​鈦合金高精度大批量墊（diàn）片的車削工藝

　隨著科學技術的（de）發展以及產品可靠性要求的不斷提（tí）高，產品裝配（pèi）調試需求鈦合金墊片也越來越多。這類環形（xíng）片狀墊片的結構雖然簡單，其厚（hòu）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（hé）金材料（liào）的難加工性，使得墊片的加工精度很難保證。本文通過對鈦合金墊（diàn）片（piàn）的車削（xuē）過（guò）程控製，並在實踐證明該車削工藝（yì）有效地解決了（le）鈦合金（jīn）高精度大批量（liàng）墊片質量控製問題。

1.車削（xuē）墊片的工藝分析

　　材料為鈦合金，用通常的卡盤夾緊車（chē）削的加工方法是無法保證零件的（de）精度要求（qiú）。此零件為環形薄片零件，加工難度有（yǒu）三點（diǎn）：一（yī）是如何解決鈦合金材料（liào）的刀具（jù）問題（tí）；二（èr）是如何保證零件的加工尺寸精（jīng）度及形位公差；三是如何保證大批量（liàng）生產。

2.目前車削鈦合金墊片存在問題：

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

　　（2）在切削力的擠壓作用下導致零件變（biàn）形，特別是背向力的（de）作用使墊片受到擠壓作用使其變形，直接影響（xiǎng）墊片的尺寸精度及形位公差。

　　（3）墊片剛性（xìng）差，壁超薄，強度低，在切（qiē）削過（guò）程（chéng）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（biàn）形。

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

　　（5）切削熱變（biàn）形。由於墊片材料為鈦（tài）合金，其強度高不易車削，切削熱集中（zhōng）於刀尖部位，刀具高溫硬度、強度受到影響，刀尖磨損加劇，熱量集中使墊片變形，特別是在車（chē）削端麵時，超薄墊片片零件因單（dān）麵受熱，在左右端（duān）麵間形成溫（wēn）差而變形，造成的（de）幾何形狀誤差非常明（míng）顯，從而影響零件的加工精度。

　　（6）切（qiē）削用量引起的（de）變形。合理選擇切削用量能夠有（yǒu）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，目前墊片的（de）製（zhì）造方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（quē）點是製造周期長，生（shēng）產效率低，製造成（chéng）本高，滿足不了批量生（shēng）產需求。

3.解決措施

　　（1）針對鈦合金難材料，進行了（le）大量的試驗（yàn）及總結：①刀具材（cái）料的選擇。應盡可能采用硬質合金刀具，並應選用與鈦（tài）合金親和力較小的（de）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（hé）金（如YG10H、YG8W等）。②合理選擇刀具幾何參數。刀具（jù）的磨（mó）損，刀鈍會使零件主切削抗（kàng）力增大，造成墊片變形，刀具切削刃（rèn）太鋒利雖然（rán）有利於切削，但刀具強度較低，刀具（jù）易於磨損，反而使切（qiē）削力增（zēng）大，同樣使零件變形（xíng），通過反複加工實踐，在（zài）精加工時，前角取γ0=15°～20°，後角取α0=8°～12°。③切削用量的選擇。選用較低的切削速度及較大的（de）進給（gěi）量和切削深度。用硬質合金車刀（dāo）車（chē）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（jǐn），減小工件的幾何形狀誤差，夾緊力不宜過大，以免工件變形。

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

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

　　（5）選擇切削液（yè），采用濕（shī）加工降低切削（xuē）區溫度，提高表（biǎo）麵質量，延長刀具壽命（mìng）。一般應選用極壓乳化液來冷卻，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（zhì）墊片的變形和滿足批量生產需求。根據墊片的結構和（hé）需（xū）要，盡力滿足墊片（piàn）的加工精度（dù），設計（jì）了簡易夾具。

4.工藝方（fāng）案

　　墊（diàn）片加工（gōng）工藝流程：下料→粗加（jiā）工（gōng）→熱（rè）處（chù）理（時效）→精加工。

　　（1）下料。

　　（2）粗（cū）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（zhèng）形位公差要求，平麵度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，有效地防止了墊片在車削過程中的變形量，使零件（jiàn）尺寸精度及形位公差要求（qiú）得到保（bǎo）證，加（jiā）工質量穩定，並（bìng）且提高了（le）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。