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性要求的不斷提高，產品裝配調試（shì）需求（qiú）鈦合金墊片也越（yuè）來越多。這（zhè）類環形片狀墊片的結構雖然簡單，其（qí）厚度在0.7～0.4mm之間，其表麵質（zhì）量和幾何形（xíng）狀精度要求較高，由於其（qí）自身剛性差以及鈦合金材料的難加工性，使得墊片的加工精度很難保（bǎo）證。本文通（tōng）過對鈦合金墊片的車削過程控製，並在實踐證（zhèng）明該車削工藝有效（xiào）地解決了（le）鈦合金高精度大批量墊片質量控（kòng）製問題。

1.車削墊片的工藝分（fèn）析

材料為鈦合金（jīn），用通常的卡（kǎ）盤夾緊車削的（de）加工方（fāng）法是無法（fǎ）保證（zhèng）零件的精度要求。此零件為環形薄片零件，加工難（nán）度有三點：一是（shì）如何解決鈦合（hé）金材料的刀具問題；二（èr）是如何保證零件的加工尺（chǐ）寸精度及形位公差（chà）；三是如（rú）何保證大批量（liàng）生產。

2.目前車削鈦合金墊片存在問題：

（1）鈦合（hé）金（jīn）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（cāo）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，特別是背向力的作用使墊片受到（dào）擠壓作用使其變形，直接影響墊片的尺寸精度及形位公差。

（3）墊片（piàn）剛性（xìng）差，壁超（chāo）薄，強度低，在切削過程中容易產生振動使其變形。由於每次（cì）車削時，其內部應力的釋放使其彎曲、扭曲變形。

（4）裝夾（jiá）方式及夾緊力（lì）變形。由於墊片壁超薄，如果采用徑向夾緊，受徑（jìng）向力的作用使（shǐ）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（qiē）削熱集中於刀尖部位，刀具高溫硬度、強度受到影響，刀（dāo）尖磨損加劇，熱量集中使墊片變（biàn）形（xíng），特別是在車削（xuē）端麵時，超薄墊片片零件因（yīn）單麵（miàn）受熱，在左右端麵間形成溫差而變形，造成的幾何形狀誤差非常明顯，從而影響零件的（de）加工精度（dù）。

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

（7）鈦合金原材料均（jun1）采用鈦棒加工，目前墊片的製造方法是采用（yòng）高精度數控（kòng）線切割設備，使用“慢走（zǒu）絲”加工，這種（zhǒng）加工方法（fǎ）的缺（quē）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.解決措施

（1）針對鈦合金難（nán）材料，進行了大（dà）量（liàng）的試驗及總結：①刀具材料的選擇。應盡（jìn）可能采用（yòng）硬質合金刀具，並（bìng）應選用與鈦合金親和力較小的（de）YG類（lèi）硬質合金。如為斷（duàn）續切削或有衝擊時，也可采用高速鋼刀具(如W2Mo9Cr4VCo8等（děng）)，或采用超細顆粒的硬質合金（如（rú）YG10H、YG8W等）。②合理選擇（zé）刀具幾何參數。刀具的磨損，刀（dāo）鈍會（huì）使零（líng）件主切削抗力（lì）增大，造成墊片（piàn）變形，刀具切削刃太（tài）鋒利雖然有利於切削，但刀具強度較低，刀具易於磨損，反而（ér）使切削力增大，同樣使零件變形，通過反複加工實踐（jiàn），在精（jīng）加工時，前（qián）角取γ0=15°～20°，後角取α0=8°～12°。③切削用（yòng）量（liàng）的選擇。選用較低的切削速度及較大的進（jìn）給量和切削深（shēn）度。用硬質合金車刀車削時，可取s=0.1～0.3mm/r；粗加工（gōng）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（fāng）式，采用軸（zhóu）向壓緊（jǐn），減小工件的幾何（hé）形狀誤差，夾緊力不宜過大，以（yǐ）免（miǎn）工件變形。

（3）細化（huà）加工工序，減小墊片變形。墊片加工過（guò）程分段進行，粗、精加工分開進行，避免工序集中，消除（chú）精加工時切（qiē）削力較大引起（qǐ）的變形，粗車後零件通過（guò）熱處理時效消除殘（cán）餘應力，減小零件的應力變形。

（4）合理選擇切削參數。合理選擇切（qiē）削參數，在有（yǒu）效保（bǎo）證零件加工精度的情況下，提高加工效（xiào）率。根據經驗及加工實踐，精加工時切削速度V=50m/min,進給量f=0.06～0.1mm/r,零件越薄進給（gěi）量要越小，背吃刀量ap=0.05～0.1mm.

（5）選擇切削液，采（cǎi）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（huà）液來冷卻，流量應（yīng）充足。充分使用切（qiē）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（kòng）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（lì）滿足（zú）墊片的加工精度，設計了簡易夾具。

4.工藝（yì）方案

墊片加工工藝流程：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）。

（4）熱處理時效。

（5）使（shǐ）用軟爪夾持外圓φ52mm車削，保證形位公（gōng）差要求，平（píng）麵度0.01mm，垂直度0.015mm，內孔φ20H9,倒銳角毛（máo）刺。

5.結語

通過運用以上車削過程控製，有效（xiào）地（dì）防止了墊片在車削過程（chéng）中的變形量，使（shǐ）零件尺寸精（jīng）度及形位公差要求得到保證，加工質量穩定，並且提高（gāo）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，具有較強的推廣作用。