鈦合金（jīn）高精（jīng）度大批量墊片的車削工藝

隨（suí）著科學技術的發展（zhǎn）以及產品可靠性要求的不斷提高（gāo），產品裝配調試需求鈦合金墊片也越來越多。這類環形片狀墊片的結構雖然簡單，其厚度（dù）在0.7～0.4mm之間，其表麵質（zhì）量（liàng）和幾何形狀精度要求較高（gāo），由於其自身剛性差以及鈦合（hé）金材料的難加工性，使得墊片（piàn）的（de）加工精度很難保證。本文通過對（duì）鈦合金墊片的車削過程控製，並在實踐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（diàn）片（piàn）的工藝分析（xī）

材料為鈦合（hé）金，用（yòng）通常（cháng）的卡盤夾緊車削（xuē）的加工方法是無法保證零件的精度要（yào）求。此零件為環形薄片零件，加工難度有三點：一是如何解決鈦合金材料的刀具問題；二是如何保證零件的加工尺寸精度及形位公差；三是如何（hé）保證大（dà）批量生產。

2.目前車削鈦合金墊片存在問題：

（1）鈦合（hé）金屬於難加材料，使用普（pǔ）通刀具車削鈦合金材料，刀具磨損（sǔn）快，表（biǎo）麵（miàn）粗糙度差，精度無法保（bǎo）證。

（2）在切（qiē）削力的擠壓作（zuò）用下導致零件變形，特別是（shì）背向力的作用使墊片受（shòu）到擠壓作用使其（qí）變形（xíng），直接（jiē）影響墊片（piàn）的尺寸精度及形位公差。

（3）墊片剛（gāng）性差，壁（bì）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，其內部（bù）應力（lì）的釋放使其彎曲、扭曲變形。

（4）裝夾方式及夾緊（jǐn）力變形。由於墊片壁（bì）超薄，如果采用徑向夾緊，受（shòu）徑向力的作用使零件（jiàn）產生（shēng）彈性變形。

（5）切削熱變形。由於墊片材料（liào）為鈦合金（jīn），其強度高不易車削，切削（xuē）熱集中於刀（dāo）尖（jiān）部位，刀具高（gāo）溫（wēn）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（diàn）片片零件（jiàn）因單麵受熱，在（zài）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，從而影響零件（jiàn）的加工精度。

（6）切削用（yòng）量引起的變（biàn）形。合理選擇切削用量能夠有效的減小（xiǎo）切削力，從而減（jiǎn）小零件變（biàn）形。

（7）鈦合金原材（cái）料（liào）均采用鈦棒（bàng）加工，目前墊片的製造方（fāng）法是采用高精度數控線切割設備，使用“慢走絲（sī）”加工，這種加工方法的（de）缺點是製（zhì）造周期長，生（shēng）產效率低，製造成本高，滿足不了批量生（shēng）產（chǎn）需求。

3.解決措（cuò）施

（1）針對鈦合金難材料，進行了大量的試驗及總結：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（chōng）擊時，也可采用高速鋼刀具（jù）(如W2Mo9Cr4VCo8等)，或（huò）采用超細顆粒的硬質合金（如YG10H、YG8W等）。②合理選擇（zé）刀具幾何參數。刀（dāo）具的（de）磨損，刀鈍會使零件主切削抗力增大，造成墊片變形，刀具切削（xuē）刃太鋒利雖然有利於切削，但刀具強（qiáng）度較低，刀具易於磨損，反而使（shǐ）切削力增大，同樣使（shǐ）零件（jiàn）變形，通過反複加工實踐，在精加（jiā）工時（shí），前（qián）角取γ0=15°～20°，後角取α0=8°～12°。③切削用量的選擇。選（xuǎn）用較（jiào）低的（de）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定要（yào）大於氧化皮（pí）的深度。

（2）選擇合理的裝夾方（fāng）式，采用軸向壓緊，減（jiǎn）小工件的幾何形狀誤差，夾緊力不宜過大，以免工件（jiàn）變（biàn）形。

（3）細化加工工序，減小（xiǎo）墊片變形。墊片加工過（guò）程分段（duàn）進行，粗、精加工（gōng）分開進行（háng），避免工序集中，消（xiāo）除精加工時切削力較大（dà）引起的變形，粗車後（hòu）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（lǐ）選擇切削參數。合理選擇切（qiē）削（xuē）參數（shù），在有效保（bǎo）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（gōng）時切削速度（dù）V=50m/min,進給量f=0.06～0.1mm/r,零件越薄進給量要越小，背吃刀量ap=0.05～0.1mm.

（5）選擇切削液，采用濕加工降（jiàng）低切削（xuē）區溫度，提（tí）高表麵（miàn）質量，延長刀（dāo）具壽命。一般應選用（yòng）極壓乳化液來冷（lěng）卻，流量應充（chōng）足。充分使（shǐ）用切削液進（jìn）行冷卻，防止零件熱變形，防止由（yóu）於（yú）熱量集中。

（6）設計合理的夾具，控製墊片的變形和滿足批量生產（chǎn）需求。根據墊片的結構和需要，盡力滿足墊片的加工精度，設計了簡易夾具。

4.工藝方案

墊片加工工藝流（liú）程：下料→粗（cū）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）形位公差要求，平麵度0.01mm，垂直度0.015mm，內孔φ20H9,倒銳（ruì）角毛刺。

5.結（jié）語

通過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（dù）及形位公差（chà）要求得到保證，加工質量穩定，並且提高了生產（chǎn）效率，降低了製造成（chéng）本。鈦合金（jīn）高（gāo）精度大批量墊片車削工藝實用性（xìng）強（qiáng），具有較強的推廣作用。