一种钛合金环槽铆钉整体式加工方法
【技术领域】
[0001] 本发明创造属于环槽铆钉的加工技术领域，具体涉及一种结合车削工艺和滚压工 装，同时完成环槽和断颈槽加工的工艺方法。
【背景技术】
[0002] 钛合金环槽铆钉与钉套配合件操作方便、装配效率高、抗震性好，在航空航天领域 应用广泛。常用的钛合金环槽铆钉由两段环槽和一个断颈槽构成，目前常用的加工方法有 四种：第一种方法为先车削断颈槽，再车削两段环槽的滚槽坯径，最后分两次单独滚压两段 环槽（该方法简称方法一），此方法工序较多，操作过程繁琐，生产效率低下，分段成型过程 使得产品轴向位置易产生偏差，加工精度降低；第二种方法为使用车加工的方法车削出两 段环槽和断颈槽（该方法简称方法二），此方法由于整体使用车削加工，不仅加工时间长、 生产效率低，而且极磨损刀具，加工成本高，并且由于车削过程更易使得产品轴向位置产生 偏差，加工精度不高；；第三种方法为车削出环槽坯径后直接用滚槽轮滚槽（该方法简称方 法三），此方法由于断颈槽位置加工变形量较大，易产生应力集中，不仅损伤滚槽轮，更易导 致产品报废。
【发明内容】
[0003] 本发明创造为解决现有技术中的问题，提供了一种钛合金环槽铆钉整体式加工方 法，具有加工效率尚、车刀损耗小、广品尺寸一致性好等优点。
[0004] 本发明创造所采用的技术方案是，包括如下步骤：（1)采用磨削加工的方法获得 由光杆和沉头构成的坯件；所述光杆的长度和直径与成品杆部的长度和大径一致；（2)采 用车削工艺在光杆长度方向的对应位置分别车削出各段环槽的滚槽坯段以及具有一定深 度的凹槽；（3)利用具有与成品杆部各部分槽型相匹配的槽齿的整体式滚槽轮，经一次性 整体滚压完成成品杆部的加工。
[0005] 其中，所述步骤（1)可利用数控无心磨床加工完成。磨削加工前，产品优选的为镦 制件，镦制件杆的直径优选为成品杆部大径的101%~102%，便于磨削加工。磨削加工能 够保证产品光杆尺寸要求，并防止在步骤（2)车削时产生跳动，提高车加工精度。
[0006] 其中，所述步骤（2)中各滚槽坯段的直径为该段对应环槽大径的88%~91%，优 选为90%。所述凹槽的深度为对应断颈槽小径的1.3~1.4倍，优选为1.3倍。所述步骤 (2)车削出各段环槽的滚槽坯段能够提高各段环槽滚压成型的加工精度，凹槽还可减小滚 压时滚压断颈槽时的应力集中，提高滚槽轮寿命和加工稳定性，并提高产品外观质量。所述 车削工艺可利用数控车床完成。
[0007] 其中，所述步骤（3)滚压压力为4. 5~5. 5kN，优选为5kN，滚轮转速40~50转/ 分钟，优选为45转/分钟。所述步骤（3)采用整体式滚槽轮一次滚压成型，生产效率提高， 避免了分段加工时产生的轴向位置偏差，加工精度高，产品一致性好。当滚槽轮某部位损坏 时，可以将该滚槽轮绕轴旋转50°~80°进行换点滚压，继续用于产品加工，延长使用寿 命。
[0008] 其中，所述各段环槽的数量可以为一段或多段，尤其对于具有多段环槽的钛合金 环槽铆钉的加工，本发明创造的方法能够更加显著地提高加工效率并降低加工废品率。进 一步，所述各段环槽的槽型可以相同或不同，包括圆弧型环槽、平底型环槽等。
[0009] 本发明创造中关于对尺寸的"一致"的描述，包括相关尺寸间存在合理范围的误差 的情况，而并非将相关的尺寸限定为"完全相同"。
[0010] 本发明创造提供的钛合金环槽铆钉整体式加工方法，能够极大地提高钛合金环槽 铆钉的加工效率，使加工废品率降低至1 %以内，各加工部位的尺寸偏差控制在0. 02mm以 内，车刀损坏和修补频率低至原频率的1/5,滚槽轮加工寿命提高至100倍以上；同时，采用 本发明创造获得的产品在拉断力、铆接性等性能测试方面均能够满足相关产品标准要求， 如HB8011-2002(名称为：TC16钛合金90°沉头干涉配合环槽铆钉）、HB8010-2002(名称 为：TC16钛合金平圆头干涉配合环槽铆钉）、HB8009-2002 (名称为：TC16钛合金90°沉头 环槽铆钉）及HB8008-2002(名称为：TC16钛合金平圆头环槽铆钉）等。其中，废品是指在 加工过程中因刀具、滚槽轮损坏或者加工前调试过程中导致尺寸超差而无法计入成品的产 品；废品率是指无法计入成品的产品数量与生产计划下达时的产品总数的比值。
【附图说明】
[0011] 图1是具有某一结构的钛合金环槽铆钉产品结构示意图。
[0012] 图2是本发明创造方案中磨削加工后坯件结构示意图。
[0013] 图3是本发明创造方案中车削加工后结构示意图。
[0014]图4是本发明创造方案中整体式滚槽轮结构示意图。其中，图4-1为滚槽轮侧视 方向示意图，图4-2为滚槽轮主视方向示意图，图4-3为图4-2槽齿部分的局部放大图。
[0015] 其中，1-杆部；11-圆弧型环槽；12-断颈槽；13-平底型环槽；2-光杆；3-圆弧型 滚槽坯段；4-凹槽；5-平底型滚槽坯段；6-槽齿。
【具体实施方式】
[0016] 下面通过结合附图对本发明创造进行进一步说明。
[0017] 以制作如图1所示结构的钛合金环槽铆钉产品为例，其杆部1依次包括圆弧型环 槽11、断颈槽12和平底型环槽13。采用镦制件杆的直径为成品杆部1大径的101%，利用 数控无心磨床，采用磨削加工的方法获得由光杆2和沉头构成的坯件；所述光杆2的长度和 直径与成品杆部1的长度和大径一致（如图2)。采用数控车床的车削工艺，沿光杆2长度 方向分别车削出与所述圆弧型环槽11、断颈槽12和平底型环槽13位置和长度相对应的圆 弧型滚槽坯段3、凹槽4和平底型滚槽坯段5 (如图3)，所述圆弧型滚槽坯段3和平底型滚 槽坯段5的直径分别为所述圆弧型环槽11和平底型环槽13大径的90%，凹槽4的深度为 断颈槽12小径的1. 3倍。最后利用图4所示的整体式滚槽轮，经一次性整体滚压完成成品 杆部1的加工，滚压压力为5kN，滚轮转速45转/分钟，所述整体式滚槽轮具有与成品杆部 1各部分槽型相匹配的槽齿6。
[0018] 以各加工同样规格的具有如图1所示结构的500件钛合金环槽铆钉产品为例，分 别采用现有技术中的三种方法（【背景技术】中介绍的三种方法）以及本发明创造的技术方 案，验证各加工方法的效果。结果如表1所示。
[0019] 表1四种滚压方法对比表
[0020]
【主权项】
1. 一种钛合金环槽铆钉整体式加工方法，包括如下步骤：（1)采用磨削加工的方法获 得由光杆和沉头构成的坯件；所述光杆的长度和直径与成品杆部的长度和大径一致；（2) 采用车削工艺在光杆长度方向的对应位置分别车削出各段环槽的滚槽坯段以及具有一定 深度的凹槽；（3)利用具有与成品杆部各部分槽型相匹配的槽齿的整体式滚槽轮，经一次 性整体滚压完成成品杆部的加工。2. 根据权利要求1所述的钛合金环槽铆钉整体式加工方法，其特征在于，所述步骤（1) 磨削加工前，产品为镦制件，镦制件杆的直径为成品杆部大径的101%~102%。3. 根据权利要求1所述的钛合金环槽铆钉整体式加工方法，其特征在于，所述步骤（2) 中各滚槽坯段的直径为该段对应环槽大径的88%~91%，所述凹槽的深度为对应断颈槽 小径的1.3-1. 4倍。4. 根据权利要求1所述的钛合金环槽铆钉整体式加工方法，其特征在于，所述步骤（3) 滚压压力为4. 5~5. 5kN，滚轮转速40~50转/分钟。
【专利摘要】本发明创造提供一种钛合金环槽铆钉整体式加工方法，包括如下步骤：(1)采用磨削加工的方法获得由光杆和沉头构成的坯件；所述光杆的长度和直径与成品杆部的长度和大径一致；(2)采用车削工艺在光杆长度方向的对应位置分别车削出各段环槽的滚槽坯段以及具有一定深度的凹槽；(3)利用具有与成品杆部各部分槽型相匹配的槽齿的整体式滚槽轮，经一次性整体滚压完成成品杆部的加工。本发明创造具有加工效率高、车刀损耗小、产品尺寸一致性好等优点。
【IPC分类】B23P15/00
【公开号】CN104889698
【申请号】CN201510345386
【发明人】吴琳琅, 魏亮亮, 单垄垄, 林忠亮, 齐乐
【申请人】航天精工股份有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年6月19日