​鈦合金高精度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性要求的不斷提高，產品裝配（pèi）調試需求鈦合金墊片也越來越多。這類環（huán）形片狀墊（diàn）片的結（jié）構雖（suī）然簡單，其厚度在0.7～0.4mm之間，其（qí）表麵質量和幾何（hé）形狀精度要求較（jiào）高，由於其（qí）自身剛性差以及鈦合金材（cái）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片的車（chē）削過（guò）程控製，並（bìng）在實踐證明該車削工藝有效地解決了鈦合金（jīn）高精度大批量墊片質量控製（zhì）問（wèn）題。

1.車削（xuē）墊片的工藝分析

　　材料為（wéi）鈦合金，用通常的卡盤夾緊車削的加工方（fāng）法是無法保證（zhèng）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：一是如何解決鈦（tài）合金材料的刀具問題；二是如何保證零件的加工尺（chǐ）寸精度及形位公差；三是（shì）如何保證大批量生產。

2.目前車削鈦合金墊片存在問題：

　　（1）鈦合金屬於難加材料，使用（yòng）普通（tōng）刀具車削鈦合金材（cái）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零件變形，特別是背向（xiàng）力的作用（yòng）使墊片受（shòu）到擠壓作用使其變形，直接影響墊（diàn）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。由於每次車削時（shí），其內部應力的釋放使其彎曲、扭曲變形。

　　（4）裝夾（jiá）方式及夾緊力（lì）變形（xíng）。由於墊片（piàn）壁超薄，如果采用徑（jìng）向（xiàng）夾緊，受（shòu）徑向力的作用使零件產生彈性（xìng）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（xuē）熱集中於刀尖部位，刀具高溫硬度、強度受（shòu）到影響，刀尖磨損加劇，熱量集中使墊片變形，特別是在車削端麵（miàn）時，超薄（báo）墊片（piàn）片零件因單麵受熱，在左右端麵間形成溫差而變形，造成的幾何形狀誤差非（fēi）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）鈦合金原材料均采用鈦棒加工，目前墊片的製造方法是采用高精度數控線切（qiē）割設備，使用“慢走絲”加工，這種加工方法的缺點是製造周期長（zhǎng），生產效（xiào）率低，製（zhì）造成本高，滿足不了批量生產需求。

3.解決措施

　　（1）針對鈦合金難材料，進行了大量的試驗及總（zǒng）結（jié）：①刀具材料的選擇。應盡可（kě）能采（cǎi）用硬質（zhì）合金刀具，並應選（xuǎn）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（jī）時，也可采用高速鋼刀具(如W2Mo9Cr4VCo8等（děng）)，或采用超（chāo）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（lì）增大，造成墊片變形，刀具切削刃太鋒（fēng）利雖（suī）然有利於切（qiē）削，但刀具強度較低，刀具易於磨損，反而使切削力增（zēng）大，同樣使零件變形，通過反（fǎn）複加工實踐，在精加工時，前角取γ0=15°～20°，後角取（qǔ）α0=8°～12°。③切削用量的選擇。選用較低的切削（xuē）速度及較大的進給（gěi）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（yī）定要大於氧化（huà）皮的深度。

　　（2）選擇合理的裝夾（jiá）方式，采用（yòng）軸向壓（yā）緊，減小工件的幾（jǐ）何形狀誤差，夾（jiá）緊力不宜過大，以免工件變形。

　　（3）細化加工工序，減小墊片變形（xíng）。墊片加工過程分段進（jìn）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）合理選擇切削（xuē）參數。合（hé）理選擇切削參數，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，精加工時切削速度V=50m/min,進給量（liàng）f=0.06～0.1mm/r,零件越（yuè）薄進給量要越（yuè）小，背吃刀量ap=0.05～0.1mm.

　　（5）選擇切（qiē）削液，采用濕加工降低切削區（qū）溫度，提高表麵質（zhì）量，延長刀具壽（shòu）命。一般應選用極壓乳化液來冷卻，流量應充（chōng）足。充分使用切削液進行冷卻，防止零件熱變形，防止由於熱量集中。

　　（6）設計合（hé）理的夾具，控製墊（diàn）片（piàn）的變形和滿足批（pī）量生產需求。根據墊片（piàn）的結構和需要（yào），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

　　墊片加工工藝流程：下料→粗加工→熱處理（時效）→精（jīng）加工。

　　（1）下料。

　　（2）粗車削加工。

　　（3）鉗工鑽孔3xφ4mm孔（多件加工）。

　　（4）熱（rè）處理時效。

　　（5）使（shǐ）用軟爪夾持外圓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（jiǎo）毛刺。

5.結語

　　通過運用以上車削過程控製，有效地防止了墊片（piàn）在車削過程中的變形量，使零件尺寸精度（dù）及形位公差要求得到保證，加工質量（liàng）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（xìng）強，具有較強的推廣作用。