​钛合金高精度大批量（liàng）垫片的车削工艺

　随着科学技（jì）术的发展以及产（chǎn）品可靠性要求的不断提高，产（chǎn）品装配调试需求钛合金垫片也越来越多。这（zhè）类环（huán）形片状垫片的结构虽然简单，其厚度在0.7～0.4mm之间，其表面质量（liàng）和几何形状精度要求较高，由（yóu）于其自身刚性差以及（jí）钛合金材料的难加工性（xìng），使（shǐ）得垫片的加工精度很难保证。本文（wén）通过对钛合金垫片的车削（xuē）过程控制，并在实践证明该车削工艺有效地解决了（le）钛合金高精度大批量垫片质量控制问题。

1.车削（xuē）垫片的工艺（yì）分析

　　材料（liào）为钛（tài）合金，用通常的卡盘夹紧车削的加工方法是无法保证零件的精度要求。此零件（jiàn）为（wéi）环形薄片零件，加工难度（dù）有三点（diǎn）：一是如何解决钛合金材料的刀具问题；二是如何保证零件的加工（gōng）尺寸精（jīng）度及形位（wèi）公差；三是如（rú）何（hé）保证大（dà）批量生产。

2.目前车削钛合金垫片（piàn）存在问题（tí）：

　　（1）钛合金属于难加材（cái）料，使用普通（tōng）刀具车削钛合（hé）金材料，刀具磨损快，表面粗糙度（dù）差，精度无法保证。

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

　　（3）垫片刚性差，壁超薄，强度低，在切削过程中容易产生振动使其（qí）变形。由于每（měi）次车削时，其（qí）内部应力的释放使其弯曲、扭曲变形。

　　（4）装夹方式及夹紧力变形。由于垫片壁超薄，如果采用径向夹紧，受（shòu）径向力的作用（yòng）使零件产生弹性变形。

　　（5）切削热变形。由于垫片材料为钛合金，其强度高不易车削，切削（xuē）热集中于刀尖部位，刀具高温硬（yìng）度、强度受到影响，刀尖磨损加剧，热量集（jí）中使垫片（piàn）变形，特别是在车（chē）削端面时，超薄垫片片零件因单面受热，在左右端面间形成温差而变形，造成的几何形状误差非常明显，从而影响（xiǎng）零件的加工精度。

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

　　（7）钛合金原材料（liào）均采用钛棒加工，目前垫（diàn）片的制造方法是（shì）采用（yòng）高精度数控线切割设（shè）备，使用“慢走丝”加工，这种加（jiā）工方法的缺点是制造周期长，生产效率低，制（zhì）造成本高（gāo），满足不了批量生产需求。

3.解决措施

　　（1）针对钛合金难材料（liào），进行了大量的试验及总结（jié）：①刀具材料（liào）的选择。应尽可能采（cǎi）用硬质合金刀具，并应选用与钛合金亲和力较小的YG类硬质合金。如为断续切（qiē）削或有冲击时，也可采用高速钢刀具(如W2Mo9Cr4VCo8等)，或采用超细颗粒的硬质（zhì）合金（如YG10H、YG8W等（děng））。②合理选择刀具几何（hé）参数。刀具的磨损，刀钝会使零件主切（qiē）削抗力增大（dà），造成垫片变形，刀具切削刃太（tài）锋利虽然有利于切削，但刀具强（qiáng）度较低，刀具易于磨损，反而使切削力增大，同样（yàng）使零件变（biàn）形，通过反复加工实践，在精加工时（shí），前角取γ0=15°～20°，后角取α0=8°～12°。③切削用量的选择。选用较低的切削速度及较大的进给量和切削深度（dù）。用硬质合金车刀车削时（shí），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（zhóu）向压紧，减（jiǎn）小工件的（de）几何形状误差，夹紧力不宜过大，以免工件变形。

　　（3）细化加工（gōng）工序，减小垫片变形。垫片加工过程（chéng）分段进行，粗、精（jīng）加工分开进行（háng），避免（miǎn）工序集中，消除精加工（gōng）时切削力（lì）较大引起的变形，粗车后零件通过热处理时效消除残余应力，减小零件的（de）应（yīng）力变形。

　　（4）合理选择切（qiē）削参数。合理选择切削参数，在有效保证零件加工精度的情况下，提高（gāo）加工效率。根据经验及加工实践，精加工时切削（xuē）速度V=50m/min,进给量f=0.06～0.1mm/r,零件越薄进给量要越小，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，提高表面质量，延长刀具寿（shòu）命。一般应选用极压乳化（huà）液来冷却，流量应充足。充分使用切削液（yè）进行冷却，防止零件热变形，防止由于热量集中。

　　（6）设计合理的夹具，控制（zhì）垫片的变（biàn）形（xíng）和满（mǎn）足批量生产需求。根据垫片的结构和需要，尽（jìn）力（lì）满足（zú）垫片（piàn）的加（jiā）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（jiā）工→热处理（时效）→精加工。

　　（1）下料。

　　（2）粗车削加工。

　　（3）钳（qián）工钻孔3xφ4mm孔（多件加工）。

　　（4）热处理时效。

　　（5）使用软爪夹持外圆φ52mm车削，保证形位公差要求，平（píng）面度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，有效地防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（zhì）造成本。钛（tài）合金高精度大批量垫片车削工艺实用性强，具有（yǒu）较强的推广作用。