隨著科(kē)學(xué)技術的發展以及產品可靠性要求的不斷提高,產品裝配(pèi)調(diào)試需(xū)求鈦合(hé)金墊(diàn)片也越來越多。這(zhè)類環形片狀墊片的結構雖然(rán)簡單(dān),其厚度在0.7~0.4mm之間,其(qí)表麵質量和幾(jǐ)何形狀精度要求較(jiào)高,由於其(qí)自身剛性差以(yǐ)及鈦合金材料的難加(jiā)工(gōng)性(xìng),使得墊片(piàn)的加工精度(dù)很難保證。本文通(tōng)過對(duì)鈦合金墊片的車削(xuē)過程控製,並在實踐證明該車(chē)削工藝有(yǒu)效地解決了鈦合金高精度大批(pī)量墊片質量控製問題。
1.車削墊片的工藝分析
材料(liào)為鈦(tài)合金,用通常的卡盤夾緊(jǐn)車削的加工方法(fǎ)是(shì)無法保證零件的精(jīng)度(dù)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材料(liào)的刀具(jù)問(wèn)題(tí);二是如何保證零件的加工尺寸精度及形位公差;三是如何保證大批量生(shēng)產。
2.目前(qián)車削鈦合金墊(diàn)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(dāo)具磨損快,表麵粗糙度差(chà),精度無法保證。
(2)在切削力的擠(jǐ)壓作用下導致零件變形,特(tè)別是背向力的作用使墊片受到擠壓作用使其變形,直接影響墊片的尺寸精度及形位公差。
(3)墊(diàn)片剛性差,壁超薄,強度低,在切削過程中容易產生振動使其變形。由於每次車削時,其內部(bù)應力的釋(shì)放使其彎曲(qǔ)、扭曲變形。
(4)裝夾方式及夾(jiá)緊力變形。由於墊片壁超薄,如果采用徑向夾緊,受徑向力的作(zuò)用使零(líng)件(jiàn)產生彈性變(biàn)形。
(5)切削熱變形。由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(wèi),刀具高溫硬度、強(qiáng)度受到影響,刀尖磨損加(jiā)劇,熱量集中使墊片變形(xíng),特別是在車削端麵時,超薄墊片片零件因單麵受熱(rè),在左右(yòu)端麵間形(xíng)成(chéng)溫差而變形,造成的幾何(hé)形(xíng)狀誤差非常明顯,從而影響零件的加工精度。
(6)切削用量引起的變形。合理選擇切削用量(liàng)能夠有效的減小切削力,從而減小零件變形。
(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(yòng)高精(jīng)度數控線切割設備,使用“慢走絲”加工,這種加工方法的缺點(diǎn)是製造周(zhōu)期長,生產效率低,製造成本(běn)高,滿足(zú)不了批量生產需求。
3.解決措施(shī)
(1)針對鈦合金難材(cái)料,進行了大量的試驗及總結:①刀具材料的選擇。應盡可(kě)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(zhì)合金。如為斷續切削或有衝擊時,也(yě)可采用高速鋼(gāng)刀具(jù)(如W2Mo9Cr4VCo8等),或采用超細顆粒的硬質合金(如YG10H、YG8W等)。②合理選(xuǎn)擇刀(dāo)具幾何參數(shù)。刀具的磨損,刀鈍會使零件主切(qiē)削抗力增(zēng)大,造成墊片變形,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,反而使(shǐ)切削力增大,同樣使零件變形,通過反複加工實踐,在(zài)精加工(gōng)時,前角取(qǔ)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(sù)度及較大的進(jìn)給量和切削深(shēn)度。用硬質合(hé)金車(chē)刀車削時,可取s=0.1~0.3mm/r;粗加工時切削深度一定要大(dà)於(yú)氧化皮的深(shēn)度。
(2)選擇合理的裝夾方(fāng)式,采用軸向壓緊,減(jiǎn)小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。墊片加工過程分段進行,粗、精加工分開進行,避免工序(xù)集(jí)中,消除精加工時切削力較大引起的變(biàn)形,粗(cū)車(chē)後零件通過熱處理時效消除殘餘應力,減小(xiǎo)零件的應力變形。
(4)合理選擇切削參數。合理選擇切削(xuē)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(chī)刀(dāo)量ap=0.05~0.1mm.
(5)選擇(zé)切削液,采用濕(shī)加工降(jiàng)低切削區溫度,提高表麵質量,延長刀具壽命。一般應(yīng)選用極壓(yā)乳化液來冷卻,流量應充足。充分使用切削液進行(háng)冷卻,防止零件熱變形,防止由於熱(rè)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(chǎn)需求(qiú)。根(gēn)據墊片的結構和需要,盡力滿足墊片的加工精度,設計了簡易夾具(jù)。
4.工藝方案(àn)
墊片加工工藝流(liú)程:下料→粗加工(gōng)→熱處理(時效(xiào))→精加工。
(1)下料。
(2)粗車(chē)削加工。
(3)鉗工(gōng)鑽孔3xφ4mm孔(多件加工(gōng))。
(4)熱處理時效。
(5)使用軟爪夾持外圓(yuán)φ52mm車削,保(bǎo)證形位公差要求,平麵度0.01mm,垂直度0.015mm,內孔φ20H9,倒(dǎo)銳角毛刺。
5.結語
通過運用以上車削過程控製,有(yǒu)效地防止了墊片在(zài)車削過程中的變形量,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(le)生產效(xiào)率,降低了製造成本。鈦合金高精度大批量(liàng)墊片車削工藝實用性強,具有較強的推廣作用。