​鈦合金（jīn）高精度大批量墊片的車削工藝

隨著科學技術（shù）的發展以及產（chǎn）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（lèi）環形片狀墊（diàn）片的結構雖然簡單，其厚度（dù）在0.7～0.4mm之間，其表麵質量和幾何形狀精度要求較高（gāo），由於其自（zì）身剛性差以及鈦合金（jīn）材（cái）料的難加工性，使得墊片（piàn）的加工精度很難（nán）保證。本文通過對鈦合金墊（diàn）片的車削過程控製，並在實踐證明（míng）該車削工藝有效地解決了鈦合（hé）金高精度大批量（liàng）墊（diàn）片質量控製問題。

1.車削墊（diàn）片的工藝分析

材料為鈦合金，用通常的卡盤夾緊車削的加工方法是無法保證零件的精度要求。此零件為環形薄片（piàn）零（líng）件，加工難度有（yǒu）三點：一是如何解決鈦合金材料的刀具問題；二是如何保（bǎo）證零件的加工尺寸精度及形位（wèi）公差；三是如何保（bǎo）證大批量生（shēng）產。

2.目前車（chē）削鈦合金墊片存在問題：

（1）鈦合金屬於難（nán）加材料，使用普通刀具車削鈦合（hé）金材料，刀具磨損快（kuài），表（biǎo）麵粗糙度差，精（jīng）度無法保證。

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

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

（4）裝夾方式及夾緊力變形。由（yóu）於墊片壁超薄，如果采用徑（jìng）向夾（jiá）緊，受徑向力的作用使零件產生彈性變形。

（5）切削熱（rè）變形。由（yóu）於墊片材料為鈦合金，其強度高不易車（chē）削，切削熱集中於刀尖部位，刀具高溫硬度、強度受（shòu）到影響，刀尖磨損加劇（jù），熱量集中使墊片變形，特別是在車削端（duān）麵時，超薄墊片片零件因單（dān）麵受熱，在左右端麵間形成溫（wēn）差而變形，造成的幾何形狀誤差非常明顯（xiǎn），從而影響零件的加工精（jīng）度。

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

（7）鈦合金原材料（liào）均采用鈦棒加工，目前墊片的製造方法是采（cǎi）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，製造成本高，滿足不了批量生產需（xū）求。

3.解決（jué）措施

（1）針對鈦合金難材料（liào），進行（háng）了大量的試（shì）驗及總結：①刀具材料的選擇。應（yīng）盡可能（néng）采（cǎi）用硬質合金刀具，並應選用與（yǔ）鈦合金親和力較小的YG類硬質合金。如（rú）為斷（duàn）續切削或有衝擊（jī）時（shí），也可（kě）采（cǎi）用（yòng）高速鋼刀具(如W2Mo9Cr4VCo8等)，或采用超細顆粒的硬（yìng）質合金（如YG10H、YG8W等）。②合理（lǐ）選擇刀具幾何參數。刀具的（de）磨損，刀鈍會（huì）使零（líng）件主切削抗力增大，造成（chéng）墊片變形，刀具切（qiē）削（xuē）刃太鋒利雖然有利於切削，但刀具強度較低，刀（dāo）具易於磨（mó）損，反而使切削力增大，同樣使零件變形，通過（guò）反複加工實踐，在精加工（gōng）時（shí），前角取γ0=15°～20°，後角（jiǎo）取α0=8°～12°。③切削用量的選（xuǎn）擇。選用較（jiào）低的切削（xuē）速度及較大的進給量和切削深（shēn）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皮的深度。

（2）選擇合理的裝夾方式，采用軸（zhóu）向壓緊，減小（xiǎo）工件的幾何形狀誤差，夾緊力（lì）不宜過（guò）大，以免工件變形。

（3）細化加工工序，減小墊片變（biàn）形。墊片加工過程分段進行，粗、精（jīng）加工分開進行，避免工序（xù）集中，消除精加工時切削力較大引起的變形，粗（cū）車後零（líng）件通過熱處理時效消除（chú）殘餘應力，減小零（líng）件的應力變形。

（4）合理選擇（zé）切削參數。合理選擇切削參數，在有效（xiào）保證零件加工精度的情況下（xià），提高加工效（xiào）率（lǜ）。根據經驗及加工（gōng）實踐，精加工時切削速度V=50m/min,進給量f=0.06～0.1mm/r,零件越薄進給量要越小，背吃刀量ap=0.05～0.1mm.

（5）選擇（zé）切削液，采用濕加工降低切削區溫（wēn）度，提高表麵質量，延長刀具壽命。一般應選用極壓乳化液來（lái）冷卻，流量（liàng）應充足。充分（fèn）使用切削液進行冷卻，防止零件熱（rè）變（biàn）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求。根據墊（diàn）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（yì）流程：下料→粗加工（gōng）→熱處理（時效）→精加工。

（1）下料。

（2）粗車（chē）削加工。

（3）鉗工鑽孔3xφ4mm孔（多件加工）。

（4）熱處理時（shí）效。

（5）使用軟（ruǎn）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,倒銳角毛刺。

5.結語

通過運用以上車削過程控製，有（yǒu）效（xiào）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，加工質量穩定，並且（qiě）提高了生產效率，降低了製造成本。鈦合（hé）金高精度大批量（liàng）墊片車削工藝實用（yòng）性（xìng）強（qiáng），具有較強的推廣（guǎng）作用。