奧氏體不銹鋼薄壁件加工工藝的研究

吳亞宜

摘 要：薄壁不銹鋼類零件在工業(yè)中的應(yīng)用越來越廣泛，保證其加工質(zhì)量是工業(yè)生產(chǎn)中的重難點(diǎn)。文章針對(duì)奧氏體不銹鋼薄壁件加工難題，改進(jìn)了加工工藝，完成了對(duì)此類零件加工工藝的分析與改進(jìn)設(shè)計(jì)，并提出了保證加工質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率的注意事項(xiàng)，為薄壁不銹鋼類零件的加工積累了經(jīng)驗(yàn)，具有一定參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：奧氏體；不銹鋼零件；加工工藝

隨著現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，薄壁金屬類零件由于質(zhì)量輕、用料少，同時(shí)結(jié)構(gòu)緊湊，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)產(chǎn)品中。但在機(jī)械加工行業(yè)中，薄壁不銹鋼類工件的加工是比較困難的。由于其材料的切削性能和工件結(jié)構(gòu)剛性均比較差，在加工過程中容易產(chǎn)生振動(dòng)和變形，其形位和尺寸公差難以得到保證，容易變形，很難保證零件的加工質(zhì)量，如果解決方法不得當(dāng)，會(huì)造成大量廢品，甚至?xí)辜庸o法進(jìn)行下去。因此，通過合理先進(jìn)的工藝過程改進(jìn)、設(shè)計(jì)，保證產(chǎn)品質(zhì)量、加工經(jīng)濟(jì)性，以及提高生產(chǎn)率都有著十分重要的意義。

1.零件分析

圖1所示為某定子零件。該定子毛坯為鍛件，材料為1Cr18Ni9Ti，主要保證零件兩端面的平行度0.02mm、內(nèi)外圓的同軸度0.025mm、內(nèi)孔對(duì)端面的垂直度0.02mm及內(nèi)外圓尺寸的IT7級(jí)公差?？妆诤穸葹榭讖降?/30，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出一般薄壁零件的1/8～1/10，是典型的奧氏體不銹鋼薄壁類零件。在精加工過程中要極力避免使用卡盤夾持來加工內(nèi)外圓，防止出現(xiàn)卡爪松開后，工件由于彈性變形及加工應(yīng)力不斷釋放，破壞工件的加工精度，造成零件精度超差，嚴(yán)重時(shí)可能報(bào)廢。因此考慮改進(jìn)裝夾方法是減小工件受力變形最有效的辦法。

2.工藝路線

（1）工藝路線一為：①鍛造。②固溶處理。③粗車，上四爪單動(dòng)卡盤，車上端面及上端φ474（0+0.1）mm內(nèi)孔；翻身，車下端面及φ474（0+0.1）mm、φ470H7（0+0.06）mm內(nèi)孔；兩端面留磨削余量、內(nèi)孔留精車余量。去掉四爪單動(dòng)卡盤，換壓板，過內(nèi)孔壓端面，校正內(nèi)孔，車φ500h7（0-0.06）mm外圓留精車余量，其余至成品尺寸。④劃兩端面十字中心線。⑤校正外圓劃線，鉆、攻兩端面20-M8螺紋孔。⑥平磨，上工裝，將零件用螺釘通過零件兩端面螺紋孔壓緊于工裝上，反復(fù)平磨兩端面，保證兩面平行度0.015mm以內(nèi)。具體裝夾方式如圖2所示，工裝不拆轉(zhuǎn)下道工序。⑦上數(shù)控立式車床，夾住工裝外圓，校正端面跳動(dòng)0.015mm以內(nèi)，校正內(nèi)孔，精車φ474（0+0.1）mm、φ470H7（0+0.06）mm內(nèi)孔，精車φ500h7（0-0.06）mm外圓，以上內(nèi)容均一刀下，保證外圓、內(nèi)孔0.025mm同軸度。

（2）工藝路線二為：①鍛造。②固溶處理。③粗車，上四爪單動(dòng)卡盤，車上端面及上端φ474（+0.1）mm內(nèi)孔；翻身，車下端面及φ474（0+0.1）mm、φ470H7（0+0.06）mm內(nèi)孔；兩端面留磨削余量、內(nèi)孔留精車余量。去掉四爪單動(dòng)卡盤，換壓板，過內(nèi)孔壓端面，校正內(nèi)孔，車φ500h7（0-0.06）mm外圓留精車余量，其余至成品尺寸。④精車，上壓板，精車內(nèi)外圓留磨削余量。⑤劃兩端面十字中心線。⑥校正外圓劃線，鉆、攻兩端面20-M8螺紋孔。⑦平面磨，上工裝，將零件用螺釘通過零件兩端面螺紋孔壓緊于工裝上，反復(fù)平磨兩端面，保證兩面平行度0.015mm以內(nèi)。具體裝夾方式如圖2所示，工裝不拆轉(zhuǎn)下道工序。⑧上立式磨床，吸盤吸住工裝下端面，校正端面跳動(dòng)0.015mm以內(nèi)，校正內(nèi)孔，分粗、精磨φ474（0+0.1）mm、φ470H7（0+0.06）mm內(nèi)孔、φ500h7（0-0.06）mm外圓至尺寸。

3.工藝方案比較

工藝方案一與工藝方案二均可滿足零件精度要求，方案二為添加立式磨床后的工藝改進(jìn)，經(jīng)過對(duì)前后兩種方案加工后的零件精度進(jìn)行分析比較表明，方案二的零件精度明顯優(yōu)于方案一50%～70%以上，且尺寸穩(wěn)定，表面質(zhì)量好，后續(xù)變形小。

4.加工時(shí)的注意事項(xiàng)

（1）在粗、精車的過程中，可選用YG6X硬質(zhì)合金刀具，車刀刃磨質(zhì)量要好。特別是在精車時(shí)，進(jìn)給速度、背吃刀量都要盡量小，基本選擇進(jìn)給量f=0.08～0.30mm/r，背吃刀量a

p=0.10～0.15mm，切削速度要高，v=120～150m/min。

（2）在初次平磨時(shí)，可以在工裝與工件之間墊上一層厚度為0.5～3.0mm的橡膠彈性物質(zhì)，由于橡膠被壓縮，消除一部分工件原有彈性變形，可以磨出較平整的工件及大幅減少磨削次數(shù)。

（3）不銹鋼磨削時(shí)應(yīng)及時(shí)整修砂輪，精磨時(shí)砂輪要始終保持鋒利，磨削過程中必須充分冷卻，以帶走大量的磨削熱和進(jìn)行沖刷，防止砂輪堵塞和工件表面燒傷。分粗、精磨，精磨余量單邊留0.15mm即可。

5.結(jié)語

總之，薄壁不銹鋼類零件雖然具有輕量化的優(yōu)越動(dòng)態(tài)性能，但保證其加工精度是工業(yè)生產(chǎn)中的難題。通過對(duì)薄壁不銹鋼零件的裝夾、切削參數(shù)、走刀路徑與方式等進(jìn)行分析與優(yōu)化，選擇合理的工藝工序路線，完成了對(duì)薄壁零件加工工藝的改進(jìn)，有效地減少了薄壁不銹鋼零件加工過程中因夾具、切削力及內(nèi)應(yīng)力等多種因素引起的變形，提高了加工精度，保證了零件的加工質(zhì)量，得了良好的效果，可為類似零件加工提供參考。

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