括以下步驟(I)車削粗加工利用車床將如圖I所示的被加工試樣，直徑從d+5mm車削至d+0. 5mm，在車削時逐次減少切削的深度為I. 25mm、0. 75mm、0. 25mm，車床對被加工試樣進行車削時，車床主軸的轉(zhuǎn)速為400rpm,吃刀深度彡2mm,橫向走刀量為O. 4mm/轉(zhuǎn)；(2)車削精加工繼續(xù)將被加工試樣的直徑從d+0. 5mm車削至d+0. 5mm,在車削時 進一步逐次減少切削深度為O. 12mm、0. 07mm、0. 05_，車床對被加工試樣進行車削時，車床主軸的轉(zhuǎn)速為400rpm,吃刀深度彡2mm,橫向走刀量為O. 4mm/轉(zhuǎn)；(3)粗磨削加工利用數(shù)控五軸磨床的三爪卡盤夾住被加工試樣，選用粒度為80# 120#的立方氮化硼砂輪對被加工試樣的中部進行弧段車削，結(jié)合使用濃度為100%樹脂結(jié)合劑，砂輪的直徑小于試樣直徑，車削時的線速度26m/s，被加工試樣的轉(zhuǎn)速400rpm,粗磨每次進給量O. 03mm,走刀速度200mm/min ；(4)精磨削加工利用數(shù)控五軸磨床的三爪卡盤夾住被加工試樣，選用粒度為180# 400#的立方氮化硼砂輪繼續(xù)對被加工試樣的中部進行弧段進行精確車削，結(jié)合使用濃度為100%樹脂結(jié)合劑，砂輪的直徑小于試樣直徑，車削時的線速度26m/s，被加工試樣的轉(zhuǎn)速400rpm,粗磨每次進給量O. Olmm,走刀速度200mm/min,得到如圖2所示的最終的產(chǎn)品，直徑16. 5mm的圓柱形結(jié)構(gòu)，中間加工的弧面結(jié)構(gòu)的弧面半徑為65mm,產(chǎn)品表面的粗糙度不大于O. 2 μ m，殘余應(yīng)力為140 590MPa。
權(quán)利要求
1.一種低應(yīng)力疲勞試樣的加工方法，其特征在于，該方法包括以下步驟 (1)車削粗加工利用車床將被加工試樣的直徑從d+5mm車削至d+0.5mm，在車削時逐次減少切削深度； (2)車削精加工繼續(xù)將被加工試樣的直徑從d+0.5mm車削至d+0. 5mm，在車削時進一步逐次減少切削深度； (3)粗磨削加工利用數(shù)控五軸磨床的三爪卡盤夾住被加工試樣,選用粒度為80# 120#的立方氮化硼砂輪對被加工試樣的中部進行弧段車削； (4)精磨削加工利用數(shù)控五軸磨床的三爪卡盤夾住被加工試樣，選用粒度為180# 400#的立方氮化硼砂輪繼續(xù)對被加工試樣的中部進行弧段進行精確車削，得到最終的產(chǎn)品O
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種低應(yīng)力疲勞試樣的加工方法，其特征在于，步驟(I)中逐次減少的切削深度為I. 25mm、0. 75mm、0. 25mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種低應(yīng)力疲勞試樣的加工方法，其特征在于，步驟(2)中逐次減少的切削深度為O. 12mm、0. 07mm、0. 05mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種低應(yīng)力疲勞試樣的加工方法，其特征在于，所述的車床對被加工試樣進行車削時，車床主軸的轉(zhuǎn)速為300 400rpm，吃刀深度彡2mm，橫向走刀量為 O. 4mm/ 轉(zhuǎn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種低應(yīng)力疲勞試樣的加工方法，其特征在于，步驟(3)采用80# 120#的立方氮化硼砂輪進行車削加工時，結(jié)合使用濃度為100%樹脂結(jié)合劑，砂輪的直徑小于試樣直徑，車削時的線速度18m/s 26m/s,被加工試樣的轉(zhuǎn)速IOOrpm 400rpm,粗磨每次進給量O. 02 O. 03mm,走刀速度40 200mm/min。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種低應(yīng)力疲勞試樣的加工方法，其特征在于，步驟(4)采用180# 400#的立方氮化硼砂輪進行車削加工時，結(jié)合使用濃度為100%樹脂結(jié)合劑，砂輪的直徑小于試樣直徑，車削時的線速度18m/s 26m/s,被加工試樣的轉(zhuǎn)速IOOrpm 400rpm,粗磨每次進給量O. 005 O. Olmm,走刀速度40 200mm/min。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種低應(yīng)力疲勞試樣的加工方法，其特征在于，所述的被加工試樣為圓柱結(jié)構(gòu)的試樣。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種低應(yīng)力疲勞試樣的加工方法，其特征在于，所述的最終的產(chǎn)品為直徑16. 5mm的圓柱形結(jié)構(gòu)，中間加工的弧面結(jié)構(gòu)的弧面半徑為65mm,產(chǎn)品表面的粗糙度不大于O. 2 μ m，殘余應(yīng)力為140 590MPa。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種低應(yīng)力疲勞試樣的加工方法，該方法包括車削粗加工、車削精加工、粗磨削加工及精磨削加工四個步驟，利用數(shù)控五軸工具磨床，采用立方氮化硼(粒度80#～120#和180#～400#)進行磨削加工，確?？v向磨削加工要求，保證每件試樣加工的參數(shù)一致。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明克服了傳統(tǒng)工藝中成型砂輪制造的繁瑣工序和軸向拋光工序，大大地提高了加工效率和加工精度。
文檔編號B23P13/02GK102825423SQ20121032204
公開日2012年12月19日 申請日期2012年9月3日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月3日
發(fā)明者李軍民, 張宏鶴, 鮑偉國, 林春芳, 范立坤 申請人:上海材料研究所