​鈦合金（jīn）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求的不斷提高，產品裝配調試需求鈦（tài）合金墊片也（yě）越來越多。這類環形片狀墊（diàn）片的結構雖然簡單，其厚（hòu）度在0.7～0.4mm之（zhī）間，其表麵質量和幾何形狀精度要求較高，由於其自（zì）身剛性差以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。本文通過對鈦合金（jīn）墊片的車削過程控製，並在實踐（jiàn）證明該車削工藝有效（xiào）地（dì）解決了鈦（tài）合金高精度大批量（liàng）墊片（piàn）質量控（kòng）製問題。

1.車（chē）削墊片的（de）工藝分析

材料為鈦合金，用通常的卡盤夾緊車削的加工（gōng）方法是無法保證零件的精度要求。此零件為環形薄片零件，加工難度有三點：一是如何解決（jué）鈦合金材（cái）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；三是如何保證大批量生產。

2.目前車削鈦合金（jīn）墊片存在問題：

（1）鈦（tài）合金屬於難加材料，使用普通刀具車（chē）削（xuē）鈦合金材料，刀具磨損快，表麵粗糙度差，精度（dù）無法保證。

（2）在切（qiē）削力的擠壓作用下導致零（líng）件（jiàn）變形（xíng），特別是背向（xiàng）力的（de）作用使墊片（piàn）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（gāng）性（xìng）差，壁超薄，強度低，在（zài）切削（xuē）過程中容易產生振動使其（qí）變形。由於每次車削時，其內部應力的釋放使其（qí）彎曲、扭曲變形。

（4）裝夾方式及夾緊力變形（xíng）。由於墊片壁（bì）超（chāo）薄，如果采用徑向夾緊，受徑向力的作用使（shǐ）零件產生彈性變形。

（5）切削（xuē）熱變形。由（yóu）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（wēn）硬度、強度受到影響，刀尖（jiān）磨損加劇，熱量集（jí）中使墊（diàn）片變形，特別是（shì）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（wēn）差而變形（xíng），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。

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

（7）鈦合金原（yuán）材（cái）料均采用鈦棒加（jiā）工，目前墊片的製造方法是采（cǎi）用高精度數控（kòng）線（xiàn）切割設備（bèi），使用“慢走絲”加工，這種（zhǒng）加工（gōng）方法的缺點是製造周期長，生產效（xiào）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（kě）能采用硬質合金刀（dāo）具，並（bìng）應選用與鈦合金親（qīn）和力較小的YG類硬質合金。如為斷續切削或有衝擊時，也可采用高速鋼刀具(如W2Mo9Cr4VCo8等)，或采用超細顆粒的硬質合金（如YG10H、YG8W等）。②合理選擇刀（dāo）具（jù）幾何參數。刀具的磨損（sǔn），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，但刀具強度（dù）較低，刀具易於磨損，反而使切削力增大（dà），同樣使零件變形，通過反（fǎn）複加工實踐，在精加工時，前（qián）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（gěi）量和切削深度（dù）。用硬質合金車（chē）刀車削時，可取s=0.1～0.3mm/r；粗加工（gōng）時切削深度一定要大於氧化皮的深度。

（2）選（xuǎn）擇（zé）合理的裝夾方式，采用軸向壓緊（jǐn），減小工件的幾何形狀誤差，夾緊力不宜（yí）過（guò）大，以免工件變形。

（3）細化（huà）加工工序，減小墊片變形。墊片加工過程分段進行，粗、精加工分開（kāi）進行（háng），避免工序集中，消除精（jīng）加（jiā）工時（shí）切削（xuē）力較（jiào）大引起的變形，粗車後零件通過熱處理時效消除殘餘應力，減小零（líng）件的（de）應（yīng）力變形。

（4）合理選擇切削參數。合理選擇切削參數（shù），在有效保證零件加工精度的情況下，提高加工效率。根（gēn）據經驗及加工實踐，精加工時切（qiē）削速度V=50m/min,進給量f=0.06～0.1mm/r,零件越薄進給量要（yào）越小，背吃刀量ap=0.05～0.1mm.

（5）選擇切削液，采（cǎi）用濕加工降低切削區（qū）溫度，提（tí）高表麵質量，延長刀具壽命。一般應選用極壓乳化（huà）液來冷卻，流（liú）量應充足。充分使用切削液進行冷卻，防止零件熱變形，防止（zhǐ）由於熱量（liàng）集中。

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

4.工藝方案（àn）

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（xuē）加工。

（3）鉗工鑽孔3xφ4mm孔（kǒng）（多件加工）。

（4）熱處（chù）理時效。

（5）使用軟爪夾持外圓φ52mm車削，保證形位公差要求，平麵（miàn）度0.01mm，垂直度（dù）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），有效地防止了墊片在車削過程中的（de）變形量，使零件尺寸精度及形位公差要求得到保證，加（jiā）工質量穩定，並且提高了生產（chǎn）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用性強，具（jù）有較強的推（tuī）廣作用。