​鈦合金高精度大批量墊片的車削工藝

　隨著科學（xué）技術的發展以及產品可靠性要求的不斷提高，產品裝（zhuāng）配調試需求鈦合金墊片也越來越多。這類環（huán）形片狀墊片（piàn）的結構（gòu）雖然（rán）簡單，其（qí）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，由於其自身剛性差以及鈦合金材料的難加工性（xìng），使得墊片的加工精度很難保證。本文通過對鈦（tài）合金墊片的車削過程控製，並在實（shí）踐證明該車削工藝有效（xiào）地解決了鈦合金（jīn）高精度大批量墊片質量控製問題（tí）。

1.車削墊片的（de）工藝分析

　　材料為鈦合（hé）金，用（yòng）通常的卡盤夾緊（jǐn）車削的加工方法是無法保證零件的精度要求。此零件（jiàn）為環形薄片零件，加工難度有三（sān）點：一是如何解決鈦合金材料的刀具問題（tí）；二是如何保證零件的加工尺（chǐ）寸精度及形位（wèi）公差；三是如何保證大（dà）批量生產。

2.目前車削鈦合（hé）金墊片（piàn）存在問題：

　　（1）鈦合金屬於難加材料，使用普（pǔ）通刀具車削鈦合金材料，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（zhì）零件（jiàn）變形，特別是背向力的作（zuò）用使墊片受（shòu）到擠（jǐ）壓作用使其變形，直接影響墊片的尺寸（cùn）精度及（jí）形位公差。

　　（3）墊片剛性差，壁（bì）超薄，強（qiáng）度低，在（zài）切削過程（chéng）中容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、扭曲變（biàn）形。

　　（4）裝夾（jiá）方式及夾緊力變（biàn）形。由於墊片壁超（chāo）薄，如（rú）果采用徑向夾緊，受徑向力的作用使零件產生彈性（xìng）變形。

　　（5）切削熱變形。由（yóu）於墊片材料為鈦合金，其強（qiáng）度高（gāo）不易車削，切削熱集中於刀尖部位，刀（dāo）具高（gāo）溫硬度、強（qiáng）度受到影響，刀尖磨損加劇（jù），熱量集中使墊片變形，特（tè）別是在車削端麵時，超薄墊片片零（líng）件因單麵受熱，在左右端麵間形成溫差而變形，造成的幾何形狀誤差非常明顯，從而影響零件的加工精度。

　　（6）切削用量（liàng）引起的變形。合理選擇（zé）切削（xuē）用量能夠有效的減小切削力，從（cóng）而減小零件變形。

　　（7）鈦合金原材料均采（cǎi）用鈦棒加工，目（mù）前墊片的製造（zào）方法（fǎ）是采（cǎi）用（yòng）高精（jīng）度數控線切割設備（bèi），使用“慢（màn）走（zǒu）絲”加工，這種加工方法的缺點是製造周期長，生產（chǎn）效率（lǜ）低，製造成本高，滿足不了批量生產需求。

3.解決措施（shī）

　　（1）針對（duì）鈦合金難材料，進行了大量的（de）試驗及總結（jié）：①刀具材料的選（xuǎn）擇。應盡可能采用硬質合金刀具，並應選用與鈦合金（jīn）親（qīn）和（hé）力較小的（de）YG類硬質（zhì）合金（jīn）。如為斷續切削或有衝擊時，也可（kě）采用高速（sù）鋼刀具(如W2Mo9Cr4VCo8等（děng）)，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力增大，造成墊（diàn）片變形，刀具切削刃太鋒利雖然有利（lì）於切削，但刀具強（qiáng）度較低，刀具易於磨損，反而使切削力增大，同樣（yàng）使零件（jiàn）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。選用較低的切削速度及較大的進給量和切削深度。用硬質合（hé）金車刀車削時，可取s=0.1～0.3mm/r；粗加工時切削深度（dù）一定要大於氧化皮的深度。

　　（2）選擇合（hé）理的裝夾方（fāng）式，采用軸（zhóu）向壓緊，減（jiǎn）小工件的幾何（hé）形狀誤差，夾緊力不宜過（guò）大，以免工件變形。

　　（3）細化加工工序，減小墊片（piàn）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，消除精加工時切削力較大引起的變形，粗（cū）車（chē）後零件通過熱處（chù）理時效消除殘（cán）餘應力，減小零件的應力變形。

　　（4）合（hé）理選擇切削（xuē）參數。合理選擇（zé）切削參數，在有（yǒu）效（xiào）保證零件加（jiā）工精度的（de）情況（kuàng）下（xià），提高加工（gōng）效率。根據經驗及加（jiā）工實（shí）踐，精加工時切削速度（dù）V=50m/min,進給量f=0.06～0.1mm/r,零件越薄進給量要越小，背吃刀量ap=0.05～0.1mm.

　　（5）選擇切削液，采用濕加工降低切（qiē）削（xuē）區溫度，提高表麵質量，延長刀具壽命。一般應選用（yòng）極壓乳化液來冷卻，流（liú）量應充足。充分使用切削液進行冷卻，防止零（líng）件（jiàn）熱變（biàn）形，防止由於熱量集中。

　　（6）設計合理的夾（jiá）具，控製墊片（piàn）的變（biàn）形和滿足批量（liàng）生（shēng）產（chǎn）需求。根據墊片的結（jié）構和需要，盡力滿足墊片的加工精（jīng）度（dù），設計了簡易夾具。

4.工藝方案

　　墊片加工工藝（yì）流（liú）程（chéng）：下料→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（多件加工）。

　　（4）熱處（chù）理時效。

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

5.結（jié）語

　　通過運用以上車削過程控製，有效地防止了（le）墊片在車削過程中的（de）變形量，使零件尺寸精度及形位公差要求得到保證，加工質量穩定，並且提高了生產（chǎn）效率（lǜ），降低了製造成本。鈦合（hé）金高精度大批量墊片車削工藝實用（yòng）性強，具有較強的推廣作（zuò）用。