鈦合金高精度（dù）大批量墊片的車削（xuē）工藝

隨著科學技術的發展（zhǎn）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（qí）表（biǎo）麵質量和幾何形狀精（jīng）度要求較高，由於其自（zì）身剛性差以及鈦合金材料的（de）難（nán）加工性，使得墊片的加工精度很難保（bǎo）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有效地解決了鈦合金高精度大（dà）批量墊片質量控製問題。

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（piàn）零件，加工難度有三點：一是如何解（jiě）決鈦合金（jīn）材料的刀具問題；二是如何保證零件的（de）加工（gōng）尺寸精度及形位公差；三是如何保證大批量（liàng）生產。

2.目前車削鈦合金墊片存在問題：

（1）鈦合金屬於難加（jiā）材料，使用普通刀具車削鈦合金材料，刀具磨損（sǔn）快，表麵粗（cū）糙度差，精度無法保證。

（2）在切削力的（de）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（jiē）影響墊片的（de）尺（chǐ）寸精度及形位公差。

（3）墊片（piàn）剛性差，壁超薄，強（qiáng）度低，在切削過程中容易產生振動（dòng）使其變形（xíng）。由（yóu）於每次（cì）車削時（shí），其內部（bù）應力的釋放使其彎（wān）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，受徑（jìng）向力的作用使零件產生彈（dàn）性變（biàn）形。

（5）切削熱變形。由於墊片材料為（wéi）鈦合金，其強度高不易車（chē）削，切削熱集中於刀尖部位（wèi），刀具（jù）高溫硬度、強度受到影響，刀尖磨損加劇，熱量集中（zhōng）使墊片變形，特別是在車削（xuē）端（duān）麵（miàn）時，超薄墊片片零件因單（dān）麵受熱，在左右端麵間形成溫差而（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。

（6）切削用量引起的變形。合理選擇切削用量能夠有效的減小切削（xuē）力，從而減小零件變形。

（7）鈦合金原材（cái）料均采用鈦棒加工，目前墊片（piàn）的製造方法是采用高精度數控線切割設（shè）備，使用“慢走絲（sī）”加工，這（zhè）種加工方法（fǎ）的缺點是製造周（zhōu）期長，生（shēng）產效率低，製造成本高，滿足不了批量生產需（xū）求。

3.解決措施

（1）針對鈦合金難材料，進行了（le）大量的試驗及總結：①刀具材料（liào）的選擇。應盡可能采用硬質（zhì）合金刀具，並應選用與（yǔ）鈦合金親和力較小的YG類硬質合金。如為斷（duàn）續切削或（huò）有（yǒu）衝擊時，也可采（cǎi）用高速鋼刀具(如W2Mo9Cr4VCo8等)，或采用超細顆粒的硬質合金（如YG10H、YG8W等）。②合理選擇刀（dāo）具幾何參數。刀具的磨損，刀鈍（dùn）會使零件主切削抗力增大，造（zào）成墊片變形，刀具切削刃太鋒利雖然有利（lì）於切削（xuē），但刀（dāo）具強度較低，刀（dāo）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（xuē）用（yòng）量的選擇（zé）。選用較低的切削速度及較大的進給量和切削深度。用硬質（zhì）合金車刀車削時，可取s=0.1～0.3mm/r；粗（cū）加工時切（qiē）削深度一定要大於氧化皮的深度。

（2）選擇合理的裝夾方式，采用（yòng）軸向壓緊，減小工件的幾何形狀誤差，夾緊力不宜過（guò）大，以免（miǎn）工件變形。

（3）細化加工（gōng）工序，減小墊片變形。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，粗車後零件通過熱處理時效消除殘（cán）餘應力，減小零件的應力變（biàn）形。

（4）合理選擇切（qiē）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（jiā）工效率。根據經驗及加（jiā）工實踐，精加工（gōng）時切削速度V=50m/min,進給量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（yòng）濕加工降低切削區溫（wēn）度，提高表麵（miàn）質（zhì）量，延長刀具壽命。一般應選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，防止零件熱變形，防（fáng）止由（yóu）於（yú）熱量集中。

（6）設計合理的夾具，控製墊片的變（biàn）形和滿（mǎn）足批量生產需求。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（jiǎn）易夾具。

4.工藝（yì）方案

墊片加工工藝（yì）流程：下料→粗加工→熱處（chù）理（lǐ）（時效）→精加工。

（1）下料。

（2）粗車削加工。

（3）鉗工鑽孔（kǒng）3xφ4mm孔（多件加工）。

（4）熱（rè）處理時效。

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

5.結語（yǔ）

通過運（yùn）用以上車削過程控製，有（yǒu）效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得（dé）到保（bǎo）證，加工質量穩定，並且提高了生產效率，降低了製（zhì）造成本。鈦合金高精度（dù）大批量（liàng）墊片車削（xuē）工藝實用性強，具（jù）有較強的推廣作用。