​鈦合金高精度大批量墊片的車削工藝

隨（suí）著科學技術（shù）的發展以及產品（pǐn）可靠性要求的不斷提高，產品裝配調試（shì）需求鈦合金墊片也（yě）越來越多（duō）。這類環形片狀（zhuàng）墊片的結構雖然簡單，其厚度在0.7～0.4mm之間，其表麵質（zhì）量（liàng）和幾何形狀精度要求（qiú）較高，由於其自身剛性差以及鈦合金材料的難加工（gōng）性，使得墊片的加工精度很難保證。本文通過對鈦合金墊片的（de）車削過程控製，並在實踐證明該車削工藝有效地解決了鈦合金高精（jīng）度大批量墊片質量控製問題。

1.車削墊片（piàn）的工藝分析

材料為（wéi）鈦合金，用通常的卡盤夾緊車削的加工方法是無法保證零（líng）件的精度要求。此零件為環形薄片零件，加工難度有三點：一是如何解決鈦合金（jīn）材（cái）料的刀具問題；二是如何保（bǎo）證零件的（de）加工尺寸精度及形位公差；三是如何保證大批量生產。

2.目前車削鈦合金墊片存在問題：

（1）鈦合金屬於難加材料，使用普通刀具車削鈦合金材料，刀具磨損快，表麵粗糙（cāo）度（dù）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，特別是背向力（lì）的作用使墊片（piàn）受到（dào）擠壓作用使其變形，直接影響墊片（piàn）的（de）尺寸精度及形位公差。

（3）墊片剛性差，壁超薄（báo），強度低，在切削過（guò）程中容易產生（shēng）振動使其變形（xíng）。由於每（měi）次車削時，其內部應力的釋放使其彎曲、扭（niǔ）曲變（biàn）形。

（4）裝夾方式及夾緊力變形。由於墊片壁超薄（báo），如果采（cǎi）用徑向夾緊，受徑向（xiàng）力的作用（yòng）使零件（jiàn）產生彈性變形。

（5）切削熱變形。由於墊（diàn）片材料為鈦合金，其（qí）強度高不易車削，切削熱集中於刀尖（jiān）部位，刀（dāo）具高溫硬度、強度受到影響，刀尖（jiān）磨損加劇，熱（rè）量集中使（shǐ）墊片變形，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而變形，造成的幾何形狀誤（wù）差非常明顯，從而影響零件的加工精度。

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

（7）鈦合（hé）金原材料均采用鈦棒加工，目前（qián）墊片的（de）製造方法是采用高精度數控（kòng）線切割設備（bèi），使用“慢（màn）走絲”加工（gōng），這種加工方法的缺點是（shì）製造周期（qī）長，生產效率低，製造成本高，滿足不（bú）了批量生產需（xū）求。

3.解決措（cuò）施

（1）針對鈦合金難材料，進行了（le）大量的試驗及總結：①刀具材（cái）料的選（xuǎn）擇。應盡可能采用硬質合金刀（dāo）具（jù），並（bìng）應選用與鈦合金親和力較小的YG類硬質（zhì）合金。如為斷續（xù）切削或有（yǒu）衝（chōng）擊時，也可采用高速鋼刀具(如W2Mo9Cr4VCo8等)，或采用超細顆粒的硬質（zhì）合金（如YG10H、YG8W等）。②合理選擇刀具幾何參數。刀具的磨損（sǔn），刀鈍會使零件主切削抗力增大（dà），造成墊片變形，刀具切削（xuē）刃太鋒利雖然有利於（yú）切削，但刀具強度較低，刀具易於磨損，反而使切削力增（zēng）大，同樣（yàng）使零件變形，通過反複加工實踐（jiàn），在精加工時，前角取γ0=15°～20°，後角取α0=8°～12°。③切削用量（liàng）的選擇。選用較低的切削速度及較大的進給（gěi）量和切削深度。用硬質合金車刀（dāo）車削時，可取s=0.1～0.3mm/r；粗加工時切削深度一定要大於氧化皮的深度。

（2）選擇合理的裝夾方式（shì），采（cǎi）用（yòng）軸向壓緊，減小工件的幾何（hé）形狀誤差，夾緊力不宜過大，以免工件變形（xíng）。

（3）細化加工工序，減小墊片變形。墊（diàn）片加工（gōng）過程分段進行，粗（cū）、精加工（gōng）分開進行，避免工序集中，消除精加工時切削力較大（dà）引起的變形，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）選擇切削參數。合理選擇切削參數，在有效保證零件加工精度的情（qíng）況下，提高加工效率。根據經驗及加工實踐，精加（jiā）工時切削速（sù）度V=50m/min,進給量f=0.06～0.1mm/r,零件越薄進給（gěi）量要（yào）越（yuè）小，背吃（chī）刀量ap=0.05～0.1mm.

（5）選擇切削液，采用濕加工降低（dī）切削區溫度，提高表麵質量，延長刀具（jù）壽命。一般應選用極壓乳化液來冷卻，流量應（yīng）充足。充（chōng）分使用切削液進行冷（lěng）卻，防止零件（jiàn）熱變形，防止由於熱量集中。

（6）設計合理的夾具，控製墊（diàn）片的變（biàn）形和滿（mǎn）足批量生產需求。根據（jù）墊片的結構和需要，盡力（lì）滿足墊片的加工精度，設計了簡（jiǎn）易夾具。

4.工藝方案

墊片加工工（gōng）藝流程：下料→粗加工→熱（rè）處理（lǐ）（時效）→精加工。

（1）下料。

（2）粗（cū）車削加工（gōng）。

（3）鉗工鑽孔（kǒng）3xφ4mm孔（多件加工）。

（4）熱（rè）處（chù）理時效。

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

5.結語

通過運用以上車削過程控製，有效地防止了墊片在車削過程中（zhōng）的變形量，使零件尺寸精（jīng）度及形位公差要（yào）求得到（dào）保證，加工質量穩定，並且提高了生產效率，降低了製造成本。鈦合金高精度大批量墊片車（chē）削工藝實用性強，具有較強（qiáng）的推廣作用。