钛合金高精度大批量垫片的车削工艺（yì）

随着科学技术的发展以及产品可靠性要求的不断提高，产品装配调试需（xū）求钛合金垫片也（yě）越来越多。这类环形片状垫片的结构虽（suī）然简单，其厚度（dù）在0.7～0.4mm之间，其表（biǎo）面质量和（hé）几何形状精（jīng）度要求较高，由于其自（zì）身刚性差（chà）以及钛合金（jīn）材料的难（nán）加工性，使得垫片的加（jiā）工精度很难保证。本文通过对钛合金（jīn）垫片的车削过程控（kòng）制，并在实践证明（míng）该车削工（gōng）艺（yì）有效地解决了钛合金高精度大批量垫片质量控制问题。

1.车削垫片的工艺分析

材料为钛合金，用通常的卡盘夹紧车削的加工方法是无（wú）法保证零件的精度要求。此零件为环形薄（báo）片零件，加工难度有三点：一是如何解决钛合金材料的刀具问题（tí）；二是如何保证零（líng）件的加工尺寸精度及形位公差；三是如何保证大批量生产。

2.目前车削钛合金垫片存在问题：

（1）钛合金属于难加材料，使用普通刀具（jù）车削钛合（hé）金材料（liào），刀具磨损快，表面粗糙（cāo）度差，精度无（wú）法保证。

（2）在切削力的挤压（yā）作用下导致零件变形，特别是背向力的作（zuò）用使（shǐ）垫片受到挤压作用使其变形，直接影响（xiǎng）垫片的尺寸精度及形（xíng）位公差。

（3）垫片刚性差，壁超薄，强度低，在（zài）切削过程（chéng）中容易产生振动使其变形。由（yóu）于每次车削时，其内部应力的释放使其弯曲、扭曲变形。

（4）装夹方（fāng）式及夹紧（jǐn）力变形。由（yóu）于垫片壁超薄，如果采用径（jìng）向夹紧，受径向力的作用使零件产生弹性变形。

（5）切（qiē）削热变形。由于垫片材料为钛合金，其强（qiáng）度高不易车削（xuē），切削热集中于刀尖部位，刀具高温硬度、强度受到影响，刀尖磨损加剧（jù），热量集中使垫片变形，特别是在车削端面时，超（chāo）薄垫片片零件因单（dān）面受热，在左右端面间形成温差而变（biàn）形（xíng），造成的几何（hé）形状误差非（fēi）常明显，从而影响零件的加工精度。

（6）切削用量引起的变形。合理选择切（qiē）削用量能够有效的减小切削力，从而减小零件变形。

（7）钛合金原材料均（jun1）采用钛棒加（jiā）工，目前（qián）垫片的制造方法（fǎ）是采用高精度数控线切割设备，使用“慢走丝”加工，这种加工方法的缺点是制造周期（qī）长，生产效（xiào）率低，制造成本高，满足不了批量生产需求。

3.解决措施

（1）针对钛合金难材料，进行了大量的试验及总结：①刀具材（cái）料（liào）的选择。应尽可能采用硬质合金刀具，并应选用与钛合金亲（qīn）和力较小的YG类硬质合金。如为断续切削或有冲击时，也可（kě）采用高速（sù）钢刀具(如W2Mo9Cr4VCo8等（děng）)，或采用超细颗粒的硬（yìng）质合金（如YG10H、YG8W等）。②合理选（xuǎn）择刀具几何参数。刀（dāo）具的磨（mó）损，刀钝会使零件主切削抗力增大，造成垫片变形，刀具切削刃太锋利虽（suī）然有利于切削，但刀具强度较低，刀具易于磨损，反而使切削力增大，同样使零件变形，通过反复加工实践，在精加工时，前角取γ0=15°～20°，后角取α0=8°～12°。③切削用量的（de）选择。选用（yòng）较低的切削速度及较大的进给量和切（qiē）削深（shēn）度。用硬质合金车刀车削时，可取s=0.1～0.3mm/r；粗加工时切（qiē）削深度一定要大于氧化皮的深度。

（2）选择合理的装夹方式，采用轴向压紧，减小工（gōng）件的几何形状误（wù）差，夹紧力不宜过大，以免工件变形。

（3）细化加工（gōng）工序，减小垫片（piàn）变形。垫片加工过（guò）程（chéng）分段进行，粗、精加工分开（kāi）进行，避免工序集中，消（xiāo）除精加工时切削力较大引（yǐn）起的（de）变形，粗车后零件通过热（rè）处理（lǐ）时效消除残余应（yīng）力，减小零件的应力变形。

（4）合理选择切削参数。合理选（xuǎn）择切削参数，在有效保证零件加工精度的情况下，提高加工效率。根据（jù）经（jīng）验（yàn）及加工实践，精加工时切削速度V=50m/min,进给量f=0.06～0.1mm/r,零件越薄进给（gěi）量要（yào）越小，背吃刀量ap=0.05～0.1mm.

（5）选择切削液，采用湿加工降低切削区温度，提高（gāo）表面质（zhì）量，延长刀具寿命。一般应选用极压乳化液来冷却，流量应充足。充分使用切（qiē）削液进行冷却，防止零件热变（biàn）形，防止由于热量集中。

（6）设计（jì）合理的夹具，控制垫片的（de）变形和满足批量生产需求。根（gēn）据垫片的结构和需要，尽力满足垫片的加工精度，设计了简易夹具。

4.工艺方案

垫片加工工艺流程：下料→粗加工→热处理（时效）→精加（jiā）工。

（1）下料。

（2）粗车削加工。

（3）钳工钻孔3xφ4mm孔（多件加工）。

（4）热（rè）处理时效。

（5）使（shǐ）用软爪夹持外圆（yuán）φ52mm车削，保证形位公（gōng）差（chà）要（yào）求，平面（miàn）度0.01mm，垂直度0.015mm，内孔φ20H9,倒锐角毛刺。

5.结语

通过运用以上车削过程控制，有效地（dì）防（fáng）止了垫片在车削过程中的变形量，使零件尺寸精度及形位公（gōng）差要求得到保证，加工质量稳定，并且提高了生产效率，降低了制造成本。钛合金高精度大批（pī）量垫（diàn）片车削工艺实用性强，具有较强的推广作用（yòng）。