鈦合金高精（jīng）度（dù）大批量墊片的車削（xuē）工藝

隨著科（kē）學技術的發展以及產（chǎn）品可靠性要求（qiú）的（de）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，其厚度在0.7～0.4mm之（zhī）間，其表麵質（zhì）量和幾何（hé）形狀精度要求較高，由於其自身剛（gāng）性差以及鈦合金材料的難加工性（xìng），使得墊片的加工精度很難保證。本文通過對鈦合金墊片的車削過程控製，並在實踐（jiàn）證明該車削工藝有效地解決了鈦合金高精度大批（pī）量墊片（piàn）質量控製問題。

1.車削（xuē）墊片的工藝分析（xī）

材（cái）料為鈦合金，用通常的卡盤夾緊車削的加工方法是（shì）無法保（bǎo）證零（líng）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；二是如何保證零件（jiàn）的加工尺寸精度及形位（wèi）公差（chà）；三是如何保證大批量生（shēng）產（chǎn）。

2.目前車削鈦合金墊片存在問題：

（1）鈦（tài）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（xuē）力的擠（jǐ）壓作用（yòng）下導致零（líng）件變形（xíng），特別（bié）是（shì）背向（xiàng）力的作（zuò）用（yòng）使墊片（piàn）受到擠（jǐ）壓作用使其變形，直接影（yǐng）響墊片的尺寸精度及形（xíng）位公（gōng）差。

（3）墊片剛性差，壁超薄，強度低（dī），在（zài）切削過程中容（róng）易產生振動使其變（biàn）形。由於每次車削時，其（qí）內（nèi）部應力的釋放（fàng）使其彎曲、扭曲變形。

（4）裝（zhuāng）夾方式及夾緊力變形。由於墊片壁超薄，如果（guǒ）采用徑向夾緊，受徑向（xiàng）力的作用使（shǐ）零（líng）件產生彈性變形。

（5）切（qiē）削熱變形。由於墊片材料（liào）為鈦合金，其強度（dù）高不易車削，切削（xuē）熱集中於刀尖部位，刀具（jù）高溫硬度、強度（dù）受到影響，刀尖磨損加（jiā）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麵受熱，在（zài）左右端麵（miàn）間形成溫差（chà）而（ér）變形，造成的幾何形狀誤差非常明顯，從而影響零件的加工精度（dù）。

（6）切削（xuē）用量引起的變形。合理選擇（zé）切削用量能（néng）夠有效的（de）減小切削力，從而減小零件變形。

（7）鈦合金原材料（liào）均采用鈦棒加工，目前墊片的製造方法（fǎ）是采用高精度數控線切割設備，使用“慢走絲”加工，這種加工方法的缺點是製（zhì）造周期長，生產效率低（dī），製造成本高，滿足不（bú）了批量（liàng）生產需求。

3.解（jiě）決措施

（1）針對鈦合金難材料，進行了大量的（de）試驗及總結：①刀具（jù）材料的選擇。應盡可能采（cǎi）用硬質合金刀具，並（bìng）應選用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（gāo）速鋼刀具(如W2Mo9Cr4VCo8等)，或采用超細（xì）顆（kē）粒的（de）硬質合金（如YG10H、YG8W等）。②合理選擇刀具幾何參數。刀具的磨損，刀（dāo）鈍會使零件主切削抗力增大，造成墊片（piàn）變形，刀（dāo）具切削刃太鋒利雖然有利於切削，但刀具強度較低，刀具（jù）易於磨損，反而（ér）使切削（xuē）力增大，同樣使零件變形，通過反複加工實踐，在精加工時，前角取γ0=15°～20°，後角取α0=8°～12°。③切削（xuē）用（yòng）量的選擇。選用較（jiào）低的切削速度及較大（dà）的進給量和切削深（shēn）度。用（yòng）硬質合金車刀車削時，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（shēn）度。

（2）選擇合理（lǐ）的裝夾方式，采用（yòng）軸（zhóu）向壓緊，減小工件的幾何形狀誤差，夾緊力不宜過大，以（yǐ）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（jìn）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（tōng）過熱處理時效消除殘餘應（yīng）力，減小零件的應力變形。

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

（5）選擇切削（xuē）液，采用（yòng）濕（shī）加工降低切削區溫（wēn）度，提高表麵質量，延長刀具壽命。一般應（yīng）選用極壓乳化液來冷卻（què），流量應充足。充分使用切削液進行冷卻，防止零件（jiàn）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。根據墊片的結構和需要，盡力滿足墊片的加工精度（dù），設計了（le）簡易夾具。

4.工藝方案（àn）

墊片加（jiā）工工藝（yì）流（liú）程：下（xià）料（liào）→粗加工→熱處理（時效）→精加（jiā）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）使用（yòng）軟爪夾持外圓φ52mm車削，保證形位公差要求，平麵（miàn）度0.01mm，垂直度0.015mm，內孔φ20H9,倒銳角毛刺。

5.結語

通過運用以上車削（xuē）過（guò）程（chéng）控製，有效地防止了墊片在車削過（guò）程中的變形量，使（shǐ）零件（jiàn）尺寸精度及（jí）形位公差要求（qiú）得到保證，加工質量穩定，並（bìng）且提（tí）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，具有較強的推（tuī）廣作用。