​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（qiú）的不斷提（tí）高，產品（pǐn）裝（zhuāng）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，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（xìng）差以及鈦合金（jīn）材料的難加工性（xìng），使得（dé）墊片（piàn）的加工精度很難保證。本文通過對鈦合（hé）金墊片的車削過程控製（zhì），並在實踐證明該（gāi）車削（xuē）工（gōng）藝有效地解決了鈦合金高精度大批量墊片質量控製問（wèn）題。

1.車削墊片（piàn）的工藝分析

材料為鈦合金，用通常的卡盤夾緊車削的加工方法（fǎ）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（yī）是如何解決鈦合金材料的刀具問題；二是如何（hé）保證零件（jiàn）的加工尺寸（cùn）精度及形位公（gōng）差；三是如何保（bǎo）證大批量生產。

2.目前（qián）車削鈦合金墊片存在問題：

（1）鈦合金屬於難加材料，使（shǐ）用普通刀具車削鈦合金材料，刀具磨損（sǔn）快，表麵粗（cū）糙度差，精度無（wú）法保證。

（2）在切削（xuē）力的擠壓作用下導致零（líng）件變形，特別（bié）是背向（xiàng）力的作用（yòng）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（xíng）位公差。

（3）墊片剛性差，壁超薄（báo），強度低，在切削過程中容（róng）易產生振動使其變形。由於每次車削（xuē）時，其內（nèi）部應力的釋放使其彎曲、扭曲（qǔ）變形（xíng）。

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

（5）切削熱（rè）變形。由（yóu）於墊片材料為鈦合金，其（qí）強度（dù）高不易（yì）車削（xuē），切（qiē）削熱集中於（yú）刀尖（jiān）部（bù）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（shì）在車削（xuē）端麵時，超薄墊（diàn）片片零件因單麵受熱，在左（zuǒ）右端麵間形成溫差而變（biàn）形，造成的幾（jǐ）何形狀誤差非常明顯，從而影響（xiǎng）零件的（de）加工精度。

（6）切削用量引起的變（biàn）形。合（hé）理選擇切削用量能夠有效的減小切（qiē）削力，從而減小零（líng）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高精度數控線切割設備，使用“慢走絲”加工，這種加工（gōng）方法的（de）缺點是製造（zào）周期（qī）長，生產效率低，製造成本高，滿足（zú）不了批量生產需求。

3.解決措施

（1）針（zhēn）對鈦合（hé）金難材料（liào），進行了大量的試驗及總結：①刀具材料的選擇（zé）。應盡可能（néng）采用硬質合金刀具，並應選用（yòng）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（yìng）質合（hé）金（如YG10H、YG8W等）。②合理選擇刀具（jù）幾（jǐ）何參數。刀（dāo）具的磨損，刀鈍會使（shǐ）零件主切削抗力增大，造（zào）成墊片變形，刀具切削刃太鋒利雖然有利於切削，但刀具強度較低，刀具易於磨損，反而使切削力增大，同樣使零件變形，通過（guò）反複（fù）加工實踐，在精（jīng）加工時，前角（jiǎo）取γ0=15°～20°，後角取α0=8°～12°。③切（qiē）削用量的選擇。選用較（jiào）低的切削（xuē）速度及較大的進給量和切削深度。用硬（yìng）質合金車刀車削時，可取s=0.1～0.3mm/r；粗加工時切削深（shēn）度一定要大（dà）於氧化皮的深度（dù）。

（2）選擇合理的裝（zhuāng）夾方式，采用（yòng）軸向壓緊，減小工件的幾何形狀誤差，夾（jiá）緊力不（bú）宜過大，以免工件變形。

（3）細化加工工（gōng）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，避免工序集中，消除精加工（gōng）時切削力較大引起（qǐ）的變形，粗車後零件通過（guò）熱處理時（shí）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（yǒu）效保證（zhèng）零件加工精度的情況下，提高加工（gōng）效率。根據經驗及加工實踐（jiàn），精加工時切削速度V=50m/min,進給（gěi）量f=0.06～0.1mm/r,零件（jiàn）越薄進給量要越小，背吃刀（dāo）量ap=0.05～0.1mm.

（5）選（xuǎn）擇切削液，采用濕加工降低切削區（qū）溫度，提高表麵質（zhì）量（liàng），延長刀具壽命。一般應選用極壓（yā）乳化液（yè）來冷卻，流量應充足。充分使（shǐ）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（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。

4.工藝（yì）方案（àn）

墊片加工工藝流（liú）程：下料→粗（cū）加工→熱處理（時效）→精加工。

（1）下料。

（2）粗車削加工。

（3）鉗工鑽孔3xφ4mm孔（多件加（jiā）工）。

（4）熱處理時效。

（5）使用軟爪夾持外圓φ52mm車削，保證形位公差要（yào）求，平麵度0.01mm，垂直度（dù）0.015mm，內孔φ20H9,倒銳角毛刺。

5.結語

通過（guò）運用（yòng）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（shǐ）零件尺寸精度及形位公差要求得到保證，加工質量穩定，並（bìng）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車削工藝實用性強，具有（yǒu）較強的推廣作用。