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（yǐ）及產（chǎn）品可靠性要求的不斷提高，產品裝配調試需求鈦合金墊（diàn）片也越來越（yuè）多。這（zhè）類環形片（piàn）狀墊片的結構雖然簡（jiǎn）單，其厚度在（zài）0.7～0.4mm之間，其表麵質量和幾何形狀精度要求較高，由於其自（zì）身剛性（xìng）差以及鈦合金材料的難加工性，使得（dé）墊（diàn）片（piàn）的加工精度很難保證。本文通過對鈦合金墊片的車削過程（chéng）控製，並在實（shí）踐（jiàn）證明該車削工藝有效地解決（jué）了鈦合（hé）金高精度大批（pī）量墊片質量控製問（wèn）題。

1.車削墊片的工藝（yì）分析

材料為鈦合金（jīn），用通常的卡盤夾緊車削的加工方法是無法（fǎ）保證零件的精度要求。此（cǐ）零件為環形（xíng）薄片零件，加工難度有三點：一是如何解決（jué）鈦合金材料的刀具問（wèn）題（tí）；二是如（rú）何保（bǎo）證零件的加工尺寸精度及形位公差（chà）；三是如何保證大批量生產。

2.目前車削鈦（tài）合金墊片存在問題：

（1）鈦合金屬於難加材（cái）料，使用普通刀具車削（xuē）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（líng）件變形（xíng），特別是背向力的作用使墊片受到擠壓作用使其（qí）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（chāo）薄（báo），強（qiáng）度低，在切削過程中容易（yì）產（chǎn）生振動使其變形。由於每次車削時，其（qí）內部應力的釋放使其彎曲、扭曲變形。

（4）裝夾方式及夾緊力變形。由於墊片壁超薄（báo），如果采用徑向夾緊，受徑向力的（de）作用使零（líng）件產生彈性變形。

（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，熱量集中使墊片變形，特別是在車削端麵時，超薄墊片片零件因單麵（miàn）受熱，在左右端麵間形成溫差而變形，造成（chéng）的幾何形（xíng）狀誤差非常明顯，從而影（yǐng）響零件（jiàn）的加工精度（dù）。

（6）切削用量引起的變（biàn）形。合理選擇切削用量能夠有效的減小切削力，從（cóng）而減小零件（jiàn）變形。

（7）鈦合（hé）金（jīn）原材料均采用鈦棒加工（gōng），目前墊片的製造方法是采用高（gāo）精度數控線切割設備，使用“慢走（zǒu）絲（sī）”加工，這種加工方法的缺點是製造周期長，生產效率低，製造（zào）成本高，滿足（zú）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）了大量的試驗及總結（jié）：①刀具材料的選擇。應盡可能（néng）采用硬質合金刀具，並（bìng）應選用與鈦合金親和（hé）力較（jiào）小（xiǎo）的YG類硬質（zhì）合金。如為（wéi）斷續切削或有衝擊時，也可采用高速鋼刀具(如（rú）W2Mo9Cr4VCo8等)，或采用超細顆粒的硬質合金（如YG10H、YG8W等（děng））。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，造成墊片變（biàn）形，刀（dāo）具（jù）切削刃太鋒（fēng）利雖然有利於切（qiē）削，但刀具（jù）強度較（jiào）低，刀具（jù）易（yì）於（yú）磨損，反而使切削力增大，同樣使零件變（biàn）形（xíng），通（tōng）過反複加工實踐，在精加（jiā）工（gōng）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（dà）的進給量和切削深度。用硬質合金車刀車削時，可取（qǔ）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（dù）。

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

（3）細化加工工序（xù），減小墊片變形。墊（diàn）片加工（gōng）過程分段進行，粗、精加工分開進行（háng），避免工序集中，消除精加工時切削力（lì）較大引起的變（biàn）形，粗車後零件通（tōng）過熱處理時效消除殘餘應力，減小零件的應力變（biàn）形。

（4）合理選擇（zé）切削參數。合（hé）理選擇切削參數，在有效保（bǎo）證零件加工精度的（de）情況下（xià），提高加工效率。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（jiàn）越薄進給量要越小，背吃刀量ap=0.05～0.1mm.

（5）選擇切削液，采用濕加工降低切削區溫度，提高表麵質（zhì）量，延長刀具壽命（mìng）。一般應選用極壓乳化液來冷卻，流量（liàng）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（yú）熱量（liàng）集中。

（6）設計合理的夾具（jù），控製墊片的變形和滿足批量生產需求。根據墊片的結（jié）構和需要，盡力滿（mǎn）足墊片的加工精度，設（shè）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）→精加工。

（1）下料。

（2）粗車削加工。

（3）鉗工鑽孔3xφ4mm孔（多件加工）。

（4）熱處理時效。

（5）使用軟爪夾持外圓φ52mm車削，保證（zhèng）形（xíng）位（wèi）公差要求，平（píng）麵度0.01mm，垂直度0.015mm，內孔φ20H9,倒銳（ruì）角毛刺。

5.結語

通過運用以上（shàng）車削過程控製，有效地防（fáng）止了墊片（piàn）在車削過（guò）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（gāo）了生產效率，降低（dī）了製造成本。鈦合金高（gāo）精度大批量墊片車削工藝實用性強，具有較強的推廣作用。