​鈦合金高（gāo）精度（dù）大批量墊片的車削工藝

隨著科學技術的發展以及產（chǎn）品可靠性要求的不斷提高，產品裝（zhuāng）配（pèi）調試（shì）需（xū）求鈦合金墊片（piàn）也越來越多（duō）。這類環形（xíng）片狀墊片的結（jié）構（gòu）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（jīng）度要求較高，由（yóu）於其自身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（guò）程控製，並在實踐證明該車削工藝有效地解決了鈦（tài）合金高精度大批量墊片（piàn）質量控製問題。

1.車削墊片的工藝分析

材料為鈦合金，用通常的卡（kǎ）盤夾緊車削的加工方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（jīn）材料的刀具問題；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（zhèng）大批量生產。

2.目前車削鈦合金墊片（piàn）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，精度無法保（bǎo）證。

（2）在切削力的擠壓作用下（xià）導致零件變形（xíng），特別是背向力的（de）作用使墊片受到擠壓作用使其變（biàn）形，直接影響墊片的尺寸精度及形位公差。

（3）墊片剛性差（chà），壁超薄，強度低，在切削（xuē）過（guò）程中容易產生（shēng）振動使其變形（xíng）。由於每次車削時，其內部應力的釋放使其彎曲、扭曲變形。

（4）裝夾方式及夾緊力變形。由於墊片壁超薄，如果采用徑向夾緊，受（shòu）徑向力的作（zuò）用使零件產生（shēng）彈性變形。

（5）切削熱變形（xíng）。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，刀具（jù）高溫硬度、強度受到影響，刀（dāo）尖磨損加劇，熱量集中（zhōng）使墊片變形，特別是在車削端（duān）麵時，超薄墊片片（piàn）零件（jiàn）因單麵受熱，在左右端麵間形成溫差而變形，造（zào）成的幾何形狀誤差非常明顯，從而影響零件的加（jiā）工（gōng）精度（dù）。

（6）切削用（yòng）量（liàng）引起（qǐ）的變形。合理（lǐ）選擇切削用（yòng）量能夠（gòu）有效的減小切（qiē）削力，從而減小（xiǎo）零（líng）件（jiàn）變形。

（7）鈦合金原材料均采用鈦（tài）棒（bàng）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（yòng）“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（chéng）本高，滿足不（bú）了批量生產需（xū）求。

3.解決措施

（1）針對（duì）鈦合金難材料，進行了大量的試驗及（jí）總結：①刀具材（cái）料的選擇。應盡可能采用硬質（zhì）合金刀具，並應（yīng）選用與鈦合金親和力較小的（de）YG類硬質合金。如為斷續切削或有衝擊時，也（yě）可采用高速鋼刀具(如（rú）W2Mo9Cr4VCo8等)，或采用超細顆粒的硬質合金（如YG10H、YG8W等）。②合理選擇刀具幾何參數。刀具的磨損，刀鈍會使零件主切削抗（kàng）力增大，造成墊片變形，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（sǔn），反而使切削力增大，同樣使零件變形，通過反複加工實（shí）踐，在精加工時，前角（jiǎo）取γ0=15°～20°，後（hòu）角取α0=8°～12°。③切（qiē）削用（yòng）量的選擇。選用較低的切削速度及較大的進給量和切削深（shēn）度（dù）。用硬質合金車刀車削時，可取s=0.1～0.3mm/r；粗加工時切削深度一定要大於氧化皮的深度。

（2）選（xuǎn）擇合理的裝夾方式，采用軸向壓緊，減小工件的幾（jǐ）何形（xíng）狀誤差，夾緊力不宜過大，以免工件（jiàn）變形。

（3）細化加工工序（xù），減小墊（diàn）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（chú）精加工時切削力較大引起的變形，粗車後零件通過（guò）熱處理時效消除殘餘應力，減小零件的應力變形。

（4）合（hé）理選擇切削參數。合理選擇切削參數，在有效（xiào）保證（zhèng）零件（jiàn）加工精度的情況下，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（báo）進給量要越小，背吃刀量ap=0.05～0.1mm.

（5）選擇切削（xuē）液，采用濕加工降低切削（xuē）區溫度，提高表（biǎo）麵質量，延長刀具壽命。一般應選用極壓乳化液（yè）來冷卻，流（liú）量應充足。充（chōng）分使用切削液進行冷卻，防止零（líng）件熱變形，防止由於熱量集中（zhōng）。

（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（diàn）片的結構（gòu）和需要，盡力滿足墊（diàn）片的加工精度（dù），設計了簡易（yì）夾具。

4.工藝方案

墊片加工工（gōng）藝流程：下（xià）料→粗加工→熱處理（時效）→精加工（gōng）。

（1）下料。

（2）粗車削加工。

（3）鉗工鑽孔（kǒng）3xφ4mm孔（多件加工）。

（4）熱處理時（shí）效。

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

5.結語

通過運用以上車削過程控製（zhì），有效（xiào）地防止了墊片在車削過（guò）程中的變形量，使零件尺寸精度及形位公差要求（qiú）得到保證，加工質量（liàng）穩定，並且提高了生（shēng）產效（xiào）率，降（jiàng）低了製造成本。鈦合金高精度大批量墊片車削工藝實（shí）用性強，具有較（jiào）強的推廣作用。