鈦合金高精度大（dà）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（xìng）要（yào）求的不斷提高，產品（pǐn）裝配調試（shì）需求鈦合金墊片也越來越多。這類環形片狀（zhuàng）墊片（piàn）的結構雖然簡單，其厚度在0.7～0.4mm之間，其表麵（miàn）質量和（hé）幾何（hé）形狀精（jīng）度要求較（jiào）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（bǎo）證。本文通過（guò）對鈦合金墊（diàn）片的車削過程控製，並在實踐證明該車削（xuē）工藝有效地解決了鈦（tài）合金高精度大批量墊片質量控製問題。

1.車削墊片的工藝分析

材料為鈦合金，用通常的卡盤夾緊車（chē）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，加工難度有三點（diǎn）：一是如何（hé）解決鈦合金材料（liào）的刀具問題；二是如何保證零件的加（jiā）工尺寸精度及形（xíng）位公差（chà）；三是如何保證大批量生（shēng）產。

2.目前車削鈦（tài）合金墊片存在問題：

（1）鈦合金（jīn）屬於難加材料，使用普通刀具車削（xuē）鈦合金材料，刀具磨損快，表麵粗糙度差（chà），精度無法保（bǎo）證。

（2）在切削力的擠壓作用下導致零（líng）件變形，特別（bié）是背向力的（de）作用使墊片受到擠壓作用使其變形，直接影響墊片的尺寸精（jīng）度及形位公（gōng）差。

（3）墊片剛性差，壁超（chāo）薄，強度低，在切削過程中容易產（chǎn）生振（zhèn）動使其變（biàn）形。由於每次車（chē）削時，其內部應力的釋（shì）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（rú）果采（cǎi）用徑向夾緊，受徑向力的作用使零件產生（shēng）彈性變形。

（5）切（qiē）削熱變形。由於墊片材料為（wéi）鈦合金，其強度高不易車削，切削熱集中於（yú）刀尖部位，刀具高溫硬度、強度受到影響，刀尖磨損加劇，熱量集中使（shǐ）墊片變形，特別是在車削端麵時，超薄墊片片零（líng）件因（yīn）單麵受熱，在左右端（duān）麵間形成溫差而變形，造（zào）成（chéng）的幾何形狀（zhuàng）誤差非常明顯，從而影（yǐng）響零件（jiàn）的加工精度（dù）。

（6）切削用量引起的變形。合理選擇切削用量能夠有（yǒu）效的減小切削（xuē）力，從而減小零件變形。

（7）鈦合金原材（cái）料均采用鈦棒加工，目前墊片（piàn）的製造方法是采用高（gāo）精度數控線切割設備，使用“慢（màn）走絲（sī）”加工，這種加工方法的缺點是製造周期長，生產（chǎn）效率低，製造（zào）成本高，滿（mǎn）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（háng）了大（dà）量的試驗及總結（jié）：①刀具材（cái）料的（de）選擇。應（yīng）盡可能采用硬質合金刀具，並應選用與鈦合金（jīn）親和力（lì）較小的（de）YG類硬（yìng）質合金。如為斷續切削或有衝擊時，也可（kě）采（cǎi）用高速鋼刀具(如W2Mo9Cr4VCo8等)，或采用超細顆粒的（de）硬質合金（如YG10H、YG8W等）。②合理選擇（zé）刀具幾何參（cān）數。刀具的磨損，刀鈍會使（shǐ）零件主切削（xuē）抗力增大（dà），造成墊片（piàn）變形，刀具切削刃太鋒利雖然有利於切削，但刀（dāo）具強度較低，刀具易於磨損，反而使切削力增大，同樣使零件變形，通過反複加工實（shí）踐，在（zài）精加工時，前角取γ0=15°～20°，後角取α0=8°～12°。③切削用量的選（xuǎn）擇。選（xuǎn）用（yòng）較低的切削速度及較大的進給量和切削深度。用硬質合金車刀車削時，可取s=0.1～0.3mm/r；粗加工時切削深度一（yī）定要大（dà）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）件的幾何形狀誤（wù）差，夾緊力不宜過大，以（yǐ）免工（gōng）件變（biàn）形。

（3）細（xì）化加工工序，減小墊片變形（xíng）。墊片加工過程分段（duàn）進行，粗、精（jīng）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（lǐ）時效消除殘餘應力，減小零件（jiàn）的應力變形。

（4）合理選擇切削參數（shù）。合理選擇切削（xuē）參數，在有效保證零件加工精（jīng）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（qiē）削速度V=50m/min,進給量（liàng）f=0.06～0.1mm/r,零件越薄進給量（liàng）要越小，背吃刀量ap=0.05～0.1mm.

（5）選擇切削液，采用濕加工降低切削（xuē）區（qū）溫度，提高表麵質量，延長刀具壽命。一般應選（xuǎn）用極壓乳化液（yè）來冷卻，流量應充足。充分使用切（qiē）削液進行冷卻，防止零件熱（rè）變形（xíng），防止由於熱量集中（zhōng）。

（6）設計合（hé）理的（de）夾具，控製墊片的變形和滿足批量生產需（xū）求（qiú）。根據墊片的（de）結構和需要，盡力滿足墊片的加工（gōng）精度（dù），設計了簡（jiǎn）易（yì）夾具。

4.工（gōng）藝方案

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

（1）下料。

（2）粗車削加（jiā）工。

（3）鉗工鑽孔3xφ4mm孔（多件加工）。

（4）熱處理（lǐ）時效（xiào）。

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

5.結語

通過運用以上車削過程（chéng）控製，有效地防止了墊片在車（chē）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，加工質量穩定，並且提高（gāo）了（le）生產效率，降低了製造成本。鈦合金（jīn）高精度大批量墊片車削工藝（yì）實用性強，具有較強的推廣作用。