鈦合金高精（jīng）度大批量墊片的車削工藝

隨著科學技術的發展（zhǎn）以（yǐ）及產（chǎn）品可靠性要求的不斷提高（gāo），產品（pǐn）裝（zhuāng）配調試需求鈦（tài）合金墊片也越（yuè）來越多。這類環形片狀墊片的結構雖（suī）然簡（jiǎn）單，其厚度在0.7～0.4mm之間，其表麵質量（liàng）和幾何形狀精度要求較（jiào）高，由於其自身剛性差（chà）以及（jí）鈦合金材（cái）料的難加工性，使（shǐ）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，並在實（shí）踐證（zhèng）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.車削墊片的工藝分（fèn）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要求。此零件為環形薄片零件，加工難度有三點：一是如何解決鈦（tài）合金材料的刀具問題；二是如何（hé）保證零件的加（jiā）工（gōng）尺寸精度及形位公差；三是如何保證大（dà）批量生產。

2.目前車削鈦（tài）合金墊片存在問題：

（1）鈦合金屬於難加材料，使用普通刀具車削鈦合金材料（liào），刀具磨損快（kuài），表麵粗糙度差，精度無（wú）法保證（zhèng）。

（2）在切削力的擠（jǐ）壓作用下導致零件變形，特別是背向力的作（zuò）用使墊片受到擠壓作用使其變形，直接（jiē）影響墊片的尺寸精度及形位公差。

（3）墊（diàn）片剛性（xìng）差，壁超薄，強度低，在切削過程中容易產生振動使其（qí）變形。由（yóu）於每次車削（xuē）時（shí），其內部應力的釋放使其彎曲、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（yòng）徑（jìng）向夾緊，受徑向力（lì）的（de）作用使零件產生彈性變形。

（5）切削熱變形。由於墊（diàn）片材料為鈦合金，其強度高不易車削，切削（xuē）熱集中於刀尖（jiān）部位，刀具高（gāo）溫硬（yìng）度、強度受到影響，刀尖磨（mó）損加劇，熱量集中使墊片變形，特別是在（zài）車削端麵時，超薄墊片片（piàn）零件因單麵受熱，在左右端麵間形成溫差而（ér）變形，造成的幾何（hé）形狀誤差非常明顯，從而影響零（líng）件的加工精度。

（6）切削用量引起的變形（xíng）。合理選擇切削用量能夠有效的減（jiǎn）小切（qiē）削力，從而減小零件（jiàn）變形（xíng）。

（7）鈦合金原材料均采用鈦棒加工，目前墊片（piàn）的製造方法是采用高精度數控線切割設備，使用“慢（màn）走絲”加（jiā）工，這（zhè）種加工方法的（de）缺點是（shì）製造周期（qī）長，生產效率低，製造成本高，滿足不了批量生產需（xū）求。

3.解決措（cuò）施

（1）針對鈦合金難材料，進行了大量的試驗及總結：①刀（dāo）具材料的選擇（zé）。應盡（jìn）可能采用硬質合金刀具，並應選用與鈦合金親和力較小的YG類硬質合金。如為斷續切削或有衝擊時，也（yě）可采用高速鋼刀具(如（rú）W2Mo9Cr4VCo8等)，或（huò）采用超細顆粒的硬質合金（如YG10H、YG8W等（děng））。②合理選擇刀具幾何參數。刀（dāo）具的磨損，刀鈍會使零件（jiàn）主切削抗力增（zēng）大，造成墊片變形，刀具切削刃太鋒（fēng）利雖然有利於（yú）切削，但刀具強度較（jiào）低，刀具易於磨損，反而使切（qiē）削力增大，同樣使零件（jiàn）變形，通過（guò）反（fǎn）複加工實踐，在精（jīng）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。用硬質合金（jīn）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（huà）皮的深度。

（2）選擇合理的裝夾方式，采用軸向壓緊，減小工件的幾何（hé）形狀（zhuàng）誤差，夾緊力不宜過大（dà），以免工件變形。

（3）細化加工工序，減（jiǎn）小墊片變形。墊片加工過程（chéng）分段進行（háng），粗、精（jīng）加工分（fèn）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，粗車後（hòu）零件通過熱處理時效消除殘餘應力，減小零（líng）件的應力變形。

（4）合（hé）理選擇切削參數。合理選擇（zé）切削參數，在有效保證零件加工精度的情況下，提高加工效率。根據經驗及加工實踐，精加工時（shí）切削速度V=50m/min,進給量f=0.06～0.1mm/r,零件越薄進給量要越小（xiǎo），背吃刀（dāo）量（liàng）ap=0.05～0.1mm.

（5）選擇切削液，采用（yòng）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冷卻，流量（liàng）應充足。充分使用切削液進行冷卻，防止零件熱變形，防止由（yóu）於熱量集中。

（6）設計合理的夾具，控製墊片（piàn）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（jì）了（le）簡易夾具。

4.工藝方案

墊片加工（gōng）工藝流程：下料→粗加工→熱處理（lǐ）（時效（xiào））→精加工。

（1）下料。

（2）粗車削加工。

（3）鉗（qián）工鑽孔3xφ4mm孔（多件加工）。

（4）熱處理時效。

（5）使用軟爪夾（jiá）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（máo）刺。

5.結語

通過運用以上車削過程控製，有效（xiào）地防止了墊片在車削過（guò）程中的變形量（liàng），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（tí）高了生產效率，降低了（le）製造成本。鈦合金高精度大批量墊片車削工藝實用性強，具有較強的推廣作用。