​鈦合金高精度大批量墊片的車削工藝

隨著科學技術的發展以及產品可靠（kào）性要求的不斷（duàn）提高，產品裝配調試需求鈦（tài）合金墊片也越來越多。這類環形片狀墊片的結構雖然簡單，其厚度（dù）在0.7～0.4mm之間，其表麵質量和幾何形狀（zhuàng）精度要求較高（gāo），由於其自身剛性差以及鈦（tài）合金材料的難加（jiā）工性，使得墊（diàn）片（piàn）的加工精度（dù）很難保證。本文通過對鈦合金墊（diàn）片（piàn）的車削過程控製（zhì），並在（zài）實踐證明該（gāi）車（chē）削工藝有效地解決了鈦合金高精度大批量墊片質量控製（zhì）問題。

1.車削墊片的工藝分析

材料為（wéi）鈦合金，用通常（cháng）的卡盤（pán）夾緊車削的加（jiā）工方法是（shì）無法保證零件的精度要求。此零件為環形薄片零件，加工（gōng）難度有三點：一是（shì）如何解決鈦合金材料（liào）的刀具問題；二是如何保證零（líng）件的加工尺寸精度及形位公差；三是如何保證大（dà）批量生產。

2.目前車削鈦合（hé）金墊片存（cún）在問題：

（1）鈦合金屬於難加材料，使用普通（tōng）刀具車削鈦合金材料，刀具磨損快，表麵粗糙度差，精度無法保證。

（2）在切削力的擠壓作用下導（dǎo）致零件變形，特別是背向（xiàng）力的作用使墊片受到擠壓作用使其變形，直接影響墊片的尺寸精度及形位公（gōng）差。

（3）墊片剛性差，壁超（chāo）薄，強度低，在切削過程中容易產生振（zhèn）動使其變形。由（yóu）於每次車削時，其內部應力的（de）釋放使其彎曲（qǔ）、扭曲變形。

（4）裝夾（jiá）方式及夾緊力變形。由（yóu）於墊（diàn）片壁超薄，如果（guǒ）采（cǎi）用徑向夾緊，受徑向力的作（zuò）用使零件產生彈性變形。

（5）切削熱變形。由於墊片（piàn）材料（liào）為鈦合金，其強度高不易車（chē）削，切（qiē）削（xuē）熱（rè）集中於刀尖部位，刀具（jù）高溫硬度、強度受到影響，刀尖磨損加劇，熱量集中使墊片（piàn）變形，特別是在車削端麵時，超薄墊片片零（líng）件因單麵受熱，在左右端麵間形成溫差（chà）而（ér）變形，造成的幾何形狀誤差非常明顯，從而影響零件的加工精度。

（6）切削用量（liàng）引起的變形。合理選擇切削用量能夠有效的減小切削力（lì），從而減小零件變形。

（7）鈦合金原（yuán）材料均采用鈦棒加工，目前墊片的製造方（fāng）法是采用高精度數控線切割設備，使用“慢走絲”加工，這種加工方法的缺點是製造周期長，生產效率低，製造成本高，滿足不了批量生產需求。

3.解決（jué）措施

（1）針對鈦合金難材料，進（jìn）行了大量的試驗及總結：①刀具材料的選擇。應盡可（kě）能采用硬質合（hé）金（jīn）刀具，並（bìng）應選用與鈦合金親（qīn）和力較（jiào）小的YG類硬質合金。如為（wéi）斷續切削（xuē）或有（yǒu）衝（chōng）擊時，也可（kě）采用高速鋼刀具(如（rú）W2Mo9Cr4VCo8等)，或采用超（chāo）細顆粒的硬質（zhì）合金（如YG10H、YG8W等）。②合理選擇刀具幾何參（cān）數（shù）。刀具的磨損，刀鈍（dùn）會使零件主切削抗力增大，造成墊（diàn）片變形，刀具切削刃太鋒利雖（suī）然（rán）有利於切削，但（dàn）刀具強度較低，刀具易於磨損，反而使切削力增大，同樣使零件變形，通過反複加工實踐（jiàn），在精加工（gōng）時，前角取γ0=15°～20°，後角取α0=8°～12°。③切削用量（liàng）的選擇。選（xuǎn）用較低的切削速（sù）度及（jí）較大的進給（gěi）量和切削深度。用硬質合（hé）金車刀車（chē）削時，可取s=0.1～0.3mm/r；粗（cū）加工（gōng）時切削深度一定（dìng）要（yào）大於氧化皮的深（shēn）度。

（2）選擇合理的裝夾方式，采用（yòng）軸向壓緊，減小工件的幾何（hé）形狀誤差，夾緊力不宜（yí）過大，以免（miǎn）工件變形。

（3）細化加工工序，減小墊片變形。墊片加（jiā）工過程分段進行，粗、精加工分開（kāi）進行（háng），避免（miǎn）工序集中，消除精加工時切削力（lì）較（jiào）大引起的（de）變形，粗車後零件通過熱處理時效消除殘餘應力，減小零件的應力變形。

（4）合理（lǐ）選擇切削（xuē）參數。合理選擇切削參數，在有效保證零件加工精度的情況（kuàng）下，提高加工效率（lǜ）。根據（jù）經驗及加工實踐，精加工時切削速度V=50m/min,進給（gěi）量f=0.06～0.1mm/r,零件越薄進給量要越小，背吃刀量ap=0.05～0.1mm.

（5）選擇切削（xuē）液，采用濕加工降低切削區溫度，提高表麵質量，延長刀具壽命。一般（bān）應選用極壓乳化液（yè）來冷卻，流量應充足。充分使（shǐ）用切削液進行冷卻，防止零件熱變形，防止由於熱量集中。

（6）設計合（hé）理的夾具，控（kòng）製墊片的變形和滿足批量生產（chǎn）需求。根據墊片的結構和需要，盡力滿足墊片（piàn）的加工精度，設計了簡易夾具。

4.工藝方案

墊片加工工藝流程：下料→粗加工→熱處（chù）理（時效）→精加（jiā）工。

（1）下料。

（2）粗車削加工（gōng）。

（3）鉗工鑽孔3xφ4mm孔（多件加工）。

（4）熱處理時效。

（5）使用（yòng）軟爪夾持外圓φ52mm車削，保證形位公差要求（qiú），平麵度0.01mm，垂直度0.015mm，內孔φ20H9,倒銳角毛刺。

5.結語

通過運用以上車（chē）削過（guò）程控製，有效地防止了墊片（piàn）在（zài）車削過（guò）程中的變形量，使（shǐ）零件尺寸精度及形位公差要求得到保證，加工（gōng）質量穩定，並且（qiě）提高了生產效率，降低了製造成本。鈦合金高精度大批量墊片車削工藝實用性強（qiáng），具有較強（qiáng）的推（tuī）廣作用。