鈦（tài）合金高精度大批量墊片的車削工藝（yì）

隨著科學技術的發展以及產品可靠性（xìng）要求的不斷提高，產品裝配調試需求鈦合金墊片也越來越多。這類環形片狀（zhuàng）墊片的結構雖然簡單，其厚度在0.7～0.4mm之間，其表麵質量和幾（jǐ）何形（xíng）狀精度要求較高，由於其自身剛性差以及（jí）鈦合金材料的難加工（gōng）性，使得墊片的加工精度很難保證。本（běn）文通過對鈦合金墊片的車削過程控製，並在實踐證（zhèng）明該車削工藝有效地解決了鈦合金高精度大批量墊片（piàn）質量控製問（wèn）題。

1.車削墊片的工藝分（fèn）析

材料為鈦合金，用通常（cháng）的卡盤夾緊車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（xíng）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（zhèng）零件的加工尺寸精度及形位公差；三是如何（hé）保證（zhèng）大批量（liàng）生產。

2.目前車削鈦合金墊片存在（zài）問題：

（1）鈦合（hé）金（jīn）屬於難加材（cái）料（liào），使用普通刀具車削鈦合金材料，刀具磨（mó）損（sǔn）快，表麵粗糙（cāo）度差，精度無法（fǎ）保證。

（2）在切削力的擠壓作用下導（dǎo）致零件變（biàn）形，特別是（shì）背（bèi）向力的（de）作用使墊片受到擠壓（yā）作用使其變形（xíng），直接影響墊片（piàn）的（de）尺寸精度（dù）及形位公差。

（3）墊片剛性差，壁超薄，強度低，在切削過程中容易（yì）產生振動使其變形。由於每次車削時，其（qí）內（nèi）部應（yīng）力的釋放使其彎曲、扭曲變形。

（4）裝夾方式及夾緊力變形。由（yóu）於墊片壁（bì）超薄，如果（guǒ）采用（yòng）徑向（xiàng）夾緊，受徑向力的作用使零件產生（shēng）彈性變形。

（5）切削熱變（biàn）形。由於（yú）墊片材料為鈦合金，其（qí）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（dāo）尖磨損（sǔn）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受（shòu）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（yǐng）響零件的加工精度。

（6）切削用量引起的（de）變形。合理選擇切削用量能夠有效的（de）減（jiǎn）小切削力，從而減小零（líng）件變形。

（7）鈦合金原材料均采用鈦棒加（jiā）工，目前墊片的製造方法是采用高精度數控線切割設備，使用“慢走絲”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，滿足不了批量生（shēng）產需求。

3.解決措施

（1）針對鈦合金難材料（liào），進行了大（dà）量的試驗及總結：①刀具材料的選擇。應（yīng）盡可能采用（yòng）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（jīn）。如為斷續切削或（huò）有衝擊時，也可采用高（gāo）速鋼刀具(如W2Mo9Cr4VCo8等)，或采用超細顆粒的硬質合金（如YG10H、YG8W等）。②合理選擇刀具幾何參數。刀具（jù）的磨損，刀（dāo）鈍會使零件主切削抗（kàng）力增大，造成墊片變形，刀具切削刃太鋒利雖然（rán）有利於（yú）切削，但刀具強度較低，刀具易於磨損，反而使切（qiē）削力增大，同樣使零件變形，通過反複加工實踐，在精加工時，前角取γ0=15°～20°，後角取α0=8°～12°。③切削用量的選擇。選用較（jiào）低的切削速度及較大的進給量和（hé）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大於氧化（huà）皮的深度。

（2）選擇合理（lǐ）的裝夾方（fāng）式，采用（yòng）軸向壓（yā）緊，減小工件（jiàn）的（de）幾何形狀誤差，夾緊力不宜過大，以免工件變形。

（3）細（xì）化加工工序，減（jiǎn）小墊片變形。墊片加工過程分段進行，粗、精加工（gōng）分（fèn）開（kāi）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（xuǎn）擇切削參數。合理選（xuǎn）擇切削參數，在有效保證零件加工精度的情況下，提高加（jiā）工效率。根據經驗及加工實踐，精加工時切削（xuē）速度V=50m/min,進給量f=0.06～0.1mm/r,零件越（yuè）薄進給量要越小，背吃刀量ap=0.05～0.1mm.

（5）選擇切削液（yè），采（cǎi）用（yòng）濕加工降低切削區溫度，提高表麵質量，延（yán）長刀具（jù）壽命。一般應選用極壓乳化（huà）液來冷卻，流量應充足（zú）。充分使用切（qiē）削液（yè）進行冷卻，防止零件熱變形，防止由於熱量集（jí）中。

（6）設計合理的夾（jiá）具，控製墊（diàn）片的變形和滿足批量生產需（xū）求（qiú）。根據墊片（piàn）的結構和需要，盡力滿足（zú）墊片的（de）加工精度，設計了簡易夾具。

4.工藝方案

墊片加工工藝（yì）流程：下料→粗加（jiā）工→熱處理（時效）→精加工。

（1）下料。

（2）粗車削加工。

（3）鉗（qián）工鑽（zuàn）孔3xφ4mm孔（多件加（jiā）工）。

（4）熱處理時效。

（5）使用軟爪夾持外圓φ52mm車削，保證形位公差要求，平麵度0.01mm，垂直度0.015mm，內孔φ20H9,倒銳角（jiǎo）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（piàn）在車削過程中的變形（xíng）量（liàng），使零件尺寸精度及形（xíng）位公差要求得到（dào）保證（zhèng），加工質量穩定，並且提高了生產效率，降（jiàng）低了製造成本。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。