鈦合金高精度大批量墊片的車（chē）削工藝

隨著科學技術的發（fā）展（zhǎn）以及產品可靠性（xìng）要求的不斷提高，產品裝配調試需（xū）求鈦合（hé）金墊片也越來越多。這類環形（xíng）片狀墊片的結構雖然簡單，其厚度在（zài）0.7～0.4mm之間（jiān），其（qí）表麵質量和幾何形狀精度要求較（jiào）高，由於其自（zì）身剛性差以及鈦合金材料的難加工性，使得墊片的加工（gōng）精度很難保證。本文（wén）通過（guò）對鈦合金墊片的車削過程控製，並在實踐證明該車削工藝有效地解決了鈦合（hé）金高精度大批量墊片質量控製問題。

1.車（chē）削墊片的工藝分析

材料（liào）為鈦合金，用通常的卡盤夾緊車削的加工（gōng）方法是無法保證零件的精度要求。此零件為環形薄片零件（jiàn），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（rú）何保證零件的加工尺寸精度及（jí）形位公差；三是如何（hé）保證大批量生產。

2.目前車削鈦合金墊片存在問題：

（1）鈦合金屬於（yú）難（nán）加材料，使用普（pǔ）通（tōng）刀具車（chē）削（xuē）鈦合金材料，刀具磨（mó）損（sǔn）快，表（biǎo）麵粗糙度差，精度無法保證。

（2）在（zài）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（yòng）使（shǐ）其變形，直接影響墊片的尺（chǐ）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（zhōng）容（róng）易產生振動使其變形。由於每次車削時，其（qí）內部應力的釋放使其彎曲、扭（niǔ）曲變形。

（4）裝夾方式及夾緊力變形。由於墊片壁超薄，如果采（cǎi）用徑向夾緊，受徑向力的作用使零件產生彈性變形。

（5）切削熱變形（xíng）。由於墊片材料為鈦合（hé）金，其強度高不易車削，切削熱集（jí）中於刀尖部位，刀具高溫硬度、強度受到影響，刀尖磨（mó）損加劇，熱量集中（zhōng）使墊片變形，特別是在（zài）車削端麵時，超薄墊（diàn）片片零件因單麵受熱，在左右端（duān）麵間形成溫差而變（biàn）形，造（zào）成的幾何形狀誤差非（fēi）常明顯，從（cóng）而影響（xiǎng）零件（jiàn）的（de）加工精（jīng）度。

（6）切削用量引起的變形。合（hé）理選擇切削（xuē）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（yòng）鈦棒加工，目前墊片的製造方法是采用高精（jīng）度數控線切（qiē）割設備，使（shǐ）用“慢走絲”加（jiā）工（gōng），這種加工方法的缺點是製造周期（qī）長，生產效率低，製造成本高，滿足不了批量生（shēng）產需求。

3.解決措施

（1）針對鈦合金難材料，進行了大量的試驗及總結（jié）：①刀具材料的選擇。應盡可能采用硬質合金刀具，並應選用與鈦合金親和力較（jiào）小的YG類（lèi）硬質合金。如為斷續切削或有（yǒu）衝擊時，也可采用高速（sù）鋼刀具(如W2Mo9Cr4VCo8等)，或采用超細（xì）顆粒的硬質合金（如YG10H、YG8W等）。②合理選擇刀具幾何參數（shù）。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（dāo）具切削刃太（tài）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。選用較（jiào）低的（de）切削速度及（jí）較大的進給量和切削深度。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（jiá）方式，采用軸向壓緊（jǐn），減小工件的（de）幾何形狀誤差，夾緊力不宜過大，以免（miǎn）工件變形。

（3）細化（huà）加工工序，減小墊（diàn）片變形。墊片加工過程分段進行，粗、精加工分（fèn）開進行，避免工序集中，消（xiāo）除精加工時切削力（lì）較大引（yǐn）起的變形，粗（cū）車後零件通（tōng）過熱處理時效消除殘餘應力，減小（xiǎo）零件的應力變形。

（4）合理選擇切削參數。合理選擇切削（xuē）參數（shù），在有效保證零件加工精度的情況下，提高加工效率（lǜ）。根據經驗及加工實踐，精加（jiā）工時（shí）切削速度（dù）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）選擇切削液，采（cǎi）用濕加工降低切削區溫度，提高（gāo）表麵質量，延長刀具壽命。一般應選用極壓乳（rǔ）化液來冷卻，流量應充足。充分使用切削（xuē）液進行冷卻，防止零件熱變形，防止由於熱量集中（zhōng）。

（6）設計合理的夾（jiá）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，設計了簡易夾（jiá）具。

4.工藝方（fāng）案

墊片加工工藝流程（chéng）：下（xià）料→粗加工→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（duō）件加工）。

（4）熱處理時效。

（5）使用軟（ruǎn）爪夾持（chí）外圓φ52mm車（chē）削（xuē），保證形位公差要求，平（píng）麵（miàn）度0.01mm，垂直度0.015mm，內孔φ20H9,倒銳角毛刺。

5.結語

通過運用以上車削過程控製，有效地防止了墊片（piàn）在車削過程中（zhōng）的變形（xíng）量，使零件尺寸精度及形位公差要求得到保證，加工（gōng）質量穩定，並且提高了生產效率，降低（dī）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（jiào）強的推廣作用。