​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（chǎn）品（pǐn）可靠性要求的不斷（duàn）提高，產品（pǐn）裝配調試（shì）需求鈦合金墊片也越來越多。這類（lèi）環形片狀墊片的結構雖然簡單，其厚（hòu）度在（zài）0.7～0.4mm之（zhī）間，其表（biǎo）麵質量和幾何形狀精度（dù）要求較高，由於其自身（shēn）剛性差以（yǐ）及鈦合金材料的難加工性，使得墊片的加工精度很難保（bǎo）證（zhèng）。本文通過對鈦合金墊片的車削過程控製（zhì），並在實踐（jiàn）證明該車削工藝有效地解決了鈦合金高精度大批量墊片質量控製問題。

1.車削墊片的（de）工藝分析

　　材料為鈦合金，用通常的卡（kǎ）盤夾緊車削的加（jiā）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（nán）度有三點（diǎn）：一是如何解（jiě）決鈦合金（jīn）材料的刀（dāo）具問題；二（èr）是如何保證零件的加工尺寸精度（dù）及形位公差；三是（shì）如何保證大批量生產（chǎn）。

2.目前車削鈦合金墊片存在問題：

　　（1）鈦合金屬於難加材料，使用普通刀具車削鈦合金材料，刀具磨（mó）損快，表麵（miàn）粗糙度差，精度無法保（bǎo）證。

　　（2）在（zài）切削力的擠壓作用下導致零件變形（xíng），特別是背向力的作用使墊片受到擠壓作用使其變形，直（zhí）接影響墊片的尺寸（cùn）精度及形位（wèi）公差。

　　（3）墊片剛性差，壁超薄（báo），強度低，在切削過程中容易產生振動使其變形。由（yóu）於每（měi）次（cì）車削時，其內部應力的釋放使其彎（wān）曲、扭曲變形。

　　（4）裝夾方式及夾緊（jǐn）力變形。由於墊（diàn）片壁超薄，如果采用（yòng）徑向夾緊，受徑向（xiàng）力的作用使零件產生彈性變形。

　　（5）切削熱變形。由於墊片材料為鈦合金，其（qí）強度高不易車削，切（qiē）削熱集中於刀尖部位，刀具（jù）高溫硬（yìng）度、強度受到影響（xiǎng），刀尖磨損加劇，熱量集中使（shǐ）墊（diàn）片變形，特別是在車削端麵時，超薄墊片片零件因單麵受熱，在左右（yòu）端麵間形成溫差而變形，造成的幾何形（xíng）狀誤差非常明顯，從而影響零件（jiàn）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（jiǎn）小切削力（lì），從而（ér）減小零件變形。

　　（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（gāo）精度數控線切割設備（bèi），使用“慢走絲”加工，這種加工方法的缺點是製造周期長（zhǎng），生產效率（lǜ）低，製造成本高，滿足不（bú）了批量生產需（xū）求。

3.解決措施

　　（1）針對鈦合金（jīn）難材料，進（jìn）行了大量的（de）試（shì）驗及總結：①刀具材料的選擇。應盡可能采用硬質合金刀具，並應選用（yòng）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，也可采用高速（sù）鋼刀具(如（rú）W2Mo9Cr4VCo8等)，或采用超細顆粒的（de）硬質（zhì）合金（如YG10H、YG8W等）。②合理選（xuǎn）擇刀具（jù）幾何（hé）參數。刀具的磨損，刀鈍會使（shǐ）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（suī）然有利於切（qiē）削，但刀具強度（dù）較低，刀具易（yì）於（yú）磨（mó）損，反而使切削力增大，同樣（yàng）使零件變形，通過反複加工實踐（jiàn），在精加工時，前角取γ0=15°～20°，後角取α0=8°～12°。③切削用量的（de）選擇（zé）。選用較低的切削（xuē）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（qiē）削（xuē）深度一（yī）定要大於氧化皮（pí）的（de）深度。

　　（2）選（xuǎn）擇合理的裝夾方式，采用軸（zhóu）向壓緊，減小工件的幾何形狀誤差，夾緊力不宜過（guò）大，以免工件變形（xíng）。

　　（3）細化加工工序，減小墊片變形。墊片加工過程分（fèn）段進行，粗、精（jīng）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變形，粗車後零件通過熱處（chù）理時效消除殘餘應力，減小零件的應力變形。

　　（4）合理選擇（zé）切削參數。合理選擇切削（xuē）參數（shù），在有效保證（zhèng）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（shí）切削速度V=50m/min,進給（gěi）量f=0.06～0.1mm/r,零件越薄進給量（liàng）要越小，背吃刀（dāo）量ap=0.05～0.1mm.

　　（5）選擇切削液，采（cǎi）用濕加工降（jiàng）低切削區溫度，提高（gāo）表麵質（zhì）量，延長刀具壽命。一般應選用極壓乳化液來冷卻，流量應充足。充分使用切削（xuē）液進行冷卻（què），防（fáng）止零件熱變形，防止由於熱量集中（zhōng）。

　　（6）設計合理的夾具，控製墊片的變（biàn）形和（hé）滿足批量生產（chǎn）需求。根據墊片的結構和需（xū）要（yào），盡力（lì）滿足墊片的加工精度（dù），設（shè）計了簡易夾具。

4.工藝方案

　　墊片加工（gōng）工藝流程：下料→粗加工→熱（rè）處理（時效）→精加（jiā）工。

　　（1）下料。

　　（2）粗車削加工（gōng）。

　　（3）鉗工鑽孔（kǒng）3xφ4mm孔（多件加工）。

　　（4）熱處理時效。

　　（5）使用軟爪夾持外（wài）圓φ52mm車削，保證形（xíng）位公差要求，平麵度0.01mm，垂直（zhí）度0.015mm，內孔φ20H9,倒銳角毛刺。

5.結語

　　通過運用以上車削過程控製，有效地防止了墊片在車削（xuē）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，加工質量穩定，並且提高了生產效率，降低了製造成本。鈦（tài）合金高精度大批量（liàng）墊片車削工藝實用性強，具（jù）有較強的推廣作用。