鈦合金高精度（dù）大批量墊片的車削工藝

隨著科學技術的發展以及產品可靠（kào）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。這類環形（xíng）片狀（zhuàng）墊（diàn）片的結構雖然簡單，其厚度（dù）在0.7～0.4mm之間，其表麵質量和幾何形狀精度要求較高，由（yóu）於其自身剛性差（chà）以及鈦合金材料的難加工性，使得墊片（piàn）的加工精度很（hěn）難保證。本文（wén）通過對鈦合金墊片的車削過程（chéng）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（dù）大批量墊片（piàn）質量控（kòng）製問題。

1.車削墊片的（de）工（gōng）藝分析

材料為鈦合金，用通常的卡盤夾緊車削的加工方法（fǎ）是無法保證零件的精度要求。此零（líng）件為環形薄片零件，加工難度有三點：一（yī）是如（rú）何解決鈦合金材（cái）料的刀具問題；二是如何保證零（líng）件（jiàn）的加工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（chē）削鈦合金墊片存在問（wèn）題：

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

（2）在切（qiē）削力的擠壓作用下導致零件變形，特別是背向力（lì）的（de）作（zuò）用使墊片受到擠壓作用使其變形，直接影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（shēng）振動使其變形。由於每次車（chē）削時，其（qí）內部應力的釋放使其彎曲、扭曲變形。

（4）裝夾方式及夾緊力（lì）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（shǐ）零件產生彈性變形。

（5）切削熱變形。由於墊片材料為（wéi）鈦合金，其強度高不易（yì）車削，切削熱集中於刀尖部位，刀具高溫硬度、強度受到影響，刀尖磨損加劇，熱量集中（zhōng）使墊片（piàn）變（biàn）形（xíng），特（tè）別是在車削端麵（miàn）時，超薄墊片片（piàn）零件（jiàn）因（yīn）單麵受（shòu）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（xiǎng）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（xiào）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（tài）棒加工，目前墊（diàn）片（piàn）的製（zhì）造方法是采用高精度數控線切割設（shè）備，使用（yòng）“慢走絲”加（jiā）工，這種加工方法的缺（quē）點（diǎn）是製造周（zhōu）期長，生（shēng）產效率低，製造（zào）成（chéng）本高，滿足不了（le）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（de）試驗及總結：①刀具材料的選擇。應盡可能采（cǎi）用硬質合金刀具，並應選用（yòng）與鈦（tài）合金親和力（lì）較小的YG類硬質合（hé）金。如為斷續（xù）切削或有衝擊時，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（hé）理選擇刀具幾何參數。刀具的磨損，刀（dāo）鈍會使零件主切削抗力增大，造成（chéng）墊（diàn）片變形，刀具切削刃太鋒利雖然有（yǒu）利於（yú）切削，但刀具強度較低，刀具易於磨損，反而使切削力（lì）增大（dà），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（dù）。用硬（yìng）質合金車（chē）刀車削時，可取s=0.1～0.3mm/r；粗加工時切削深度一定要大於氧化皮（pí）的（de）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）形狀誤差，夾緊力不（bú）宜過大，以免工件變形。

（3）細化加工工序，減小（xiǎo）墊片變形。墊片加工過程分段進行，粗、精加（jiā）工分開進行，避免工序集中，消除精加工時切削力較大引（yǐn）起的變（biàn）形，粗（cū）車後零件通過（guò）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（cān）數。合理選擇切削參數，在有效（xiào）保證零件加工精度的情況下（xià），提高加工效（xiào）率。根據經驗及（jí）加工實踐，精加工時切削速度V=50m/min,進給量f=0.06～0.1mm/r,零件越薄（báo）進給量（liàng）要（yào）越小，背吃刀量ap=0.05～0.1mm.

（5）選擇切削液，采用濕加工降低切削區溫度，提高表麵質（zhì）量，延長刀具壽命。一般應選用（yòng）極壓乳化液來冷卻，流量應充足（zú）。充分使用切削液進行冷卻，防止零件（jiàn）熱變（biàn）形，防止由於熱量集（jí）中。

（6）設計合理（lǐ）的夾具，控製墊片的變形和滿足批量生產（chǎn）需求。根據（jù）墊片的結構和需要，盡（jìn）力滿足墊片的加工精度，設計（jì）了簡易夾（jiá）具。

4.工藝（yì）方案

墊片加工工藝流程：下料→粗（cū）加工→熱處理（時效）→精加工。

（1）下料。

（2）粗（cū）車削加工。

（3）鉗工（gōng）鑽孔（kǒng）3xφ4mm孔（多件（jiàn）加工）。

（4）熱（rè）處理時效。

（5）使用（yòng）軟爪（zhǎo）夾持（chí）外圓φ52mm車削，保證形位公差要求，平（píng）麵度0.01mm，垂直度0.015mm，內孔φ20H9,倒銳角毛刺。

5.結語

通過（guò）運用以上車削過程控製，有效（xiào）地防止了墊片在車（chē）削過程中的變形量，使零件尺寸精度及形位公差要求得（dé）到保證，加工質量穩定，並且提高了生產效率，降低了製造成本。鈦合金高精度大批量墊片車削工藝實用性強，具有較強（qiáng）的推（tuī）廣作用。