​鈦合金高精度大批量墊片的車削工藝

隨著科學技（jì）術的發展以及產品可靠性要求的不（bú）斷提高，產（chǎn）品裝配調試（shì）需求鈦（tài）合金墊片（piàn）也越來越多。這類（lèi）環形片狀墊片的結構雖然（rán）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鈦合金材料的難加工性，使得墊片的加工精（jīng）度很難保證。本文通過對鈦（tài）合金墊片的（de）車削過程控製，並在實踐（jiàn）證明該車削工藝（yì）有效地解決了鈦合金高精（jīng）度（dù）大批（pī）量墊片（piàn）質量控製問題。

1.車削（xuē）墊片的（de）工藝分（fèn）析

材料為鈦合金（jīn），用通常的卡盤夾（jiá）緊車削的加工（gōng）方法（fǎ）是無法保證零件的精度要（yào）求。此零件為環形薄片零件，加工難度有三點：一是如何（hé）解決鈦合金材料的刀具問題（tí）；二是如何保證零件的加工尺寸（cùn）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（hé）金墊片（piàn）存在問題：

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

（2）在（zài）切削力（lì）的擠壓作用下導致零（líng）件變（biàn）形，特別是（shì）背向力的作用使墊片受到擠壓作用使其變形（xíng），直接影響墊片的尺寸（cùn）精度（dù）及形位公差。

（3）墊片剛性差，壁超薄，強度低，在切削（xuē）過程中（zhōng）容易產生振動使（shǐ）其變形。由於每（měi）次車削時，其內部應力的釋放使其彎曲、扭曲變形。

（4）裝夾方式及（jí）夾緊力變形。由於墊片壁超（chāo）薄，如果采用徑向夾緊，受徑（jìng）向力的作用使零件產生彈性變形。

（5）切削熱變形。由（yóu）於墊片材料為鈦合金，其強度高不易車削，切削熱集中於刀尖部位，刀具（jù）高溫硬度、強度受到影響（xiǎng），刀尖磨損加（jiā）劇（jù），熱量集中使墊片變形，特別是在車削端麵時，超薄墊片片零件因單麵（miàn）受熱，在左右（yòu）端麵間形成溫差而（ér）變（biàn）形，造（zào）成（chéng）的幾何形狀誤差非（fēi）常（cháng）明顯，從而影響零件（jiàn）的加工精度。

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

（7）鈦合金原材料均采用鈦棒加工，目前墊片的（de）製造（zào）方法是采用高精度數（shù）控線（xiàn）切割設備，使用“慢走絲”加工，這種（zhǒng）加工方（fāng）法（fǎ）的缺點是製造周期長，生產效率低，製造成本高，滿足不（bú）了批量生產需求。

3.解決措施

（1）針對鈦合金難材料，進行了大量的試驗及總（zǒng）結（jié）：①刀具材料的選擇。應盡可能采用硬質合金刀具，並應選用與鈦合金親和力較小的YG類硬質合金。如為斷續切削或有衝擊時，也可采用高速鋼刀具(如W2Mo9Cr4VCo8等)，或采用超細顆粒的硬質合金（如YG10H、YG8W等）。②合理選擇刀具（jù）幾（jǐ）何參數。刀具（jù）的磨損，刀鈍會（huì）使零件（jiàn）主切削抗力增大（dà），造成墊片變形，刀具切削刃（rèn）太鋒利（lì）雖然有利於（yú）切（qiē）削，但刀具強度（dù）較低，刀具（jù）易於磨損，反而使切削力增（zēng）大，同樣使零件變形，通過反（fǎn）複（fù）加工實（shí）踐，在精加工（gōng）時，前角取γ0=15°～20°，後角取α0=8°～12°。③切（qiē）削用量的選擇。選用較低的切削速度及較大的進給量和切削深（shēn）度（dù）。用硬質合金車刀車削時，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）選擇合理的裝夾方式，采用軸向壓緊，減小（xiǎo）工件的幾何形狀誤差（chà），夾緊力不宜過大，以免工件變形。

（3）細化加工工序，減小墊片變形。墊片加工過程分（fèn）段進行，粗、精加工分開（kāi）進行，避免工序集中，消除精加工時切削力較大引起（qǐ）的變形，粗車後零件通過熱處理時效消除殘餘應力（lì），減小零件的應力（lì）變形。

（4）合理選擇切削參數。合理選擇切削參數，在有效保證零件加工精（jīng）度的情況下，提高加（jiā）工效率。根據經驗及加工實踐，精（jīng）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（gěi）量要越小，背（bèi）吃刀量ap=0.05～0.1mm.

（5）選擇切削液（yè），采用濕加工（gōng）降低切削區溫度，提高表麵質量，延（yán）長刀具壽命。一般應選用極（jí）壓（yā）乳化（huà）液來冷卻，流量應充足。充分使用切削液進行冷卻，防止零件熱變形，防止由於熱量集中。

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

4.工藝方案

墊片加工工藝流程：下料→粗（cū）加工（gōng）→熱處理（時效）→精加工。

（1）下料（liào）。

（2）粗車削加工。

（3）鉗工鑽（zuàn）孔3xφ4mm孔（多件加（jiā）工）。

（4）熱處理（lǐ）時效。

（5）使（shǐ）用軟爪（zhǎo）夾持（chí）外圓φ52mm車削，保證形位公差（chà）要求，平麵（miàn）度0.01mm，垂直度（dù）0.015mm，內孔φ20H9,倒銳角毛刺。

5.結語

通（tōng）過運用以上車削過程控製，有效地防止了（le）墊片在車削過程中的變形（xíng）量，使零件尺寸精度及形位公差要求得到保證，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（piàn）車削工藝實用性強，具（jù）有較強的推廣作（zuò）用。