​鈦合金高精度大批量墊（diàn）片的車削工藝

隨（suí）著科學技（jì）術的發展以及產品可靠性要求（qiú）的（de）不斷提高，產品裝配調（diào）試需求鈦合金墊片（piàn）也越來（lái）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（hé）幾何形狀精度要求較高（gāo），由於其自（zì）身（shēn）剛性差以及鈦合金材料的難加工性，使得墊片的加工精（jīng）度很難保證。本文通過對鈦合金墊片的車削過程控製，並在實踐證明該車削工藝（yì）有效地解決了鈦合金高精度大批量墊片質量（liàng）控製問題。

1.車削墊片的工（gōng）藝分析

材料為鈦合金，用通常的卡盤夾（jiá）緊車削的加工方法是無（wú）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（tài）合金材料的（de）刀具問題；二是（shì）如何保證零件（jiàn）的加工尺寸精度及形位（wèi）公差；三是如何（hé）保證大批量生產。

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，使用普通刀（dāo）具車削鈦合金材料，刀具（jù）磨損（sǔn）快，表麵粗糙度差，精度無法保證。

（2）在切削力的擠壓作用下導致（zhì）零件變形，特別是（shì）背向力的（de）作用使墊片（piàn）受到擠壓作用使其變形，直接影響墊片的尺寸精度及形位（wèi）公差。

（3）墊片剛性差，壁超薄，強度低，在切削過程中容易產生（shēng）振動使其變形。由於每次車削時（shí），其內部應力的釋放（fàng）使（shǐ）其彎（wān）曲、扭曲（qǔ）變形。

（4）裝夾（jiá）方式及（jí）夾緊力變形。由於墊片壁超薄，如（rú）果采用徑向夾緊，受徑向力（lì）的作用使零件產（chǎn）生彈（dàn）性變形。

（5）切削熱變形。由於墊片材料（liào）為鈦合金，其強度高（gāo）不易車削，切削熱集中於刀尖部（bù）位，刀（dāo）具高溫硬度、強度受到影響，刀尖磨損加劇，熱量（liàng）集中使墊片（piàn）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（xíng）成溫差而變形，造成的幾何形狀誤差非常明顯，從而影響零件的加工精（jīng）度。

（6）切（qiē）削用量引起的（de）變形。合理選擇（zé）切削用量能夠有（yǒu）效（xiào）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（zào）方法是采用高精度數控線切割（gē）設備，使用“慢走絲”加工，這種加工方法的缺點是製造周期長，生產效率低，製造成本高，滿足不了批量生產需求。

3.解決措施

（1）針（zhēn）對鈦合金難材料，進行了大量的試（shì）驗及總結：①刀具材料的選擇。應盡可能采用硬質合金刀具（jù），並應選用與鈦合金親和（hé）力（lì）較小的YG類硬質合金。如為斷續切削或有衝擊時（shí），也可采用高（gāo）速鋼刀具(如W2Mo9Cr4VCo8等（děng）)，或采用超細顆粒（lì）的硬質合（hé）金（如YG10H、YG8W等）。②合理選擇刀具幾何參數。刀具的磨損，刀鈍會使零件主切削抗力增大，造成墊片變形，刀具切削（xuē）刃（rèn）太鋒利雖然有利於切削，但刀具強度較低，刀具（jù）易於磨損，反而使切削力增大，同樣使零件變形，通過反（fǎn）複加（jiā）工（gōng）實踐，在精加工時，前角（jiǎo）取γ0=15°～20°，後角取α0=8°～12°。③切（qiē）削用量的選擇。選用較低的切削速度及較大的進給量和切削深度。用硬（yìng）質合（hé）金車刀車削時，可取s=0.1～0.3mm/r；粗（cū）加工時（shí）切削深度一定要大於氧化皮的深度（dù）。

（2）選擇合理的裝夾方（fāng）式，采用軸向壓緊，減小工件的幾何形狀誤（wù）差，夾緊力不（bú）宜過大，以免工件變（biàn）形。

（3）細化加工工序，減小墊（diàn）片變（biàn）形。墊片（piàn）加工過程分（fèn）段進行，粗（cū）、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（de）變形，粗車後（hòu）零件通過熱處理時效消除殘（cán）餘應力，減小零（líng）件的應力變形（xíng）。

（4）合理選擇切削參數（shù）。合理選擇切削參數，在有效保證零（líng）件加工精（jīng）度（dù）的情況下，提（tí）高（gāo）加工效率（lǜ）。根據經驗及加工實踐，精加工時切削速度V=50m/min,進給量（liàng）f=0.06～0.1mm/r,零（líng）件越（yuè）薄（báo）進給量（liàng）要越小，背吃刀量ap=0.05～0.1mm.

（5）選擇切削（xuē）液，采用濕加工（gōng）降低（dī）切削區溫度，提高表麵質量，延長刀具壽命。一般（bān）應選用極壓乳化液來冷卻，流量應充（chōng）足（zú）。充分使用（yòng）切削液進行冷卻，防止零件熱變形，防止由於熱量（liàng）集中。

（6）設計（jì）合理的夾具，控製墊片的變形和滿足批量（liàng）生產需求。根據墊片的結構和（hé）需要，盡力滿足墊片（piàn）的加工精度，設計了簡易夾具。

4.工藝方案

墊片加工工（gōng）藝流程：下料→粗加工→熱（rè）處（chù）理（lǐ）（時效）→精加工。

（1）下料。

（2）粗車削加工。

（3）鉗工鑽孔3xφ4mm孔（多件加工（gōng））。

（4）熱處理時效。

（5）使用軟爪夾持外圓φ52mm車削，保證形位公差要求，平（píng）麵度（dù）0.01mm，垂直度0.015mm，內孔（kǒng）φ20H9,倒銳角毛（máo）刺。

5.結語

通過運用以上車削（xuē）過程控製，有效地（dì）防止了墊片在車削過程（chéng）中的變形量，使零件（jiàn）尺寸精度及形位公差要求得到保證，加工質量穩定，並且（qiě）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，具有較強的推廣作用。