鈦合金（jīn）高精度大批量墊片的車削工藝

隨著科學技術（shù）的發展以及產品可（kě）靠性（xìng）要求的不斷提高，產品裝配調試需求鈦合金墊片也越來越多。這類環形片狀墊片的結構雖然簡單（dān），其厚度在0.7～0.4mm之間，其表麵質（zhì）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（jīn）材料的難（nán）加工性，使得墊片的加工精度很難（nán）保證。本文通過對鈦合金墊片的車削過程控製，並在實踐（jiàn）證明該車削（xuē）工藝有效（xiào）地解（jiě）決了鈦合金高精度大批量（liàng）墊片質量控製問題。

1.車削墊片的工藝分析（xī）

材料（liào）為（wéi）鈦合金，用通常的卡盤（pán）夾緊車削的加工方（fāng）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精度及形位公差；三是如何保證大批（pī）量生產。

2.目前車削鈦合金墊片存在問題：

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

（2）在（zài）切削力（lì）的（de）擠壓作用下導致零（líng）件變形，特（tè）別是背向力的作用使墊片（piàn）受到擠壓作用使其變形（xíng），直接影響墊片（piàn）的尺寸（cùn）精度及形（xíng）位公差。

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

（4）裝夾方式及夾緊力變形。由於（yú）墊片壁超（chāo）薄，如果（guǒ）采用徑向夾緊，受徑向力的作（zuò）用（yòng）使零件產生彈性變形。

（5）切（qiē）削熱變形。由於墊（diàn）片材料為（wéi）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（shòu）到影響，刀（dāo）尖磨損加劇，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（míng）顯，從而影響零件（jiàn）的加工精度。

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

（7）鈦合金原材料均采用（yòng）鈦棒加工，目前墊片的製造方法是采用高精度（dù）數控線切割設備，使用“慢走（zǒu）絲（sī）”加工，這種加工方法的缺點是製（zhì）造（zào）周期長，生產效率低，製造成本高，滿足不（bú）了批（pī）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（jí）總結：①刀具材料（liào）的選（xuǎn）擇。應盡（jìn）可能采用硬質合金刀具，並應（yīng）選用與鈦合金（jīn）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（dāo）具幾何參數。刀具的磨損，刀鈍會使零件主切削抗力增大，造成墊（diàn）片變形，刀具切削刃太鋒利雖然有利（lì）於切削，但刀具強度較低，刀具易於磨（mó）損，反而使切削（xuē）力增大，同樣使零件變形，通過反複加（jiā）工實（shí）踐，在精加工時，前角取γ0=15°～20°，後角取α0=8°～12°。③切削用（yòng）量的選擇。選用較低的切削速度及（jí）較大的進給量和切削深度。用硬質合金車（chē）刀車削時，可取s=0.1～0.3mm/r；粗（cū）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，減小工件的幾何形狀（zhuàng）誤差，夾緊力不宜過大，以免工件變形（xíng）。

（3）細（xì）化加工工序，減（jiǎn）小墊片變（biàn）形。墊片加工（gōng）過程分段進行，粗、精加工分開進行，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殘餘應力，減小零件的應力變形。

（4）合理選擇切削參數。合理選擇切削參數，在有效保證零件加工（gōng）精度的情況下，提（tí）高加工效率。根（gēn）據經驗及加工實踐（jiàn），精加工（gōng）時切削速（sù）度（dù）V=50m/min,進（jìn）給量f=0.06～0.1mm/r,零件越薄進給量要越小，背吃（chī）刀量ap=0.05～0.1mm.

（5）選擇（zé）切削液，采用濕加工降低切（qiē）削區溫度，提高表麵質量，延長刀具壽命。一（yī）般應選用極壓乳化液來（lái）冷卻，流（liú）量應（yīng）充足。充分使（shǐ）用切削液進行（háng）冷卻，防止零件熱變形（xíng），防止（zhǐ）由於熱量集中。

（6）設計（jì）合理的夾具，控製墊片的變形和滿足（zú）批量生產需求。根（gēn）據墊片的結構和需要，盡力滿足墊片的加工精度，設（shè）計了簡（jiǎn）易夾具。

4.工藝方案

墊片加工工藝流程：下料→粗加工→熱處理（lǐ）（時效）→精加工。

（1）下料。

（2）粗車削加工。

（3）鉗工鑽孔3xφ4mm孔（kǒng）（多件（jiàn）加工（gōng））。

（4）熱處理時效（xiào）。

（5）使用軟爪夾持外（wài）圓φ52mm車（chē）削，保證形位公差要求，平麵度0.01mm，垂直度0.015mm，內孔φ20H9,倒銳（ruì）角毛刺。

5.結語

通過運用以上車削過程控製（zhì），有效地防止了墊片在車削過程中的（de）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（dìng），並且提高了生（shēng）產（chǎn）效率，降低了製造（zào）成本。鈦（tài）合金（jīn）高精度大批量墊（diàn）片車削工（gōng）藝實用性強，具有較強的推廣作（zuò）用（yòng）。