​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品可靠性要（yào）求的不斷提高，產品裝配調試需求鈦合金墊片也越來越多。這（zhè）類環形片狀墊片的結構雖然簡單（dān），其厚度在0.7～0.4mm之間，其表麵質量和幾何形狀（zhuàng）精度要求較高（gāo），由於其自身剛（gāng）性差以及鈦（tài）合金材（cái）料的難加工性，使得墊片的加工精度很難保證。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（yì）有效地解決了鈦合金高精度大批量墊片質量控製問題。

1.車削墊片的工（gōng）藝（yì）分析

　　材料為鈦合金，用通常的卡盤夾（jiá）緊車（chē）削的加工方法是無法保證零件（jiàn）的精度要求。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（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差；三是如何保證大批（pī）量生產。

2.目前（qián）車削鈦（tài）合金墊片存在問題：

　　（1）鈦合金（jīn）屬（shǔ）於難加（jiā）材料，使用普通刀（dāo）具車削鈦合金材料，刀具磨（mó）損快，表麵粗糙度差，精度無法保證（zhèng）。

　　（2）在切削力（lì）的擠壓作（zuò）用下導致零件變（biàn）形，特別是背向（xiàng）力的作用使墊片受到擠（jǐ）壓作（zuò）用使（shǐ）其變形，直接影響墊片的尺寸精度及形位公差。

　　（3）墊片剛性（xìng）差，壁超薄，強度低，在切削過程（chéng）中容易產生振動使其變形。由於每次車削（xuē）時，其內部應力的釋放使其彎曲、扭曲變形。

　　（4）裝夾（jiá）方式（shì）及夾緊力變（biàn）形。由於墊片壁超薄，如果采用徑向夾緊（jǐn），受徑向力的作（zuò）用使零件（jiàn）產生彈性變（biàn）形。

　　（5）切削熱（rè）變形。由於墊片材料為鈦合金（jīn），其強度高不易車削（xuē），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（sǔn）加劇，熱（rè）量集中使墊片變（biàn）形，特別是在車（chē）削端（duān）麵時，超薄墊片片零（líng）件因（yīn）單麵受熱，在左（zuǒ）右端麵間（jiān）形成溫（wēn）差而（ér）變（biàn）形，造成的幾（jǐ）何形（xíng）狀誤差非常明顯，從而影響（xiǎng）零（líng）件的加工精度。

　　（6）切削（xuē）用量（liàng）引起的變形。合理選擇切削用量能夠有效的減小切削力，從而（ér）減小零件變形。

　　（7）鈦合金原材（cái）料均采（cǎi）用（yòng）鈦（tài）棒加工，目前墊（diàn）片的製造方法（fǎ）是采用高精度數控線切割設備，使（shǐ）用（yòng）“慢走絲”加（jiā）工，這種加工方法的缺點是製造周期長，生產效率低，製造成本高，滿足不了批量生產需求。

3.解決措施

　　（1）針對（duì）鈦合金難材料，進行了（le）大量的（de）試（shì）驗及總（zǒng）結：①刀具材料的選擇。應盡可能采用硬質合金刀具（jù），並應選（xuǎn）用與鈦合金親和力較（jiào）小的YG類硬質合金。如為斷（duàn）續切削或有衝擊時，也可采用高速鋼刀具(如W2Mo9Cr4VCo8等（děng）)，或采用（yòng）超細顆粒（lì）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（jiàn）主切削抗力增大，造成墊片變形，刀具切削刃太鋒利雖然有利（lì）於切削，但刀具強度較低，刀具易於磨損，反而使切削力增大，同樣使零件變形，通（tōng）過反複加工實踐，在精加工時，前角取γ0=15°～20°，後角取α0=8°～12°。③切（qiē）削用（yòng）量的選擇（zé）。選用較低的切削速度及較大的進給量（liàng）和切削深度。用（yòng）硬質合金（jīn）車（chē）刀車削時，可（kě）取s=0.1～0.3mm/r；粗加工時切削深（shēn）度一定要（yào）大於氧化（huà）皮的深度。

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

　　（3）細化加工（gōng）工序，減小墊片變形。墊片加工過程分段進行，粗、精加（jiā）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（rè）處理時（shí）效消除（chú）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）削參數，在有效保證零件加工精度的（de）情況下，提高加工效率（lǜ）。根據經驗及加工實踐，精加工時切削速度V=50m/min,進給量f=0.06～0.1mm/r,零件越薄進（jìn）給量要（yào）越小（xiǎo），背吃刀量ap=0.05～0.1mm.

　　（5）選擇切削液，采用濕加工降低（dī）切削區（qū）溫度，提高表麵質量，延長刀具壽命。一般應（yīng）選用極壓乳化液來冷（lěng）卻，流量應充足。充分使用（yòng）切削液（yè）進行冷卻（què），防止（zhǐ）零件熱變形，防止由於熱量集中。

　　（6）設計合理的夾具，控製墊片的變形和滿足批量生產需（xū）求。根（gēn）據墊片的結（jié）構和需要，盡力（lì）滿足墊片的加工精度，設計（jì）了（le）簡易夾具。

4.工藝方案

　　墊片加工工藝流（liú）程：下料→粗加工→熱（rè）處理（lǐ）（時（shí）效）→精加工。

　　（1）下料。

　　（2）粗車削加工。

　　（3）鉗工鑽孔3xφ4mm孔（多件（jiàn）加工）。

　　（4）熱處理時效。

　　（5）使用（yòng）軟爪夾持外圓φ52mm車削，保證形（xíng）位公差要求，平（píng）麵度0.01mm，垂直度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（zhì），有效地防止（zhǐ）了墊片在車削過程中的變形量，使零件尺寸精度及形位（wèi）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（le）製造成本。鈦合金高精度大（dà）批量墊片車（chē）削工藝實用性強（qiáng），具有較強的推廣（guǎng）作用。