專利名稱：一種低應力疲勞試樣的加工方法
技術領域：
本發明涉及一種材料加工方法，尤其是涉及一種低應力疲勞試樣的加工方法。
背景技術：
隨著現代制造業及宇航事業的發展，對零件的可靠性和延長壽命的要求日益苛亥IJ，據統計，機械零構件失效中，疲勞失效占到50% -90%，航空零件的失效中占到80%以上。材料試樣加工質量的好壞是材料測試中十分關鍵的環節，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。·傳統磨削加工技術雖然也可以獲得試樣的精度和表面粗糙度，但實際生產中經常出現磨削裂紋、表面燒傷、表面高拉應力狀態等嚴重破壞構件表面完整性，降低構件疲勞強度或疲勞壽命等問題，而且傳統磨削技術加工試樣效率十分低下，加工工藝的重復性即每個試樣加工工藝指標是否完全一致難以保證。傳統的切削和磨削加工已無法適應以這些難加工材料為基礎的關鍵零部件的加工需求，急需發展高效抗疲勞磨削技術以改善加工效率低，無法滿足構件疲勞性能和可靠性的不利局面。因此，在廣泛的加工領域，尤其是上述難加工材料構件的制造領域，高效抗疲勞磨削加工技術是相關關鍵構件加工過程中的重要技術手段，其先進性對相應工業領域的發展及產品的競爭優勢起著舉足輕重的作用。

發明內容
本發明的目的就是提供一種克服了傳統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力疲勞試樣的加工方法。本發明的目的可以通過以下技術方案來實現一種低應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，車床主軸的轉速為300 400rpm，吃刀深度彡2mm,橫向走刀量為O. 4mm/轉。步驟(3)采用80# 120#的立方氮化硼砂輪進行車削加工時，結合使用濃度為100%樹脂結合劑，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，結合使用濃度為100%樹脂結合劑，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構的試樣。所述的最終的產品為直徑16. 5mm的圓柱形結構，中間加工的弧面結構的弧面半徑為65mm，產品表面的粗糙度不大于O. 2 μ m，殘余應力為140 590MPa。 與現有技術相比，本發明通過車削粗加工、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控五軸磨床磨削疲勞試樣。由于使用了數控五軸磨床，僅選擇一個合適直徑的砂輪，就能實現在一個試樣上各種Rl和R2形狀要求和尺寸精度，同時實現縱向磨削要求，克服了傳統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構示意圖；圖2為加工得到最終廣品的主視結構不意圖。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細說明。實施例I一種低應力疲勞試樣的加工方法，在磨削加工中確保縱向磨削加工要求，保證每件試樣加工的參數一致，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，車床主軸的轉速為300rpm,吃刀深度彡2mm,橫向走刀量為O. 4mm/轉；(2)車削精加工繼續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，車床主軸的轉速為400rpm,吃刀深度彡2mm,橫向走刀量為O. 4mm/轉；(3)粗磨削加工利用數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，結合使用濃度為100 %樹脂結合劑,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對被加工試樣的中部進行弧段進行精確車削，結合使用濃度為100%樹脂結合劑，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所示的最終的產品，直徑16. 5mm的圓柱形結構，中間加工的弧面結構的弧面半徑為65mm,產品表面的粗糙度不大于O. 2 μ m，殘余應力為140 590MPa。實施例2一種低應力疲勞試樣的加工方法，在磨削加工中確保縱向磨削加工要求，保證每件試樣加工的參數一致，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，車床主軸的轉速為400rpm,吃刀深度彡2mm,橫向走刀量為O. 4mm/轉；(2)車削精加工繼續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，車床主軸的轉速為400rpm,吃刀深度彡2mm,橫向走刀量為O. 4mm/轉；(3)粗磨削加工利用數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，結合使用濃度為100%樹脂結合劑，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對被加工試樣的中部進行弧段進行精確車削，結合使用濃度為100%樹脂結合劑，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所示的最終的產品，直徑16. 5mm的圓柱形結構，中間加工的弧面結構的弧面半徑為65mm,產品表面的粗糙度不大于O. 2 μ m，殘余應力為140 590MPa。
權利要求
1.一種低應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，得到最終的產品O
2.根據權利要求I所述的一種低應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.根據權利要求I所述的一種低應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.根據權利要求I所述的一種低應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，車床主軸的轉速為300 400rpm，吃刀深度彡2mm，橫向走刀量為 O. 4mm/ 轉。
5.根據權利要求I所述的一種低應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，結合使用濃度為100%樹脂結合劑，砂輪的直徑小于試樣直徑，車削時的線速度18m/s 26m/s,被加工試樣的轉速IOOrpm 400rpm,粗磨每次進給量O. 02 O. 03mm,走刀速度40 200mm/min。
6.根據權利要求I所述的一種低應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，結合使用濃度為100%樹脂結合劑，砂輪的直徑小于試樣直徑，車削時的線速度18m/s 26m/s,被加工試樣的轉速IOOrpm 400rpm,粗磨每次進給量O. 005 O. Olmm,走刀速度40 200mm/min。
7.根據權利要求I所述的一種低應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構的試樣。
8.根據權利要求I所述的一種低應力疲勞試樣的加工方法，其特征在于，所述的最終的產品為直徑16. 5mm的圓柱形結構，中間加工的弧面結構的弧面半徑為65mm,產品表面的粗糙度不大于O. 2 μ m，殘余應力為140 590MPa。
全文摘要
本發明涉及一種低應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，確保縱向磨削加工要求，保證每件試樣加工的參數一致。與現有技術相比，本發明克服了傳統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 優先權日2012年9月3日
發明者李軍民, 張宏鶴, 鮑偉國, 林春芳, 范立坤 申請人:上海材料研究所