鈦合金高精度大批量墊片的車削工藝

隨（suí）著（zhe）科學技術的發展以及產品可靠性要求（qiú）的不斷提高，產品裝配調試需求鈦（tài）合金墊片也（yě）越來越多。這類環形片狀墊片（piàn）的結構雖然簡單，其厚度在0.7～0.4mm之間，其表麵質量和幾何形狀精度要求較高，由於其自身剛性差以及（jí）鈦合金材料（liào）的難加工性（xìng），使得墊片的加（jiā）工精度很難保證。本文通（tōng）過（guò）對鈦合金墊片的車削過程控製，並在實踐（jiàn）證明該車削工藝有效地解決了（le）鈦合金高精度大批量墊片質量控製問題。

1.車（chē）削墊片的工藝分析

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

2.目前車削鈦合金墊（diàn）片存在問題：

（1）鈦合金屬（shǔ）於難加材（cái）料，使用普通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致（zhì）零件變形，特別是背（bèi）向力的作用（yòng）使墊片受到擠壓作用使（shǐ）其變（biàn）形（xíng），直接影響墊片的尺寸精（jīng）度及形位公差（chà）。

（3）墊片剛性差，壁超薄，強（qiáng）度低，在（zài）切削過（guò）程中容易產生振動使其變形。由於每次車削時，其內部應力的（de）釋放使其彎（wān）曲、扭曲變形。

（4）裝夾方式及夾緊力變（biàn）形（xíng）。由於墊片壁超薄，如果（guǒ）采用徑向（xiàng）夾緊，受（shòu）徑（jìng）向力（lì）的作用使零件產生彈性變形。

（5）切削熱變形。由於墊（diàn）片材料為鈦合金，其強度高（gāo）不易（yì）車（chē）削，切削熱集中於刀尖部位，刀具高溫硬度、強度受到影響，刀（dāo）尖磨損（sǔn）加劇，熱量集中使墊片變形（xíng），特（tè）別是在車削端麵時（shí），超薄墊（diàn）片（piàn）片零件因單（dān）麵受熱，在左右端麵（miàn）間形成溫差而變形，造成的幾何形（xíng）狀（zhuàng）誤差（chà）非常明顯，從而影響零件（jiàn）的加工精度。

（6）切削用量引起（qǐ）的變形。合理（lǐ）選擇切削用量能夠有效的減小切削力，從（cóng）而減小零件變形。

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

3.解決措施

（1）針對鈦（tài）合金難材料（liào），進行了大量的試驗及總（zǒng）結：①刀具材料的選擇。應盡可能采用（yòng）硬質合金刀具（jù），並應選用與鈦（tài）合金親和力較小的YG類硬質合（hé）金。如為斷續切削或有衝（chōng）擊時，也可采用高速鋼（gāng）刀具(如W2Mo9Cr4VCo8等)，或采用超（chāo）細顆粒的硬（yìng）質合金（如YG10H、YG8W等）。②合理選擇（zé）刀具幾何參（cān）數。刀（dāo）具的磨損，刀鈍會使零件主切削抗力增大，造成墊片變形（xíng），刀（dāo）具（jù）切削（xuē）刃太鋒利雖然有利於切削，但刀具強度較低，刀具易於磨損（sǔn），反而使（shǐ）切削（xuē）力增大，同樣使零件變形，通過反複加工實踐，在精加工時（shí），前角取γ0=15°～20°，後角取α0=8°～12°。③切削用量的選擇。選用較低的切（qiē）削速度及較大（dà）的進（jìn）給量和切削深度。用硬質合（hé）金車刀車削時，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（xuǎn）擇合理的裝夾方式，采用軸向壓（yā）緊，減小（xiǎo）工件的（de）幾何形狀誤差，夾緊力不宜過大，以免工件變形。

（3）細化加工工序，減小（xiǎo）墊片變形。墊片加工過程分段進行，粗、精加工分開進行，避免工序集中（zhōng），消除精加（jiā）工時切削力較大引起的變形（xíng），粗車後零件通過熱處理時（shí）效消除殘餘應（yīng）力，減小零（líng）件的應（yīng）力變形。

（4）合理選擇切削參數（shù）。合理選擇切削參數，在有效保證零件加工精度的情況下，提高（gāo）加工效率。根據經驗及加（jiā）工實踐，精加工時切削速度V=50m/min,進給量f=0.06～0.1mm/r,零件（jiàn）越薄進給量要越小，背吃刀量（liàng）ap=0.05～0.1mm.

（5）選擇切（qiē）削液，采用濕加工降低切削區溫度，提高表麵質量，延長刀具壽命。一般應選用極壓乳化液來冷卻，流量應充足。充分使用切削（xuē）液進行冷卻，防（fáng）止零件（jiàn）熱變形，防（fáng）止由（yóu）於熱量集中。

（6）設計合理的夾具，控製墊片的變形和滿足（zú）批（pī）量生（shēng）產需求。根據墊片的結（jié）構和（hé）需要，盡力滿足墊片的加工精度，設計了簡易（yì）夾具。

4.工藝方案

墊片加工工藝流（liú）程（chéng）：下料→粗加工→熱處理（時效）→精加工。

（1）下料。

（2）粗車削（xuē）加工。

（3）鉗工鑽孔3xφ4mm孔（多件加工（gōng））。

（4）熱處理時效。

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

5.結語

通過（guò）運用（yòng）以上車削過程（chéng）控製，有效地防止了墊（diàn）片在車削過程中的變形量，使零件尺寸（cùn）精度及形位公差（chà）要求得到（dào）保證，加（jiā）工質量穩定（dìng），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削工（gōng）藝實用（yòng）性強，具有較強（qiáng）的推廣作用。