鈦合金高精度大批量墊片的車削工藝

隨（suí）著科學技術的發展以及產（chǎn）品可靠性（xìng）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（lèi）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）表麵質量和幾何形狀精（jīng）度要求較高，由於其自身剛性差以及鈦合金（jīn）材料的難加工性，使得墊片的加工精度很難保證。本文通過對鈦合金墊（diàn）片的車削過程控（kòng）製，並在實踐證明該車削工藝有效地解決了鈦（tài）合金高（gāo）精度大批量墊片（piàn）質量控製問題。

1.車削墊（diàn）片的工藝（yì）分析

材料為（wéi）鈦合金，用通常的卡盤夾緊車削的加（jiā）工方法（fǎ）是無法保證零件的精度要求。此零件為環形薄片零件，加工（gōng）難度有三點：一是如何解決鈦合金材（cái）料（liào）的刀具問題；二（èr）是如何保（bǎo）證零（líng）件的加工尺寸精度及形（xíng）位公差；三是如何保證大批量生產。

2.目前車（chē）削鈦合（hé）金墊片存在問題：

（1）鈦（tài）合金屬（shǔ）於難加材料，使用普通刀具車削鈦合金材料（liào），刀（dāo）具（jù）磨損快（kuài），表麵粗（cū）糙度（dù）差，精度無法保證（zhèng）。

（2）在切削力的擠壓作用（yòng）下導致零（líng）件變形（xíng），特別是背向力的作用使墊片受到擠壓作（zuò）用使其（qí）變形，直接（jiē）影（yǐng）響墊片的尺寸精度及形位公差。

（3）墊片剛性差，壁超薄，強度低，在切削過程中容易產生振動使其變形。由於（yú）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，如果采用徑向夾緊，受徑向力的作用使零（líng）件產生（shēng）彈性變形。

（5）切削熱變形。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，刀具高溫（wēn）硬度、強度受到（dào）影（yǐng）響，刀尖磨損加劇，熱量集中使墊（diàn）片變形，特別是（shì）在車削端麵時，超薄墊片片零件因單麵受熱（rè），在左右端麵間形成溫差而變形，造成的幾何形狀誤差（chà）非常明顯，從而影響零件的加工精度。

（6）切削（xuē）用量引（yǐn）起的變形。合（hé）理選擇切削用量能夠有（yǒu）效的減小切削力，從而減（jiǎn）小零件變形。

（7）鈦合金原材料均采用鈦棒加工，目前墊片的製造方法是（shì）采用高精度數控線切割設備，使用“慢走絲”加工，這種加（jiā）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）針對鈦合金難（nán）材料，進行了大量的試驗及總結：①刀具材料的選擇。應盡可能采用硬質合金（jīn）刀具（jù），並（bìng）應選（xuǎn）用與鈦合金親和力較小的YG類硬質合（hé）金。如為斷續切（qiē）削或有衝擊時，也可采用高速鋼刀（dāo）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（jù）幾何參數。刀具的（de）磨損，刀鈍（dùn）會使零件主切削抗力增大（dà），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，刀具易於磨損，反而使切削力增大（dà），同（tóng）樣使零件變形，通過反複加（jiā）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（zé）。選用較（jiào）低的切削速度及較大的進給量和切削（xuē）深度。用硬（yìng）質合金車（chē）刀車削時，可取s=0.1～0.3mm/r；粗加工時切削（xuē）深度一定要大於氧化皮的深度。

（2）選擇合理的裝夾方式，采用軸向壓緊，減小工（gōng）件的幾何形（xíng）狀誤差，夾緊力不宜過大，以免工（gōng）件變形。

（3）細化加工工（gōng）序，減小墊片變形。墊片加工（gōng）過程分段進行，粗、精加工分開進行，避（bì）免（miǎn）工序集中，消除精加（jiā）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餘應力，減小零件的應力變形。

（4）合理選擇（zé）切削參數。合理選擇切削參數，在（zài）有效（xiào）保證零件加工精度的情況下，提（tí）高加工效率。根據經驗及加工實踐，精加工時切削速（sù）度V=50m/min,進（jìn）給量f=0.06～0.1mm/r,零件越（yuè）薄進給量要越小，背吃刀（dāo）量（liàng）ap=0.05～0.1mm.

（5）選擇切削液，采用濕加工降低切削區溫度，提高表麵質量，延長刀具壽命。一般應選用極壓乳化液來（lái）冷卻，流量應充足。充分使（shǐ）用切削液進行冷卻，防止零件熱變形，防（fáng）止（zhǐ）由於熱（rè）量集中。

（6）設計合理的夾具，控製墊片的變形和滿足批（pī）量生產需求。根（gēn）據墊片的結構和需要，盡力滿足墊片的加工精度，設計了簡易夾具。

4.工藝方（fāng）案

墊（diàn）片加工工藝流程：下料→粗（cū）加工→熱處理（時效）→精加工。

（1）下料（liào）。

（2）粗車（chē）削加（jiā）工。

（3）鉗工鑽孔3xφ4mm孔（多件加工）。

（4）熱處理時效。

（5）使用軟爪夾持外圓φ52mm車削，保證形位公差（chà）要（yào）求，平麵度0.01mm，垂直度0.015mm，內孔φ20H9,倒銳角毛（máo）刺。

5.結語

通過運用以上車削過程控製，有效地（dì）防止（zhǐ）了墊片在車削過程中的（de）變形量，使零件尺寸（cùn）精度及形（xíng）位公差要求得到保證，加工質量（liàng）穩定，並（bìng）且提高了（le）生產效率，降低了（le）製造成本。鈦合金高精（jīng）度大批量墊片（piàn）車削工藝實用性（xìng）強，具有較強的推廣作（zuò）用。