鈦合金高精度大批量墊片的車削工藝

隨著科學技術（shù）的發展以及產品可靠性要求的不斷提高，產品裝配調試需求鈦合金墊片也越來越（yuè）多。這類環形片狀墊（diàn）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，由於其自身剛性差以及（jí）鈦合金材料的難加（jiā）工性，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（bìng）在實踐證明該車削工藝有效地（dì）解決了鈦合金高精度大批量墊片質量控製問題（tí）。

1.車削墊片（piàn）的工藝（yì）分析

材料為鈦合金，用通常的卡盤夾緊車削的加工方法是無法保證零件的精度（dù）要求。此零件為環形薄片零（líng）件，加工難度有三點（diǎn）：一是如何解決鈦合金材料的刀具問題；二（èr）是如（rú）何（hé）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存在（zài）問題：

（1）鈦合金屬於難（nán）加材料，使用普通刀具車削鈦合金材（cái）料（liào），刀具磨損快，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零件變形，特別是背向力的作用使墊片受到擠壓作用使其變形，直接影響墊片（piàn）的尺寸精度及形位公（gōng）差。

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

（4）裝夾方式及夾緊（jǐn）力（lì）變形（xíng）。由於墊片壁超薄，如果采用徑向夾緊，受徑向力的作用（yòng）使零件產生彈性變形。

（5）切削熱變形。由於墊片材料為鈦合（hé）金，其（qí）強度高（gāo）不易車削，切（qiē）削熱集中於刀尖部位，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，特別是在車削端麵時，超薄墊片片零件因單麵受（shòu）熱，在（zài）左右（yòu）端麵間形成溫差而變形，造成的幾何形狀誤差非常明顯，從而影響零件的（de）加工（gōng）精度。

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

（7）鈦合金原材料均采用鈦棒（bàng）加工，目前墊片的製造方法是采用高精度數（shù）控線切割設備，使用“慢走絲”加工，這種加工方法（fǎ）的（de）缺點是製造周（zhōu）期長，生產效率低（dī），製造成本高，滿足不了批量生產需求。

3.解（jiě）決措施

（1）針對（duì）鈦合金難材料，進（jìn）行了大量的試驗（yàn）及總結：①刀具材料的選擇。應盡可能采用（yòng）硬（yìng）質合金刀具，並應選用與鈦合金親和力較小的YG類硬質合金（jīn）。如為斷續切削（xuē）或有衝擊時，也可采用高速鋼刀具(如W2Mo9Cr4VCo8等)，或采用（yòng）超細顆粒的硬（yìng）質合金（如YG10H、YG8W等）。②合（hé）理選擇刀具幾何參數。刀具的磨損，刀鈍會使零件主（zhǔ）切削抗力增大，造成墊片變形，刀具切削（xuē）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（shǐ）切削力增（zēng）大，同樣使零件變形（xíng），通（tōng）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切削用量的選擇。選用（yòng）較低的切削速度及較大（dà）的進給量（liàng）和切削（xuē）深度。用硬質（zhì）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（dà）於氧（yǎng）化皮的深度。

（2）選擇合理的裝夾（jiá）方式，采用軸向壓（yā）緊，減小工件的幾何形狀誤差，夾緊力（lì）不宜（yí）過大，以免工件變形。

（3）細化加工工序，減小（xiǎo）墊片變（biàn）形。墊片加工過程分（fèn）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（cū）車後零件通過熱處理時效消除殘餘應力，減小（xiǎo）零件的應力變形。

（4）合（hé）理選（xuǎn）擇切削參數。合理選擇切削參（cān）數，在有效保證零件加（jiā）工精度的情況（kuàng）下，提高加工效率。根據經驗（yàn）及加工實（shí）踐，精加工時切削速度V=50m/min,進（jìn）給量f=0.06～0.1mm/r,零件（jiàn）越薄進給量要越小，背吃刀量ap=0.05～0.1mm.

（5）選擇切削液，采用濕加工降低切削區溫（wēn）度，提高表麵質量，延長刀具壽命。一（yī）般應選（xuǎn）用極壓乳化液來冷卻，流量應充足。充分使用切削液進行冷卻，防（fáng）止零件熱變形，防止由於熱量集中。

（6）設計合（hé）理的夾具，控製墊片的變形和滿（mǎn）足批量生產需求（qiú）。根據墊片的結構和需要，盡力（lì）滿足墊片的加工精度，設計了簡易夾具。

4.工（gōng）藝方案

墊片加工工藝流程：下料→粗加工→熱（rè）處理（時（shí）效）→精加工。

（1）下料。

（2）粗車削加工。

（3）鉗工鑽孔3xφ4mm孔（多件加工）。

（4）熱處理時效。

（5）使用軟爪（zhǎo）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（yòng）以（yǐ）上（shàng）車削過程（chéng）控製，有效地防止了（le）墊片在（zài）車削過程（chéng）中的變形量，使零件尺寸（cùn）精度及形位公差要求得到（dào）保證，加工質量穩定，並且提高了生（shēng）產效率（lǜ），降低了製造成本。鈦合（hé）金高精（jīng）度大批量墊片車削工藝（yì）實用性強，具（jù）有較強的推廣作用。