不銹鋼偏心盤加工改進(jìn)的研究與實(shí)踐

曾茂燕

（柳州職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系，廣西柳州545006）

不銹鋼偏心盤是鉆石打磨機(jī)上的控制元件，精度要求高，材料為1Cr18Ni9Ti，其強(qiáng)度、硬度都很低，塑性高，具有良好的耐酸性和耐腐蝕性。由于這些特性的存在，使不銹鋼偏心盤切削加工過(guò)程中產(chǎn)生大量的切削熱，切削溫度較高，刀具磨損加快，刀具使用壽命縮短，有時(shí)還會(huì)出現(xiàn)已加工表面質(zhì)量惡化，排屑難以控制，這些問(wèn)題最終導(dǎo)致加工效率和加工質(zhì)量都大大降低，成本提高。因此，必須要根據(jù)零件特性和材料性質(zhì)改進(jìn)加工方法，解決前述問(wèn)題，以確保加工質(zhì)量，提高加工效率，降低成本。圖1為不銹鋼偏心盤的零件圖。

圖1 不銹鋼偏心盤零件圖

1 傳統(tǒng)工藝與問(wèn)題分析

1.1 傳統(tǒng)工藝路線

傳統(tǒng)的加工工藝路線為：下料—車削—鉆中心孔、攻中心螺紋—切斷—鉆偏心孔、攻偏心螺紋，其中：

（1）車削。先車平端面，然后車削外圓Ф10 mm和Ф32 mm至合格。

（2）鉆中心孔、攻中心螺紋。鉆好中心螺紋底孔后，直接攻中心螺紋，得到中心處M6的螺紋。攻螺紋時(shí)螺紋軸線應(yīng)與外圓Ф32 mm同軸，注意不能攻偏或攻斜了，否則無(wú)法保證垂直度要求。

（3）切斷。采用斜刃切斷刀切斷，避免了切斷后調(diào)頭車平端面的麻煩，并能很好保證平行度及垂直度的要求。

（4）鉆偏心孔、攻偏心螺紋。將切斷后的零件以A面為安裝基準(zhǔn)面，安裝在立式銑床上，找正兩螺紋孔中心距離符合尺寸要求后，鉆偏心螺紋底孔及攻偏心螺紋，得到M6的螺紋并滿足7H的精度要求。

1.2 問(wèn)題分析

經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期觀察、總結(jié)，按照傳統(tǒng)的加工工藝方法在加工零件過(guò)程中易出現(xiàn)這些突出問(wèn)題：

一是車削加工過(guò)程中容易產(chǎn)生粘刀現(xiàn)象，刀具磨損較快，易產(chǎn)生加工硬化現(xiàn)象等；

二是螺紋的加工均是鉆孔后直接采用機(jī)動(dòng)攻絲的方法，用時(shí)短，速度快。但攻絲過(guò)程中，切屑不易排出，容易造成擠刀現(xiàn)象，且機(jī)動(dòng)攻螺紋時(shí)所施加的力不易控制，極易造成絲錐折斷，零件廢品率增加。

通過(guò)分析可知，產(chǎn)生這些問(wèn)題的因素是多方面的，最主要最關(guān)鍵的有：

（1）零件材質(zhì)的影響，由于零件的材料為不銹鋼，該材料的塑性及韌性都比較大，屬難加工材料，但此因素?zé)o法消除。

（2）刀具材料的影響。正確選擇刀具材料，能有效提高刀具的耐用度和生產(chǎn)效率。

（3）刀具幾何參數(shù)及切削用量的影響。刀具幾何參數(shù)及切削用量選用得當(dāng)，能有效提高加工的生產(chǎn)率及刀具的耐用度，增大切削力，提高被加工表面的精度，避免加工硬化等。

（4）切削液的影響。合理使用切削液，有助于快速降低切削溫度，有效減少磨擦，有效減少刀具磨損等。

因此，可以預(yù)見(jiàn)在不改變傳統(tǒng)加工工藝路線的基礎(chǔ)上，針對(duì)前述各種原因?qū)ΠY下藥、采取有效措施，將會(huì)取得立竿見(jiàn)影、事半功倍的效果。

2 加工改進(jìn)的具體實(shí)施

2.1 車削環(huán)節(jié)的改進(jìn)

（1）正確選擇刀具牌號(hào)。加工不銹鋼宜選擇硬度高，抗粘附性好和韌性好的刀具材料。如YG類、YW類硬質(zhì)合金，避免選擇YT類硬質(zhì)合金，因?yàn)椴讳P鋼中的鈦(Ti)和YT類硬質(zhì)合金中的Ti產(chǎn)生親合作用，切屑容易把合金中的Ti帶走，促使刀具磨損加劇。實(shí)踐證明，選用YG532、YG813及YW2三種牌號(hào)的刀加工本零件可實(shí)現(xiàn)良好的加工效果。

（2）合理選擇刀具幾何參數(shù)。為了使車削不銹鋼材料的車刀刀刃既鋒利，又具有較高的強(qiáng)度，根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，采用大前角 r0=15°～30°和大倒棱寬度 br1=（0.3～0.8）f，采用倒棱角為r01=15°～-10°來(lái)加強(qiáng)刀刃，以及采用較寬的圓弧形斷屑槽，從而有效保證有足夠的卷屑空間，使得切屑排出順暢。

（3）切削用量的選擇。在選用切削用量時(shí)，應(yīng)該注意到切削速度選擇是否恰當(dāng)，會(huì)極大影響刀具壽命。因此，在選擇粗車切削用量時(shí)，優(yōu)先考慮采用大的背吃刀量，其次考慮大的進(jìn)給量，最后根據(jù)刀具壽命，選擇合理的切削速度。而精車時(shí)，在保證加工精度和表面粗糙度的前提下，兼顧刀具壽命和生產(chǎn)效率?？紤]到不銹鋼的特性，加工時(shí)切削用量要比車削一般碳鋼類工件稍低些，以抑制積屑瘤的產(chǎn)生，提高表面質(zhì)量，減緩刀具磨損。因此選擇的切削用量如下：

粗車——vc=50～70 m/min；f=0.3～0.6 mm/r；ap=2～6 mm

精車——vc=120～150 m/min；f=0.08～0.2 mm/r；

ap=0.2～0.8 mm；

（4）切削液的選擇。正確選用冷卻潤(rùn)滑液，能有效地降低切削溫度，減少磨擦，減少刀具磨損，從而延長(zhǎng)刀具耐用度，提高表面質(zhì)量及生產(chǎn)率。加工不銹鋼零件時(shí)，應(yīng)選用抗粘性能好和散熱性好的冷卻潤(rùn)滑液。經(jīng)實(shí)踐表明，采用極壓切削液，并在車削時(shí)連續(xù)充分地澆注于加工表面，可顯著改善不銹鋼材料的車削條件，得到比采用傳統(tǒng)加工普通切削液好很多的效果。

2.2 鉆孔和攻螺紋的改進(jìn)

（1）鉆頭選擇。根據(jù)不銹鋼的特性，選擇超硬高速鋼麻花鉆。鉆孔時(shí)扭矩和軸向力大，容易產(chǎn)生切屑粘結(jié)，不斷屑，排屑困難，工件產(chǎn)生加工硬化等現(xiàn)象，且鉆頭頂角處容易磨損，鉆頭不耐用。因此鉆頭需經(jīng)過(guò)修磨，在副后刀面處修磨棱邊，修磨后的寬度為0.3～0.5 mm，以減少后刀面與工件的磨擦。本工件的螺紋為M6，鉆孔后要攻螺紋，普通材料一般選擇的鉆頭為Ф5.1～5.3 mm，考慮到不銹鋼的塑性大，要適當(dāng)加大底孔的直徑，經(jīng)多次實(shí)踐證明，選擇Ф5.5 mm的鉆頭鉆底孔，后一道工序攻螺紋的阻力明顯減小，絲錐的耐用度提高1～1.5倍。

（2）鉆孔時(shí)切削液的選擇。鉆孔時(shí)在切削液的選擇上很重要，在實(shí)踐中分別試用過(guò)硫化油、白鉛油+機(jī)油、煤油稀釋氯化石蠟，這幾種切削液的使用，導(dǎo)致鉆頭的耐用度都不理想，一般修磨一次鉆頭只能鉆3～8個(gè)孔。經(jīng)多次實(shí)踐，二硅化鉬粉的使用，解決了鉆頭不耐用的問(wèn)題。這種物質(zhì)的粒度在160～2 000目之間，最小粒徑可達(dá)1 μm，而且硬度非常高，它的用途主要用于電熱涂層。此時(shí)，正是利用了粒度小、硬度高這兩大特性，將這種物質(zhì)配制成冷卻油，涂在加工表面及鉆頭上，這就相當(dāng)于鍍上了一層滾珠，使切削由滑動(dòng)變?yōu)闈L動(dòng)，在刀具與工件間形成了隔離，加工熱量隨之降低，排屑也通暢了。

（3）絲錐選用及攻螺紋方法。選擇含鈷或含鋁超硬高速鋼絲錐，選擇鍍鈦的絲錐其耐用度也有很大的提高，盡可能不用合金材料的絲錐，形狀上優(yōu)先選擇螺旋槽絲錐而不用直槽的絲錐。由于傳統(tǒng)攻螺紋的方法易造成絲錐折斷，因此我們?cè)诠ヂ菁y時(shí)，采用先機(jī)動(dòng)攻3～4牙后改用手動(dòng)攻螺紋的方法將螺紋加工至合格，機(jī)攻的目的是找正中心，手動(dòng)攻螺紋是為了控制進(jìn)給力。采用這種方法大大提高了產(chǎn)品的合格率。在攻螺紋過(guò)程中，如果絲錐折斷在工件中，可將工件放入硝酸溶液中進(jìn)行腐蝕，很快絲錐被腐蝕，避免了工件的報(bào)廢。

3 結(jié)束語(yǔ)

實(shí)踐證明，采用以上改進(jìn)措施后，粘刀難斷屑現(xiàn)象得到明顯改善，刀具耐用度顯著提高，成本大大降低，零件精度更容易保證，品質(zhì)穩(wěn)定。改進(jìn)前產(chǎn)品合格率只在80%左右，改進(jìn)后產(chǎn)品合格率達(dá)到95%以上，產(chǎn)品品質(zhì)得到了充分保證。

[1]周澤華.金屬切削原理[M].上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1993.

[2]孫東升.不銹鋼材料的車削加工[J].科技情報(bào)開(kāi)發(fā)與經(jīng)濟(jì)，2002，（5）：180-181.

[3]郭志賢.難加工材料上的攻絲方法[J].機(jī)電工程，1994，(4):36-38.