​鈦合金高精度大批量墊片的（de）車削工藝

　隨著科（kē）學技術（shù）的發展（zhǎn）以及產品可靠（kào）性要求的不（bú）斷提高，產品裝配調（diào）試需（xū）求鈦合（hé）金墊片（piàn）也越來越多。這類環（huán）形片狀墊片的結構雖然簡單，其厚度在0.7～0.4mm之間，其表麵質量和幾何形狀精度要求較（jiào）高，由於其自（zì）身剛性（xìng）差以及（jí）鈦合金材料的難加（jiā）工性（xìng），使得墊（diàn）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，並在實踐證明該車削（xuē）工藝有效地解決了鈦合金高精度大批量墊（diàn）片質量控製問題。

1.車削（xuē）墊片的工藝分析

　　材料為鈦（tài）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。此零件為環形薄片零（líng）件，加（jiā）工難度有三點：一是如何（hé）解決鈦（tài）合金材料的刀（dāo）具（jù）問題；二是如何（hé）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.目前車削鈦合金墊片存在（zài）問（wèn）題：

　　（1）鈦合（hé）金屬於難加材料，使用普通刀具車削鈦合金材料，刀具磨損快，表麵粗（cū）糙（cāo）度（dù）差（chà），精度無法保證。

　　（2）在切削力的擠壓作用下導致零件變形，特（tè）別是背向力的作（zuò）用使墊片受到擠壓作用使其變形，直接（jiē）影響墊片的尺寸精度及形位公差。

　　（3）墊片剛性差，壁超薄，強（qiáng）度低，在切削過程中容易產生振動使其變形。由於每次（cì）車削時，其內部應力的釋放使其彎曲、扭曲變形。

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

　　（5）切削熱變形。由於墊片材料為（wéi）鈦合金，其強度高不易車削，切削熱集中於刀尖（jiān）部位，刀具高溫硬度、強度（dù）受到影響，刀尖磨損加劇，熱量集中（zhōng）使墊（diàn）片變形（xíng），特別是在車削端麵時，超薄（báo）墊（diàn）片片零件（jiàn）因單麵（miàn）受（shòu）熱（rè），在左右端麵間形成溫差而變（biàn）形，造成的幾何形狀誤差非常（cháng）明顯，從而影響（xiǎng）零（líng）件的（de）加工精度（dù）。

　　（6）切削用量引（yǐn）起（qǐ）的變形。合理（lǐ）選擇切削用量能夠有效的（de）減（jiǎn）小切削力，從而減小零件變形。

　　（7）鈦合金原材料均采（cǎi）用鈦棒加工（gōng），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（zhǎng），生產效率低，製造成本高，滿足不（bú）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（jí）總結：①刀具材料的（de）選擇。應盡可能采（cǎi）用硬質合金刀具（jù），並應選用與鈦合金親和力較（jiào）小的YG類硬質合金。如為（wéi）斷續切削或有（yǒu）衝擊時，也可（kě）采用高（gāo）速鋼刀（dāo）具(如W2Mo9Cr4VCo8等)，或采用超細顆（kē）粒的硬質合（hé）金（如YG10H、YG8W等）。②合理選擇刀具幾何參數。刀具的磨損（sǔn），刀鈍會使零（líng）件主切削抗力（lì）增大，造成墊（diàn）片變形，刀具切削刃太（tài）鋒利雖然有利於（yú）切削，但刀具強（qiáng）度（dù）較低，刀具易於磨損，反而使切削力增大，同（tóng）樣使零（líng）件變（biàn）形，通過反（fǎn）複加工（gōng）實踐，在精加工時，前角取γ0=15°～20°，後角取（qǔ）α0=8°～12°。③切削用量的選擇。選用較低的（de）切削速度（dù）及較大的進（jìn）給量和切（qiē）削深（shēn）度。用硬質合金車刀車削（xuē）時（shí），可取s=0.1～0.3mm/r；粗加工時切削（xuē）深度一定要大於（yú）氧化皮的深度。

　　（2）選（xuǎn）擇合理（lǐ）的裝夾方式，采用（yòng）軸向壓緊，減小工件的幾何形狀誤差，夾緊力（lì）不宜過大，以（yǐ）免工件變形。

　　（3）細化加工工序，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，粗車後零件通過熱處理時效消除殘餘應力，減小零件的應力變形。

　　（4）合理選擇（zé）切削參數。合理選擇切削參數，在有效保證零件（jiàn）加工精度的情況（kuàng）下，提高加工效率。根據經驗及加工實踐（jiàn），精（jīng）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）選擇切削液，采用濕加工降低切削（xuē）區溫度，提高（gāo）表（biǎo）麵質量，延長刀具壽命。一般應選用極壓乳化液來冷卻，流量應充（chōng）足。充分使用切削液進行冷卻，防止零件熱變形，防止由於熱量集中。

　　（6）設計合（hé）理的（de）夾具（jù），控製（zhì）墊片的變形和滿足批量生產需求。根據墊片的結構和需要，盡力（lì）滿（mǎn）足墊片的加工（gōng）精度，設計了簡易夾具。

4.工藝方案

　　墊片加工工藝流程：下料→粗加工（gōng）→熱處理（時效）→精加（jiā）工。

　　（1）下（xià）料。

　　（2）粗車削加工。

　　（3）鉗工鑽（zuàn）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，保證形位公差要求，平麵度0.01mm，垂直度0.015mm，內孔（kǒng）φ20H9,倒銳角毛刺（cì）。

5.結語

　　通過運用以上車削過程控製，有（yǒu）效地防止了墊片在車削（xuē）過程中（zhōng）的變形量，使零件尺寸精度及形位公差要求得到保證，加工質量（liàng）穩定，並且提高了生產效率，降低了製造成本。鈦合金高（gāo）精（jīng）度大批量墊片車削工藝實用性強，具有較強的推廣作用。