航空钛合金薄壁件加工工艺
航空零件典型结构加工工艺-薄壁加工

所以钛合金切削要点为低线速度,薄切削层厚度
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3 钛合金薄壁
钛合金薄壁
钛合金薄壁特征加工特点: 1)壁薄腔深(框梁类零件),切屑排除困难,影响冷却润滑效果 2)刚性差,极易产生切削振动,影响加工效率和表面质量 3)切削中让刀严重,影响加工精度,易产生接刀痕 4)易产生加工变形,其毛坯大都为锻造毛坯,加工中随残余应力的
5刃不等齿距: 减震,高进给
加长刃长:一刀切
偏心铲背:增强 刃口强度
加大芯厚:高刚 性不让刀
加大螺旋角:提 高表面粗糙度
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谢 谢!
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释放极易产生加工变形,影响零件精度
钛合金薄壁特征加工要点: a ) 细分工序减小变形,一般为粗→半精→精,甚至可以多次半精,必
要时每个半精后辅以修基准面 b ) 精光一刀消除接痕和让刀
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3 钛合金薄壁
工艺方案
粗加工:粗加工留余量3mm单边
缘条、筋条加工 –框梁类零件
半精加工:如右图分层加工每个框格,给精加 工留余量约0.5~0.2mm;零件变形大时可以多留 余量多次半精,必要时每个半精后辅以修基准面
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1 薄壁特征
例2— 平尾对接肋和缘条: 特点为独立立筋–这类立筋两头不靠,长度长,高度与壁厚比值大,
因此强度更低,极易发生振动和变形
立筋
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1 薄壁特征
例3— 壁板:壁板外表面结构较为简单,一般为少量下陷、槽、孔、 台阶等;壁板内表面较为复杂,通常有槽、斜面、下陷、台阶、结构 孔等结构
3 钛合金薄壁
刀具
方肩铣刀-MEB190系列 用途:半精侧壁、腹板 特点: • 切削力小-大前角大后角,刃口锋利 • 真90°侧壁-曲线刃设计 • R0.4~R3底角-适应各种底角需求
航空薄壁件加工技巧

航空薄壁件加工技巧由于航空发动机零件具有轻量化的要求,整体薄壁零件具有相对刚性好、比强度高、相对重量较轻等优点,广泛应用在航空工业中。
航空薄壁件由于自身結构的特点,加工中极易发生形状变形、尺寸超差和切削振动等问题,对于加工精度极不易控制,影响加工效率的提高,使加工难度增大。
加工变形已成为制约航空制造业的瓶颈,解决这个难题已成为我国机械制造尤其是航空制造技术中的关键问题。
标签:航空;薄壁;变形机械加工中,我们通常把壁厚小于2mm的零件称作薄壁零件。
结构类的零件比如壳体、平板件,轴类比如盘轴、套筒等零件,其结构特点是壁厚与内径曲率半径(或轮廓尺寸)之比小于1:20。
1 薄壁零件的特性1.1 结构特点航空薄壁件一般由侧壁和腹板构成,结构复杂,体积较大,相对刚度较低。
1.2 工艺特点(1)薄壁件的结构特点导致在加工中极易产生加工变形,要对变形进行控制及矫正。
(2)薄壁件的截面较小,轮廓尺寸较大,零件刚性降低,容易发生振动,甚至不能按常规方法进行机械加工,如真空吸附加工,镜像加工。
(3)薄壁零件的加工尺寸精度要求高,且协调精度(切削力及其波动、振动、切削温度、装配方式)也要求非常高。
2 薄壁件加工变形因素分析加工工艺系统的受力、受热、振动等变形,几何误差,内应力和调整引起的误差是影响零件加工精度的主要因素。
薄壁件因自身结构的特点,导致刚性不足,装夹时要变形,卸载时要有回弹变形,毛坯内应力(控制变形的前提条件是有效地消除工件的残余应力)释放要产生变形,加工过程中也要产生变形,这每个变形都要影响加工精度。
3 薄壁件加工工艺方案3.1 提高薄壁零件的工艺刚度增大壁厚将有利于提高工件刚度。
因此可采用加固的方法,利用填充式加固材料石蜡、胶、低熔点合金、磁流变液等对工件及夹具进行加固装夹。
提高工件的工艺刚度还可以从下面几个方面着手,一是提高工件与工装接触定位面的加工精度和表面光洁度,二是提高接触刚度(增强接触面硬度或采用高弹性模量材料)。
大长径比钛合金薄壁零件加工工艺

大长径比钛合金薄壁零件加工工艺
刘艳;姜吉均
【期刊名称】《金属加工(冷加工)》
【年(卷),期】2024()4
【摘要】针对大长径比钛合金薄壁零件的加工难点,以及传统加工方法中的不足进行工艺分析,采用数控纵切加工减小零件切削抗力带来的变形,设计送料工装解决精车削外圆时的装夹问题,设计校直工装解决精车削后的变形问题。
通过设备优化、工艺方案改进、加工参数调整和变形校直等措施,摸索出一套合理的加工工艺流程并进行验证,攻克了薄壁零件的加工难题。
【总页数】4页(P31-34)
【作者】刘艳;姜吉均
【作者单位】航空工业庆安集团有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TG5
【相关文献】
1.合理研究钛合金薄壁零件加工工艺技术研究
2.钛合金薄壁零件的数控车削加工工艺研究
3.钛合金薄壁零件加工工艺研究
4.大长径比薄壁零件加工工艺研究
5.大长径比薄壁零件旋压工艺研究
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钛合金的熔炼与制备

钛合金的熔炼与制备钛合金是一种具有高强度、低密度、优异的抗腐蚀性能和良好的高温强度的先进材料。
它广泛应用于航空、航天、化工、汽车和医疗等领域。
钛合金的熔炼与制备是其获得优异性能的关键。
本文将介绍该过程的基本情况以及其发展趋势。
一、钛合金的熔炼钛合金通常使用熔模铸造、真空电弧熔炼和粉末冶金等方式进行制备。
其中熔模铸造和真空电弧熔炼是最常用的方法。
下面将对这两种方法进行详细介绍。
1、熔模铸造熔模铸造又称熔模法或精密铸造法,是指钛合金加入铸造模中,利用热力学原理使金属熔融并凝固成型的一种工艺。
该方法适用于生产中小型、复杂、精密钛合金铸件。
使用熔模铸造方法加工的钛合金件具有较高的成形精度和良好的表面质量,而且可以制造出形状和重量特殊的零部件。
但是,这种方法的缺点是成本高、制造周期长并且机械性能较差。
2、真空电弧熔炼真空电弧熔炼是指采用电弧在真空或惰性气氛下将钛合金熔化,然后将熔融合金浇注成型。
真空电弧熔炼的工艺流程与普通的真空熔炼方法相似。
在制备钛合金材料时,真空电弧熔炼是最常用的方法之一。
它可以用来制备各种不同种类的钛合金材料,提供多种材质选择,有一定的成本优势和高效性。
然而,使用这种方法制备的钛合金材料容易出现完全凝固并且内部不均的现象,影响其机械性能和成型质量。
二、钛合金的制备粉末冶金是目前制备钛合金的主要技术之一。
粉末冶金是一种通过混合、成型和烧结等多个工序制备金属或合金件的方法。
它利用粉末状的钛合金材料制备成型零件。
粉末冶金制备钛合金零件的过程主要包含以下几个步骤:粉末钛合金的混合、制备成型件、烧结、热处理以及表面处理。
该方法有很多优点,例如可以制造出形状复杂、成分一致、精度高的零件。
此外,其还具有成本低、资源利用率高、环境友好等优势。
不过,这种方法的缺点是进行成型需要较高的成型压力,以及制造过程中可能会产生残余应力、孔隙和裂纹等缺陷,从而影响材料的结构和性能。
三、结论钛合金的熔炼和制备是生产高品质钛合金制品的关键。
钛及钛合金锻造生产工艺规程

钛及钛合金锻造生产工艺规程一、工艺概述钛及钛合金锻造是将钛或钛合金坯料在高温下施加变形力,使其产生塑性变形,形成所需形状和尺寸的零部件的过程。
钛及钛合金锻造具有优良的力学性能、高温性能和耐腐蚀性能,广泛应用于航空航天、船舶、汽车、医疗器械等领域。
二、设备与工具1.锻造设备:采用电加热气氛式锻造炉,确保工件均匀受热、高效加热,并配备锻模、锻锤等相关设备。
2.检测设备:采用超声波探伤仪、拉伸试验机、金相显微镜等设备,对锻造工件进行质量检测。
3.工具:锻造过程中需要使用锻造锤、锻模、顶座、夹具等工具,确保工件形状和尺寸的准确度。
三、工艺流程1.准备工作:将钛或钛合金坯料进行清洗,去除表面污物和氧化物,并切割成适当的尺寸。
2.预热:将坯料放入电加热气氛式锻造炉中,进行预热处理,提高其可塑性。
预热温度一般为坯料转变温度的70%~80%。
3.锻造:将坯料放入锻模中,并在锻锤的作用下进行锤击变形。
根据零部件的形状和尺寸要求,可采用自由锻造、模锻或多次锻造等方法。
4.退火处理:经过锻造后的工件可能存在组织变化和残余应力,需进行退火处理消除变形和应力。
一般采用快速退火或等温退火,使工件组织回复正常状态。
5.表面处理:根据零部件的使用要求,进行必要的表面处理,如酸洗、抛光等,提高表面质量和光洁度。
6.检验测试:对锻造后的工件进行超声波探伤、拉伸试验和金相显微镜检测,确保其力学性能和质量符合要求。
7.包装与交付:对合格的工件进行包装,并及时交付给用户或下一道工序进行加工。
四、操作要点1.材料选择:选择优质的钛或钛合金坯料,确保其化学成分和力学性能符合要求。
2.温度控制:控制锻造炉的加热温度、保温时间和冷却速度,保证工件在整个锻造过程中温度的均匀性。
3.锻造力度:控制锤击力度和锤击次数,使坯料均匀受力,确保其形状和尺寸的准确度。
4.锻造后处理:根据工件形状和尺寸的要求,进行适当的退火处理,消除变形和应力。
5.质量检测:对锻造后的工件进行超声波探伤、拉伸试验和金相显微镜检测,确保其质量和力学性能符合要求。
钛合金材料的加工制备工艺

钛合金材料的加工制备工艺随着科技的飞速发展,钛合金材料的应用范围越来越广泛。
从航空航天、船舶制造到医疗器械、汽车零部件,钛合金材料都有着广泛的应用。
然而,钛合金材料的加工与制备一直是一个难点,因为钛合金材料自身特性,一旦加工不当,容易导致材料破损,加工难度不小。
本文将从钛合金材料的特性、加工方法以及制备工艺等方面阐述钛合金材料的加工制备工艺。
一、钛合金材料的特性钛合金材料是一种轻量化高强度材料。
相比较于传统的钢材,钛合金材料的密度只有钢材的一半左右,而其强度却可以达到钢材的两倍以上。
因此,钛合金材料被广泛应用于航空航天、医疗器械以及汽车零部件等领域。
钛合金材料具有优异的耐腐蚀性,热膨胀系数小,抗疲劳强度高以及良好的生物相容性,这些特性使得钛合金材料成为各个领域中不可或缺的出色材料。
然而,由于钛合金材料的稳定化能力较差,其在高温高压下会出现氧化失稳的问题,导致加工困难。
另外,钛合金材料不耐磨、不耐热以及易于形变等特性也给其加工制备带来了一定的挑战。
二、钛合金材料的加工方法钛合金材料的加工方法主要包括热加工和冷加工两种方法。
热加工指的是在高温下对钛合金材料进行加工,通常采用的方法是锻造和粉末冶金。
锻造通过热加工的方式使得钛合金材料的组织变得致密,同时提高其塑性和韧性。
锻造方法可以分为等温锻造、非等温锻造以及等离子锻造等。
而粉末冶金的方法则是将钛合金材料的粉末加热后在高压下进行压制。
这种方法可以有效地保持钛合金材料的组织结构,同时还可以大大提高其抗腐蚀性和力学性能。
冷加工指的是在常温下对钛合金材料进行加工,通常采用的方法有剪切、压缩、拉伸等。
这种加工方法对钛合金材料的性质影响比较小,但是制备难度相对较大,需要借助一定的加工设备和工艺进行实现。
三、钛合金材料的制备工艺钛合金材料的制备工艺主要分为粉末冶金、铸造、化学气相沉积和喷雾沉积等几种方法。
粉末冶金是一种将钛合金材料的粉末进行混合后加热压制的方法。
这种方法可以制备出具有良好力学性能和抗腐蚀性能的钛合金材料。
航空钛合金薄壁件加工工艺
( 5 ) 因钛 合 金 亲 和性 大 ,切 削 温 度 高 等 原 因 ,
切 削 时 粘 刀 现 象 严 重 ,在 切 削 过 程 中 会 引 起 粘 结 磨损。
因此 ,钛 合 金 薄 壁 件 加 工 过 程 中会 出 现 切 屑 、
图 1 圆筒
断屑 、排屑 ,故 防止加 工零 件 的扭 曲变 形等 就更 难 。
纹, 从 而 避免 了螺 纹 加 工 时 不 能 修 调切 削 参数 的 弊
端 ,提高 了加 工 工 件 的质 量 。 同 时 ,在 螺 纹 加 工件
测试 出系统 响 应 时 间 ,才 能利 用 公 式 任 意 改 变 转 速
加工 螺纹 。
重新 上机 床 后 ,先 使 用 几 十转 低 速 校 正 螺 纹 刀 ,再 提 高转速 进 行 螺 纹 切 削 ,很 好 地 解 决 了 数 控 车 床 螺 纹加 工件 重 新 上 机 床 的返 修 加 工 难 题 ,有 力地 取代
4 .结 语
采用 螺 纹牙 距 补偿 公 式 △ z=P ( S 一s )t / 6 0
了普通机 床 加 工 螺 纹 的 优 势 ,为 数 控 车 床 螺 纹 加 1 二 调节 提供 了一 种简单 实用 的方 法 。MW ( 收稿 日期 :2 0 1 3 0 8 2 3 )
的应 用 ,可 以在加 工 螺 纹 时使 用 大范 围的 转速 变 化 ;
安排精加工之前的余量需要 大于 0 . 1 5 m m,让所给的
余 量大 于硬 化 层 深 度 ,消 除 硬 化层 存 在 影 响 零件 的
后续加 T 。在精 加 工 前 的 半 精 加 工 中将 影 响 后续 加 T 的零 件尺 寸 、表 面 形状 、相 互 位 置及 表 面粗 糙 度 , 应力进 一步 释 放 出来 。另 外 通 过 相应 的 工 艺 手段 将
钛合金成型方法
钛合金成型方法钛合金是一种具有优异性能的金属材料,被广泛应用于航空航天、船舶制造、汽车制造等领域。
钛合金的成型方法对于其性能和应用起着至关重要的作用。
本文将介绍几种常用的钛合金成型方法。
一、锻造成型锻造是一种常用的钛合金成型方法,其通过对钛合金进行加热,然后施加压力使其改变形状。
锻造可以分为自由锻造和模锻造两种方式。
自由锻造是将钛合金材料放置在锻模中,通过锤击或压力使其改变形状。
模锻造是将加热后的钛合金放置在预先设计好的模具中,通过模具施加压力,使其得到所需的形状。
锻造成型可以在较高温度下进行,有利于提高钛合金的塑性和成形性能,得到良好的成品。
二、轧制成型轧制是一种常用的钛合金板材成型方法。
通过将加热后的钛合金坯料放置在轧机中,通过辊轧的方式使其改变形状。
轧制成型可以得到具有一定厚度和宽度的钛合金板材,广泛应用于航空航天领域的结构件制造。
轧制成型的优点是可以大批量生产,成本相对较低,但对于板材的厚度和宽度有一定限制。
三、拉伸成型拉伸是一种常用的钛合金线材成型方法。
通过将加热后的钛合金坯料放置在拉伸机中,施加拉力使其变形成线材。
拉伸成型可以得到直径较小且长度较长的钛合金线材,广泛应用于航空航天、医疗器械等领域。
拉伸成型的优点是可以得到高强度的线材,但对于线材的直径和长度也有一定限制。
四、挤压成型挤压是一种常用的钛合金型材成型方法。
通过将加热后的钛合金坯料放置在挤压机中,通过挤压头施加压力使其变形成型材。
挤压成型可以得到具有复杂截面形状的钛合金型材,广泛应用于航空航天、汽车制造等领域。
挤压成型的优点是可以得到高精度的型材,但对于型材的尺寸和形状也有一定限制。
钛合金成型方法包括锻造成型、轧制成型、拉伸成型和挤压成型。
不同的成型方法适用于不同的钛合金产品,可以根据实际需求选择合适的成型方法。
钛合金的成型过程需要严格控制温度、压力和速度等参数,以确保最终产品的质量和性能。
随着科技的不断进步,钛合金成型方法也在不断发展,为钛合金材料的应用提供了更多可能性。
钛合金薄壁零件加工工艺研究
钛合金薄壁零件加工工艺研究方科喜【摘要】本文以某航空典型薄壁零件为例,从刀具材料、刀具几何参数、切削液、切削参数等方面进行工艺摸索验证,对钛合金材料薄壁零件加工方法进行优化并总结成果.该研究成果对类似钛合金结构零件的加工有很好的使用和参考价值.【期刊名称】《机电元件》【年(卷),期】2018(038)001【总页数】4页(P19-22)【关键词】钛合金;薄壁;加工;变形【作者】方科喜【作者单位】贵州航天电器股份有限公司,贵州贵阳,550009【正文语种】中文【中图分类】TN7841 引言钛合金材料具有密度小,强度高、耐高温、抗氧化性能好等特点,在航空航天领域中应用广泛。
但是,由于钛合金的机械加工性能较差,加工效率较低,因此,钛合金材料除了航空航天领域外应用不是很普遍。
钛合金零件在加工时,被加工材料与刀具容易起相互反应,形成溶敷、扩散,造成粘刀、烧刀、断刀等现象。
图1所示筒体底部壁厚只有0.25mm,公差只有0.025mm,保证零件加工合格的关键是要保证薄壁处不能有轻微的变形现象。
由于公司在钛合金材料加工方面经验欠缺,加工薄壁钛合金材料的加工难度很大,加工过程中零件容易产生变形,变形后厚度公差不能保证。
目前,国内相关厂家加工此类薄壁高精度零件也很难保证设计要求,一直以来都没有好的解决办法,因此解决薄壁钛合金零件的加工意义非常重大。
本文某航空钛合金薄壁典型零件为例,主要从刀具材料、刀具几何参数、切削液、切削参数等方面进行工艺摸索,找到最优的加工方法,使该类薄壁零件的加工满足设计要求。
2 产品介绍2.1 技术要求图1所示为某航空用薄壁筒体。
材料为钛合金(Titanium CP2),底部薄壁处壁厚仅有0.25mm,公差为0.025mm,同时要求该面必须平整,平面度为0.02 mm,外圆直径有近ф20mm,口部5mm左右范围内孔公差为0.025mm。
该零件与相应附件贴和感应使用,配合精度要求较高。
图1 筒体2.2 工艺难点筒体零件属于薄壁零件,内径、底部壁厚要求高,材料为难加工的钛合金,采用常规的车削加工方法进行加工,会出现内孔公差无法保证,底部变形现象。
解决钛合金薄壁工件切削加工变形的工艺
。
n 0
角 角 ^
圆 弧
~ l~15 2 5 0 4 . O 1 O
m
重 熔 层 平 均 厚 度 孔 径 尺 寸
/ m
1
2 3
4
4
6 8
8
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6 8
6
2 0
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4 0 4 0
4 O
l O
1 0 I 2
1 O
l /1 / l 2 /1 / / / 2 / 5 9 2 / 3 0 0 1 /8 O 1
度 前角 后 角
( ) 工 件 刚 性 差 切 削 过 程 中 机 床 振 动 及 切 削 要 2
角 加工 类 别、 、
粗 加 工
素不合适 产 生 变形 薄壁 工 件 刚性 差 ,受机 床 振 动
等因素造 成 加工 薄 壁 钛合 金 材 料工 件 时 ,不 合 适 的 切削速度 使切削过 程 中产 生振动 ,引起变形 。
变 形 的夹 具 设 计 不 当 ;加 工 后 又 不 注 重 尺 寸 稳 定 性
的工艺措 施 ;薄 壁 钛 合 金工 件 加 工 最 大 的瓶 颈 是 材
料难 加工 、尺寸 精 度 及 形位 公 差 要 求 高 、壁 薄 易 变
形 ,影 响加工 变 形 因素 有很 多 ,主要 体 现 以下 几 个
3 3 8/ /1 /l / 5 6 2 / 8 / / 21 7 8 1 /1 / 2 l I /I /I /1 / 6/ 2 O 1 0 /l /1 /1 1 O i 0 0 2 /1 /i / 8 4 3 5
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图3 车床软包爪
图4 圆筒半精车、精车
1.圆筒 2.心盘 3.车床软包爪
在考虑到零件有夹头的情况下,薄壁零件在精车和半精车时保持刚性并不至于产生变形。
听完老师的经验分享后
热情的小伙伴忍不住开始提问了
用户1用户2
心盘和开粗后的配合公差有多少?
先生
这个要根据零件的车削情况确定,一般配合间隙为0.1mm。
பைடு நூலகம்先生
先干孔,然后用穿心轴,但是也要通过粗精加工。
用户8
那先加工孔的话,外径切削和夹紧变形就要很好的解决,不然直接影响内孔精度
先生
是的,设计成一个两端有涨轴的心轴,把零件套上,端面螺钉把涨轴压紧,使涨轴把孔撑紧加工外圆。
最后热心用户
还给大家分享了一些高效切削示例
装夹方案的设计:粗加工时因为有夹头,此时工件的刚性较好,使用车床普通自定心卡盘,夹紧力大,可以防止在大切削力加工过程中零件松动,夹头不切断。半精加工、精加工时夹紧力要小,防止装夹变形,此两步工序中需要使用软包爪,并且考虑到此时工序工件已经形成薄壁结构,在零件内孔增加心盘装于工件内孔,以增加整个工艺系统的刚性。软包爪如图2,心盘如图3所示,图4为软包爪与心盘装夹零件。
用户3
在加工时会不会振刀
先生
因为粗加工时转速不大,所以振刀情况可以避免。另外,心盘的作用主要是增强零件夹头部分刚性,实际加工过程中根据零件配合完的孔来定心盘尺寸,所以要求不是很严格。
用户4
心盘是怎么固定的?
先生
心盘是固定在零件夹头的孔中,用软包爪把夹头夹紧固定。
用户4
通过夹紧工件,来夹紧心盘?那工件应该会有变形吧!
航空钛合金薄壁件加工工艺
对钛合金材料无处下手?
对薄壁零件加工没有思路?
本周直播夹具侠为大家请来了资深的机床工艺工程师为大家讲解航空钛合金薄壁件加工工艺。老师首先就自己加工过的一款零件进行分析:
图1
一、零件工艺分析
图1是一款薄壁圆筒零件,零件材料为钛合金TC4,外圆直径198mm,内孔直径为195mm,长度为200mm。
因为钛合金的特殊性能,钛合金薄壁件加工过程中会出现切屑、断屑、排屑,故防止加工零件的扭曲变形等就更难。
二、零件加工工艺方案
该零件加工工序分为粗加工(粗车)、去应力时效、半精加工和精加工以及切断定长。其中去应力时效工序主要是为了把粗加工过程中参与的切削应力释放,避免带到后续的工序中。
半精加工和精加工将确定加工的零件尺寸、表面形状、相互位置及表面粗糙度。
先生
软包爪为了好焊接采用低碳钢,垫紧由于夹头的存在,局部刚性比形成薄壁刚性要好,所以变形量会很小,不会影响工件形状尺寸变化。
用户3
切断的时候会产生变形么?
先生
切断时变形是不可避免的,但是可以端面留一些余量,再用软三爪或垫轴把端面光平。
更有一些小伙伴提出了自己的加工思路
用户5
心盘用涨套式,与工件的间隙可以消除不更好吗?
先生
工艺夹头出的孔采用原来的方式,心盘与之配合,增加局部刚性,间隙控制在十丝左右就可以了。
用户6
谢谢先生回答。心盘和零件的间隙,卡盘的压力,个人觉得很重要。
用户7
是不是也可以用工艺螺纹,代替软包爪,我们加工显微镜目镜管,铝的,都是用工艺螺纹。
先生
对于铝件和铜件确实是一个不错的选择。
用户5
如果没有夹头怎么办?