[摘(zhai)要]：采用(yong)本(ben)文所述工(gong)(gong)藝方法，可(ke)以(yi)克服不銹(xiu)鋼的(de)加(jia)工(gong)(gong)難(nan)點，使不銹(xiu)鋼在進行鉆、鉸、鏜孔時刀具壽命得到極大的(de)提高(gao)(gao)，減少操(cao)作中磨刀、換刀次數(shu)，在提高(gao)(gao)生產效(xiao)率和(he)孔加(jia)工(gong)(gong)質量、降低(di)工(gong)(gong)人勞(lao)動強度和(he)生產成本(ben)方面，能(neng)取得令人滿意的(de)效(xiao)果。
在(zai)采取鉆、鉸、鏜(tang)工藝加工一(yi)些奧(ao)氏體組織及馬氏體組織不銹鋼材料如1Cr18Ni9Ti、2Cr13孔(kong)時，加工過程(cheng)中會(hui)出現刀具磨(mo)損加快(kuai)、加工表面完(wan)好性(xing)差、切屑(xie)排除困難等(deng)(deng)共性(xing)問題(ti)，嚴重影響了此類材(cai)料(liao)零件的(de)加工質量、生產周期(qi)及加工成(cheng)本。按(an)照金(jin)屬(shu)工藝(yi)學、金(jin)屬(shu)切削原(yuan)理(li)等(deng)(deng)理(li)論對上述(shu)材(cai)質加工難點進行分析，摸索出一套(tao)行之有效(xiao)的(de)不(bu)銹鋼(gang)材(cai)料(liao)鉆、鉸、鏜(tang)加工工藝(yi)。
不(bu)銹鋼材料加(jia)工難點分析
不銹鋼材料加(jia)工難點主要有以下幾(ji)個方面(mian)：
1. 切削力大(da)，切削溫(wen)度高
該類型材(cai)料(liao)強(qiang)度(du)大(da)，切(qie)削時切(qie)向應(ying)力大(da)、塑(su)性(xing)變形大(da)，因而(er)切(qie)削力大(da)。此外材(cai)料(liao)導(dao)熱(re)性(xing)極差，造成切(qie)削溫(wen)度(du)升高，且高溫(wen)往往集(ji)中在刀具(ju)刃口附(fu)近的狹長區域內，從而(er)加快了刀具(ju)的磨損。
2. 加工硬化嚴重
奧(ao)氏(shi)體(ti)不(bu)銹鋼(gang)以及一(yi)些高溫(wen)合金不(bu)銹鋼(gang)均(jun)為奧(ao)氏(shi)體(ti)組織，切(qie)削時加(jia)工硬(ying)化傾(qing)向大，通常(chang)是普(pu)通碳素(su)鋼(gang)的(de)數倍，刀具在加(jia)工硬(ying)化區域內切(qie)削，使刀具壽命縮(suo)短。
3. 容(rong)易粘(zhan)刀
無(wu)論是奧氏(shi)體(ti)不銹(xiu)鋼還(huan)是馬氏(shi)體(ti)不銹(xiu)鋼均存(cun)在加(jia)(jia)工時切(qie)(qie)屑強(qiang)(qiang)韌、切(qie)(qie)削溫度很(hen)高的特(te)點。當強(qiang)(qiang)韌的切(qie)(qie)屑流經前刀面時，將產生粘(zhan)(zhan)結(jie)、熔焊(han)等粘(zhan)(zhan)刀現象(xiang)，影響(xiang)加(jia)(jia)工零件表面粗(cu)糙度。
4. 刀具磨損加快
上述材料一般(ban)含(han)高(gao)熔點元素、塑性大，切(qie)削溫(wen)度高(gao)，使(shi)刀具磨損加(jia)快，磨刀、換(huan)刀頻繁，從(cong)而影響了(le)生產效率，提高(gao)了(le)刀具使(shi)用成本(ben)。
不銹鋼(gang)零件(jian)加工(gong)工(gong)藝
通過上述加工(gong)(gong)難(nan)點(dian)分析(xi)，不(bu)銹(xiu)鋼的加工(gong)(gong)工(gong)(gong)藝及(ji)相關(guan)刀具參數設計與普(pu)通結(jie)構鋼材料應(ying)具有(you)較大的不(bu)同，其具體加工(gong)(gong)工(gong)(gong)藝如下：
1.鉆孔加工
在鉆(zhan)孔(kong)(kong)加工(gong)(gong)(gong)時，由于(yu)不銹鋼材(cai)料(liao)導熱性(xing)能(neng)差，彈性(xing)模量小，孔(kong)(kong)加工(gong)(gong)(gong)起(qi)來也比較困難。解決此類材(cai)料(liao)的孔(kong)(kong)加工(gong)(gong)(gong)難題，主(zhu)要是選用(yong)合適的刀具材(cai)料(liao)，確定合理的刀具的幾何參數以及刀具的切削用(yong)量。鉆(zhan)削上述材(cai)料(liao)時，鉆(zhan)頭(tou)一般應選用(yong)W6Mo5Cr4V2Al、W2Mo9Cr4Co8等材質(zhi)的鉆頭(tou)，這些(xie)材質(zhi)鉆頭(tou)缺點是價(jia)格比較昂(ang)貴，而且難以采購。而采用(yong)常用(yong)的W18Cr4V普通標準高(gao)速(su)鋼鉆(zhan)(zhan)頭(tou)鉆(zhan)(zhan)孔時，由于存在頂角較小、切屑太(tai)寬而不能及(ji)時排(pai)出孔外、切削液不能及(ji)時冷卻鉆(zhan)(zhan)頭(tou)等(deng)缺點，再加(jia)上(shang)不銹鋼材(cai)料導熱性差(cha)，造成集(ji)中在刀刃(ren)上(shang)的切削溫(wen)度升高(gao)，容易導致兩個后刀面和主(zhu)刃(ren)燒傷及(ji)崩刃(ren)，使(shi)鉆(zhan)(zhan)頭(tou)的使(shi)用壽命降低。
（1）刀具幾何參數設計
在采用W18Cr4V普通高(gao)速鋼鉆頭(tou)鉆孔時，切削(xue)力(li)及切削(xue)溫度均集中在(zai)鉆尖上，為提高(gao)鉆頭(tou)切削(xue)部位(wei)的耐用度，可以適當(dang)增大頂角(jiao)角(jiao)度，頂角(jiao)一般選135°～140°，頂(ding)角(jiao)(jiao)增大(da)(da)也將使外緣前(qian)角(jiao)(jiao)減小(xiao)，鉆(zhan)屑變(bian)窄(zhai)，以利于排屑。但是加大(da)(da)頂(ding)角(jiao)(jiao)后，鉆(zhan)頭的橫刃(ren)變(bian)寬(kuan)，造成(cheng)切削阻力(li)增大(da)(da)，因而必須對鉆(zhan)頭橫刃(ren)進行修磨(mo)，修磨(mo)后橫刃(ren)的斜角(jiao)(jiao)為47°～55°，橫(heng)刃(ren)前角為3°～5°，修(xiu)磨(mo)橫刃(ren)(ren)時，應將(jiang)切(qie)(qie)削刃(ren)(ren)與圓柱(zhu)面轉角處修(xiu)磨(mo)成圓角，以(yi)(yi)增加(jia)(jia)(jia)橫刃(ren)(ren)強度(du)。由于不銹鋼材料彈性模量較小(xiao)，切(qie)(qie)屑層(ceng)下的金屬彈性恢(hui)復大，加(jia)(jia)(jia)之加(jia)(jia)(jia)工過程(cheng)中加(jia)(jia)(jia)工硬化嚴重，后(hou)(hou)(hou)角太(tai)小(xiao)會加(jia)(jia)(jia)快鉆頭(tou)后(hou)(hou)(hou)刀面的磨(mo)損(sun)，而且增加(jia)(jia)(jia)了(le)切(qie)(qie)削溫(wen)度(du)，降低鉆頭(tou)的壽(shou)命。因此(ci)須適當加(jia)(jia)(jia)大后(hou)(hou)(hou)角，但后(hou)(hou)(hou)角太(tai)大，將(jiang)使鉆頭(tou)的主(zhu)刃(ren)(ren)變得(de)單薄(bo)，減小(xiao)了(le)主(zhu)刃(ren)(ren)的剛性，所以(yi)(yi)后(hou)(hou)(hou)角應以(yi)(yi)12°～15°為宜(yi)。為使鉆(zhan)屑(xie)變窄，利于排(pai)屑(xie)，還需要在(zai)鉆(zhan)頭兩個后刀面上開交(jiao)錯分布的分屑(xie)槽(cao)。
（2）切(qie)削用量選(xuan)擇(ze)
鉆削時，切(qie)(qie)(qie)(qie)削用量的(de)選(xuan)擇應從降低切(qie)(qie)(qie)(qie)削溫度(du)(du)的(de)基本點出發(fa)，因(yin)為高速(su)(su)切(qie)(qie)(qie)(qie)削將會使切(qie)(qie)(qie)(qie)削溫度(du)(du)升(sheng)高，而高的(de)切(qie)(qie)(qie)(qie)削溫度(du)(du)將加(jia)劇刀具磨損，因(yin)而切(qie)(qie)(qie)(qie)削用量中最重要的(de)是(shi)選(xuan)擇切(qie)(qie)(qie)(qie)削速(su)(su)度(du)(du)。一般情況下，切(qie)(qie)(qie)(qie)削速(su)(su)度(du)(du)以12～15m/min較為合適。進(jin)給(gei)(gei)量對刀(dao)具壽命影(ying)響較小(xiao)，但進(jin)給(gei)(gei)量選(xuan)擇太(tai)小(xiao)將會使刀(dao)具在硬化層內切削，加劇磨(mo)損；而進(jin)給(gei)(gei)量如果(guo)太(tai)大，又會使表面(mian)粗(cu)糙度變差(cha)。綜合上述兩個因素，進(jin)給(gei)(gei)量選(xuan)擇為0.32～0.50mm/r為(wei)宜。
（3）切削液(ye)選擇
鉆削(xue)時(shi)，為降低切削(xue)溫(wen)度，可采用乳(ru)化液作(zuo)為冷(leng)卻介質。
2.鉸孔加工
（1）刀具幾何參數設計
不銹鋼材料(liao)的鉸削加工大部分使用硬質合(he)金鉸刀(dao)。鉸刀(dao)的結構(gou)和幾何參數與普通鉸刀(dao)有所不同。為增強(qiang)刀(dao)齒強(qiang)度并防止(zhi)鉸削時產生(sheng)切屑堵塞現象(xiang)，鉸刀(dao)齒數一(yi)般比較(jiao)少(shao)。鉸刀(dao)前角一(yi)般為8°～12°，但在(zai)某(mou)些特定情況，為了(le)實現高(gao)速鉸削(xue)，也可采用(yong)0°～5°前角；后(hou)角一般為8°～12°；主偏角的(de)選擇視孔(kong)的(de)不同而異，一般情況下通(tong)孔(kong)為(wei)15°～30°，不通孔為45°；鉸孔時(shi)為了(le)使切屑向前排(pai)出，也可適當增(zeng)加刃傾角(jiao)角(jiao)度(du)，刃傾角(jiao)角(jiao)度(du)一般(ban)為10°～20°；刃(ren)帶寬度為0.1～0.15mm；鉸(jiao)刀(dao)上倒錐應較(jiao)普通(tong)鉸(jiao)刀(dao)大，硬質合金(jin)鉸(jiao)刀(dao)一般為0.25～0.5mm/100mm，高速鋼鉸刀為0.1～0.25mm/100mm；鉸刀校正(zheng)部分長度一般(ban)為普通鉸刀的65%～80%，其中(zhong)圓柱部分長度為普通(tong)鉸刀的40%～50%。
（2）切削用量選擇
鉸孔時(shi)進給(gei)量為(wei)0.08～0.4mm/r，切削速度為10～20m/min，粗鉸余量一般為0.2～0.3mm，精鉸(jiao)余(yu)量為0.1～0.2mm。粗鉸時應采用硬(ying)質合(he)金(jin)刀(dao)具，精鉸時可采用高速(su)鋼刀(dao)具。 （3）切削液選(xuan)擇(ze) 不銹鋼材料鉸孔時，可采用全損耗系統用油或二(er)硫化鉬作為冷卻介(jie)質。
3.鏜孔加工
（1）刀(dao)具材料選擇
因加(jia)工(gong)不(bu)銹鋼(gang)零件時切削力大、切削溫度(du)高(gao)，刀具材料應盡量選擇強(qiang)度(du)高(gao)、導熱(re)性(xing)好的(de)YW或YG類硬質(zhi)合金。精加工時也可使(shi)用YT14及YT15硬質合金刀(dao)片。批(pi)量加(jia)工(gong)上述材料零件時，可采用陶瓷材料刀(dao)具，由于此類(lei)材料的(de)特點主要是韌性大，加(jia)工(gong)硬化嚴重，切(qie)削這些(xie)材料的(de)切(qie)屑以單元切(qie)屑形式產生(sheng)，將使刀(dao)具產生(sheng)振動，容(rong)易(yi)造成刀(dao)刃產生(sheng)微(wei)崩(beng)現象，因此選(xuan)擇陶瓷刀(dao)具切(qie)削此類(lei)材料零件時首先應考(kao)慮的(de)是微(wei)觀韌性。目前Sialon是一種比較好(hao)的選擇(ze)，特別是α/βSialon材料，因其優(you)異的(de)(de)抗(kang)高溫變(bian)形(xing)的(de)(de)性能(neng)(neng)以及擴散磨損的(de)(de)性能(neng)(neng)而(er)引人注目，并成(cheng)功應用于切削(xue)鎳基合金，其壽命遠(yuan)遠(yuan)超過Al2O3基陶(tao)瓷。此外，SiC晶須加強(qiang)陶瓷也(ye)是切削不銹鋼或鎳基(ji)合金的一種很有效的刀具(ju)材料。
對于此類(lei)材料淬(cui)火零件的加工，可(ke)以采用CBN（立(li)方氮化硼）刀片，CBN硬(ying)度(du)僅次于金(jin)剛石，硬(ying)度(du)可(ke)達7000～8000HV，因此耐磨性很(hen)高(gao)，與金剛(gang)石相比，CBN突(tu)出(chu)優點是耐熱性比金剛(gang)石(shi)高得(de)多(duo)，可達(da)1200℃，可承受很高的(de)切(qie)削溫度。此外其化學惰(duo)性很大，與鐵族金屬在1200～1300℃時也不(bu)起化學作用(yong)，因(yin)此(ci)非(fei)常適(shi)合加工不(bu)銹鋼材料。其刀具壽(shou)命是硬質合金或陶瓷刀具的(de)幾十倍(bei)。
（2）刀(dao)具幾何參數設計
刀(dao)具(ju)(ju)幾何參數對其切(qie)削性能起重要的作用，為使切(qie)削輕(qing)快、順利，硬質合(he)金刀(dao)具(ju)(ju)宜(yi)采(cai)用較大的前角，以(yi)提高刀(dao)具(ju)(ju)壽命。一般(ban)粗加工時，前角取10°～20°，半精加工時(shi)取(qu)15°～20°；精加工時取20°～30°。主偏角的選擇(ze)依據是，當(dang)工藝系統剛性良好時，可(ke)取(qu)30°～45°；如工藝(yi)系統剛性差時，則(ze)取(qu)60～75°，當工件長度與直徑之比(bi)超過10倍時，可取90°。
用(yong)陶瓷刀(dao)具(ju)鏜削不銹鋼材料時(shi)，絕大(da)多數(shu)情況(kuang)下，陶瓷刀(dao)具(ju)均采(cai)用(yong)負(fu)前角(jiao)進(jin)行切削。前角(jiao)大(da)小(xiao)一般選應－5°～－12°。這樣有利于加強刀(dao)(dao)刃，充分(fen)發(fa)揮(hui)陶瓷刀(dao)(dao)具(ju)抗壓強度較(jiao)高的優越性。后角大(da)小直接影響刀(dao)(dao)具(ju)磨(mo)損，對刀(dao)(dao)刃強度也有影響，一般選用5°～12°。主偏角(jiao)的(de)改變會影響徑向切(qie)削(xue)(xue)分(fen)力與軸向切(qie)削(xue)(xue)分(fen)力的(de)變化以及(ji)切(qie)削(xue)(xue)寬(kuan)度和切(qie)削(xue)(xue)厚度的(de)大小。因為(wei)工藝系(xi)統的(de)振(zhen)動對陶瓷(ci)刀(dao)具極為(wei)不利，所以主偏角(jiao)的(de)選擇(ze)要有利于減(jian)少這種(zhong)振(zhen)動，一般(ban)選取30°～75°。選用CBN作為(wei)刀具材料時，刀具幾(ji)何(he)參數為(wei)前(qian)角0°～10°，后角12°～20°，主偏角45°～90°。
（3）前刀面刃(ren)磨時粗糙度值(zhi)要小
為避免出現切(qie)屑粘刀現象，刀具的(de)前(qian)、后(hou)刀面應仔細刃磨以保證具有較小的(de)粗糙度值(zhi)，從而減(jian)少(shao)切(qie)屑流出阻力(li)，避免切(qie)屑粘刀。
（4）刀具刃口應保持鋒利(li)
刀具刃口(kou)應保持鋒利，以(yi)減(jian)少(shao)加工硬化，進(jin)給量(liang)和背(bei)吃刀量(liang)不宜過小，以(yi)防止刀具在(zai)硬化層中切削，影(ying)響刀具使用壽命。
（5）注意(yi)斷屑槽(cao)的磨削
由(you)于不銹鋼切(qie)屑具有(you)強韌的(de)特(te)點(dian)，刀具前刀面上(shang)斷(duan)屑槽修磨應(ying)合適(shi)，從而使切(qie)削過程中斷(duan)屑、容屑、排(pai)屑方(fang)便。
（6）切削用量的(de)選擇
根據不銹(xiu)鋼材料特(te)點(dian)，加工時宜選用低速和較大進(jin)給量進(jin)行切削。
采用(yong)(yong)(yong)(yong)陶(tao)瓷(ci)刀(dao)具(ju)(ju)進行鏜削(xue)(xue)時(shi)，切(qie)(qie)削(xue)(xue)用(yong)(yong)(yong)(yong)量(liang)的(de)(de)合理選(xuan)擇(ze)是充(chong)分(fen)發揮陶(tao)瓷(ci)刀(dao)具(ju)(ju)性(xing)(xing)能的(de)(de)關(guan)鍵之(zhi)一。陶(tao)瓷(ci)刀(dao)具(ju)(ju)連續(xu)(xu)切(qie)(qie)削(xue)(xue)時(shi)可(ke)(ke)以按照(zhao)磨損耐(nai)(nai)(nai)用(yong)(yong)(yong)(yong)度(du)與切(qie)(qie)削(xue)(xue)用(yong)(yong)(yong)(yong)量(liang)之(zhi)間(jian)的(de)(de)關(guan)系(xi)選(xuan)擇(ze)切(qie)(qie)削(xue)(xue)用(yong)(yong)(yong)(yong)量(liang)；斷續(xu)(xu)切(qie)(qie)削(xue)(xue)則應按照(zhao)刀(dao)具(ju)(ju)破損規(gui)律確定合理切(qie)(qie)削(xue)(xue)用(yong)(yong)(yong)(yong)量(liang)。由于陶(tao)瓷(ci)刀(dao)具(ju)(ju)有優越的(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)熱性(xing)(xing)和(he)耐(nai)(nai)(nai)磨性(xing)(xing)，切(qie)(qie)削(xue)(xue)用(yong)(yong)(yong)(yong)量(liang)對刀(dao)具(ju)(ju)磨損壽(shou)命的(de)(de)影響(xiang)比硬質合金刀(dao)具(ju)(ju)要小(xiao)。一般情況下，用(yong)(yong)(yong)(yong)陶(tao)瓷(ci)刀(dao)具(ju)(ju)加工(gong)時(shi)，進給量(liang)對刀(dao)具(ju)(ju)的(de)(de)破損影響(xiang)最為敏感。因而，根據工(gong)件材(cai)料的(de)(de)性(xing)(xing)質，在機床功率(lv)、工(gong)藝(yi)系(xi)統剛度(du)和(he)刀(dao)片強度(du)許(xu)可(ke)(ke)的(de)(de)前提下，在鏜削(xue)(xue)不銹鋼零件時(shi)，盡可(ke)(ke)能選(xuan)擇(ze)高(gao)的(de)(de)切(qie)(qie)削(xue)(xue)速度(du)、較大的(de)(de)背吃刀(dao)量(liang)和(he)比較小(xiao)的(de)(de)進給量(liang)。
（7）切削(xue)液(ye)選擇要(yao)合適
由于不(bu)銹(xiu)鋼具有(you)極易產(chan)生粘結(jie)和散熱性差的(de)特點，因此在鏜削中選用抗粘結(jie)和散熱性好的(de)切(qie)削液(ye)相當重要，如(ru)選用含(han)氯較高的(de)切(qie)削液(ye)，以及具有(you)良好冷(leng)卻(que)、清洗、防(fang)銹(xiu)和潤滑作用的(de)不(bu)含(han)礦物油、不(bu)含(han)亞酸鹽的(de)水溶液(ye)，如(ru)H1L－2合(he)成切(qie)削液。
采用上述工藝方(fang)法，可以克服不銹鋼的加工難(nan)點，使(shi)不銹鋼在進行鉆、鉸、鏜孔時(shi)刀(dao)具壽(shou)命得到極大的提(ti)高(gao)，減少操(cao)作中磨刀(dao)、換刀(dao)次數(shu)，在提(ti)高(gao)生產效(xiao)率和(he)孔加工質量、降低工人(ren)勞動強度和(he)生產成本方(fang)面，能取得令人(ren)滿意的效(xiao)果(guo)。 |
