​鈦合金高精度大批量墊（diàn）片的車削工藝

隨著科（kē）學技術的發展以及產品可靠性要求的（de）不斷提高，產品裝配調試需求鈦合金墊片也越來越（yuè）多（duō）。這（zhè）類環（huán）形片（piàn）狀墊片（piàn）的結構（gòu）雖然簡單，其厚度在0.7～0.4mm之間，其表（biǎo）麵質量和幾何形狀精度要（yào）求（qiú）較（jiào）高，由於其自身剛性差以及鈦合金材料的難加工性，使得墊片的加工（gōng）精度很難保證。本文通過對鈦合（hé）金墊片的車削過程控製，並在實踐證（zhèng）明該車削工藝有效地解決了鈦合金高精度大批（pī）量（liàng）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（yòng）通常（cháng）的卡盤夾緊車削（xuē）的加工方法是（shì）無法保（bǎo）證零件的精度要求。此零件為環（huán）形薄片零件，加工（gōng）難度有三點：一是如何解決鈦合金材料（liào）的刀具問題；二是如何保（bǎo）證零件的加工尺寸精度及形位公（gōng）差（chà）；三是如何保證大批量生產。

2.目前車削鈦合金墊（diàn）片存在問題：

（1）鈦合金屬於難加材料，使用普通刀具（jù）車削鈦合（hé）金材料，刀具磨損（sǔn）快（kuài），表麵粗（cū）糙度差，精度無法保證。

（2）在切（qiē）削力的擠壓作用下（xià）導致零件變形，特別是背向力的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度及形位公差。

（3）墊片剛性差，壁超薄，強度低，在切削過（guò）程中容易產生振動使其變形。由於每次車（chē）削時，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（diàn）片壁超薄，如果采用徑向夾緊，受徑（jìng）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，其強度高不（bú）易車削，切（qiē）削熱集（jí）中於刀尖部位，刀（dāo）具高溫硬度、強度受到影響，刀尖（jiān）磨損加劇，熱量集（jí）中（zhōng）使墊（diàn）片變（biàn）形（xíng），特別（bié）是在車削端麵時，超薄墊片片零（líng）件因（yīn）單麵受熱（rè），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（cóng）而影響零件的加工精度（dù）。

（6）切削用量引起的（de）變形。合理選擇切削（xuē）用量能夠有效的減小切削力，從而減小零件變（biàn）形。

（7）鈦合金原材料均采用鈦棒（bàng）加工（gōng），目前（qián）墊片的（de）製造方法是采用高（gāo）精度（dù）數控線切（qiē）割設備，使用“慢走絲”加工，這種加（jiā）工方法的缺（quē）點是製造周期長，生產效率低，製造成（chéng）本（běn）高，滿（mǎn）足不（bú）了批（pī）量生（shēng）產需求。

3.解決措施

（1）針對鈦合金難材料（liào），進行了（le）大（dà）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（zhì）合（hé）金刀具，並（bìng）應選用與鈦合（hé）金親和力較小（xiǎo）的（de）YG類硬質合金。如（rú）為斷續切削或有衝擊時，也可采用高速鋼刀具(如W2Mo9Cr4VCo8等)，或采（cǎi）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，造成墊片（piàn）變形，刀具切削刃太鋒利雖然有利於切削，但刀（dāo）具強（qiáng）度較低，刀具易（yì）於磨損，反（fǎn）而使切削力增（zēng）大（dà），同樣使零件變形，通過反複加（jiā）工實踐，在（zài）精加（jiā）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（hé）切削深度。用（yòng）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定要大於氧化皮的深度。

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

（3）細化加工工序，減小墊片（piàn）變形。墊片加工（gōng）過程分段進行，粗、精加工分開進（jìn）行，避免工序集中，消除精加工時切削力較大引起的（de）變形，粗車後零件通過熱（rè）處理時效消除（chú）殘餘應（yīng）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（zài）有效保證零件加工精度的情況下，提高（gāo）加工效率。根據經驗及加工實踐，精加工時切削速（sù）度V=50m/min,進給量f=0.06～0.1mm/r,零件越薄進給量要越小，背（bèi）吃刀量ap=0.05～0.1mm.

（5）選擇切（qiē）削液，采用濕加工降（jiàng）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（lái）冷卻，流量應充足。充分使用切削液進行冷卻，防（fáng）止零件熱變形，防止由於熱（rè）量集中。

（6）設計合理的夾具，控製墊片的變形和（hé）滿足批量生產需求。根據墊片的結構（gòu）和需要，盡（jìn）力滿足墊片的加工（gōng）精度，設（shè）計（jì）了簡易夾具。

4.工藝方案

墊片加工工藝流程：下料→粗加（jiā）工→熱處理（時效）→精加工。

（1）下料。

（2）粗車削（xuē）加工（gōng）。

（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（yuán）φ52mm車削，保證形位公差要求，平麵度0.01mm，垂（chuí）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，有效地防止了墊片在車削過程中的變形量，使零件尺寸精度及形位公差要求得到保證，加工質（zhì）量穩定（dìng），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（shí）用性強，具有較強的推廣作用。