特殊材料軸加工問題研究

蔣　超　陳　禮

（重慶水泵廠有限責任公司，重慶 400033）

特殊材料軸加工問題研究

蔣超陳禮

（重慶水泵廠有限責任公司，重慶 400033）

特殊材料由于其獨特的物理、化學(xué)性能，應(yīng)用越來越廣泛。特殊材料細長軸的加工容易出現(xiàn)刀具磨損較大；軸加工過程中由于受切削力、切削熱、切削液等各種因素又會導(dǎo)致不斷彎曲，進而影響加工精度和表面質(zhì)量。因此，加強對特殊材料軸加工問題的研究，對于提高特殊材料軸加工質(zhì)量具有重要意義。

特殊材料 細長軸 加工 對策

1　引言

奧氏體-鐵素體型022Cr25Ni7Mo4N是雙相不銹鋼中耐局部腐蝕最好的鋼，特別是耐點蝕最好，并具有較高強度、耐氯化物應(yīng)力腐蝕、可焊接的特點。特殊材料軸適用于化工、石油、石化和動力工業(yè)中，以河水、地下水和海水等為冷卻介質(zhì)的離心泵等相關(guān)設(shè)備。

2　奧氏體-鐵素體型材料特征

奧氏體-鐵素體型022Cr25Ni7Mo4N，序號76，化學(xué)成分（質(zhì)量所占分數(shù)）（%）：C為0.030，Si為0.80，Mn為1.20，P為0.035，S為0.020，Ni為6.00～8.00，Cr為24.00～26.00，Mo為3.00～5.00，Cu為0.50，N為0.24～0.32。

奧氏體-鐵素體型材料具有特殊的固溶處理力學(xué)性能：規(guī)定非比例延伸強度Rp0.2≥500MPa，抗拉強度Rm≥795MPa，斷后伸長率A≥15%，硬度值HBW≤310，硬度值HRC≤32。同時，該特種材料也具有獨特的特性與用途。細長軸由于長度與直徑之比較大，因此其剛性不足，加工時易受到其他外界因素的影響而導(dǎo)致變形和加工誤差，從而很難達到圖紙所要求的加工精度和質(zhì)量等技術(shù)指標，加工難度較大。加工的難度隨著長度與直徑比值的增大而成倍增大。奧氏體-鐵素體型材料雖然加工難度大，但其具有十分突出的優(yōu)點：材料的穩(wěn)定性、導(dǎo)熱性都較好，適用于環(huán)境較為惡劣的地方。

細長軸加工難度較大。細長軸剛性較差，在加工過程中因機床及刀具多因素影響，工件易產(chǎn)生彎曲腰鼓形、多角形、竹節(jié)形等缺陷。特別是磨削加工中一般尺寸較差，表面粗糙度又要求較高，又因磨削時工件一般要求淬火式或調(diào)質(zhì)等熱處理要求，磨削時的切削熱更容易引起工件變形等。因此，如何解決好上述問題，便成了加工超細長軸的關(guān)鍵問題。

3　特種材料細長軸加工對策

特種材料細長軸的加工重點和難點在于最大限度地避免加工過程導(dǎo)致的彎曲變形，要注重從加工的全過程、各個環(huán)節(jié)采取有力措施，以確保加工質(zhì)量。

3.1創(chuàng)新工裝夾方法

要摒棄傳統(tǒng)加工細長軸時夾和頂?shù)难b夾方法，使用卡盤裝夾時，要增加相應(yīng)的機構(gòu)裝置，要在卡爪與工件之間套入一開口的風絲圈，以減少工件與卡爪軸向接角長度。在尾座上采用彈性頂尖，從而在工件受切削熱而伸長時，頂針能軸向伸縮，以補償工作的亭臺形，減少工件的彎曲。

3.2采用跟刀架

跟刀架作為車床的通用除件，用在刀具切削點附近支承工件，并與刀架溜板一起作縱向移動。跟刀架與工件接觸處的支承用耐磨的球墨鑄鐵或青銅制成；支承爪的圓弧應(yīng)在粗車后與外圓研配，以免擦傷工件；采用跟刀架能抵消加工時徑向切削分力和工件自重的影響，從而減少切削振動和工件變形，但必須注意仔細調(diào)整，使跟刀架的中心與機床頂針中心保持一致。

3.3合理選擇車刀的角度

為減少徑向切削力，適宜選用較大主偏角；前刀面應(yīng)磨出R=1.5-3mm的斷屑槽，前角一般取γ0=15°-30°。刃傾角λs取正值，使切屑流向待加工表面；車刀表面粗糙度值要小，并經(jīng)常保持切削刃鋒利。鼓形，不管是車削還是磨削都會出現(xiàn)這種情況。辦法是采用跟刀架頂住，有的還要加中心架。細長軸的加工車加工很難，只能遵循一般的工藝保證。如果是精度高的，必須用無心磨加工。細長軸的剛性較差。為了控制彎曲變形，一般加工細長軸時都采用跟刀架。加工時要對跟刀架進行預(yù)磨損，那樣架子的腳的圓弧可以和工件加工的尺寸很好地吻合。架子支在工件上的力量，最好是感覺用手擰的時候輕微有一點點的吃勁，千萬不要支得過緊，但也不能太松，否則工件很容易出現(xiàn)竹節(jié)。冷卻液要跟上。此外，要注意頂尖頂?shù)牟灰o，適當時在加工過程中還要松一松。車刀的前角要鋒利一些，還要保證良好的斷削或能排削。如果直徑和長度的比例達到1:50，一般都是用反走刀的方法來加工的，即由床頭向床尾的方向走刀，從而使加工過的地方所受的是拉力可以很好地減小震動。如果長度較長達到2.5m以上，最好采用支腳是軸承的跟刀架，那樣支腳幾乎是不磨損的，從而可以很好地控制。長度和直徑的比例太大時，還可以把頂尖改裝成卡盤式的。車削的時候反走刀，尾座往后拽一些就可以很好地控制震動的產(chǎn)生。

3.4合理控制轉(zhuǎn)速

轉(zhuǎn)速不要過高，特別是用普通的跟刀架時。否則，架子會磨損得很快。走刀量也不要過大，特別是正走刀切削的時候。走刀量要按照規(guī)定控制其走量，精車的時候減低。要合理控制加工進程。當切削速度較高時，將會提高切削溫度。溫度的提升可以減小摩擦力，加工過程中軸的變形也是隨之變小。但是，由于切削速度的增高會產(chǎn)生軸向彎曲，穩(wěn)定性會受到影響。因此，應(yīng)當辯證地確定切削速度，使其保持在一個適宜的范圍內(nèi)。同時，要根據(jù)軸的長度情況，確定切削的速度。軸越長，越要降低切削速度。

3.5科學(xué)確定切削用量

切削量是保證切削是否科學(xué)合理、切削熱是否處于正常范圍的有效指標。同時，它也決定著是否會產(chǎn)生大的變形等。因此，要盡可能減少相關(guān)徑向切削力，以減少熱量的產(chǎn)生，從而避免產(chǎn)生大的變形。在進行特種材料細長軸加工過程中，隨著加工深度的增加，熱量也會增加，如果處置不當，將會導(dǎo)致加工軸的變形。因此，應(yīng)當采取小切削量，多走刀，減少切深，從而提高剛性。在車削細長軸時，應(yīng)盡量減少背吃刀量，科學(xué)選擇進給量。進給量增大會使切削厚度增加，切削力也會增大，但兩者之間并不成正比關(guān)系。當進給量增大到一定程度時，細長軸的受力變形系數(shù)會有所下降。如果僅從提高切削效率的角度來看，增大進給量比增大切削深度更有利。

3.6科學(xué)確定切削液

切削液既可以起到潤滑的作用，同時也具有良好的散熱作用?？茖W(xué)選擇切削液，可以達到最佳的效果。由于該材料特殊，加工過程中切削熱不能快速被帶走，比較容易引起零件變形，因此材料切削液的選擇很重要，要根據(jù)加工經(jīng)驗選擇有機潤滑液作為冷卻液。

[1]張明艷，劉興勤.基于UG的軸類零件數(shù)控編程技術(shù)研究與應(yīng)用[J].自動化與儀器儀表，2015，（12）：73-75.

[2]蘇永華，黃忠孟.數(shù)控高速切削加工的關(guān)鍵技術(shù)探討[J].輕工科技，2016，（1）：61-62.

Research on Machining of Special Material Shaft

JIANG Chao,CHEN Li
(Chongqing pump works Co., Ltd., Chongqing 400033)

Special m aterials due to their unique phys ical and chemical properties, i ts application is more and more widely, special materials of slender shaft processing prone to tool wear large, s haft machining process due to various factors on cutting force and cutting heat and cutting fluid will lead to continuous bending, will affect the machining precision and surface quality, therefore, to strengthen the researc h on shafts made of speci al materials and processing is sues, to improve special material axis machining quality has important significance.

special materials, s lender s haft, processing, countermeasures