探究不銹鋼細(xì)長軸的加工工藝

孫培軍

（江西有色地質(zhì)測試研究院，江西 南昌 330201）

在軸類零件中，如果零件徐長度大于直徑20，便是細(xì)長軸。一般會通過磨削、車削等手段，對細(xì)長軸實(shí)施加工。該類型零件，施工難度相對較大，在加工時很容易會因?yàn)榱慵傂暂^差，而導(dǎo)致其出現(xiàn)腰鼓形、彎曲以及錐度等問題，需要采用有效手段與工藝，對細(xì)長軸加工質(zhì)量進(jìn)行保證。為對不銹鋼細(xì)長軸加工展開進(jìn)一步研究，在此將以XBXB150攪拌槽細(xì)長軸為例，展開相應(yīng)討論。

1 工程實(shí)例

本次加工對象為XB150攪拌槽主軸，該主軸是較為典型的不銹鋼細(xì)長軸。通過對XB系列礦用攪拌槽的分析可以發(fā)現(xiàn)，該系列機(jī)械攪拌槽主要適用于各種礦降攪拌施工，會在選礦工藝流程內(nèi)浮選或重選前礦漿攪拌中發(fā)揮出極大的作用，能夠?qū)崿F(xiàn)礦漿與選礦藥劑的充分融合，同時該攪拌槽還可用于其他非金屬礦漿攪拌。在整體設(shè)備中，攪拌槽細(xì)長軸與整體設(shè)備運(yùn)行有密切關(guān)聯(lián)，會對設(shè)備使用效果形成直接影響，保證細(xì)長軸加工工藝有效性顯得極為重要。

圖1 XB150攪拌槽細(xì)長軸結(jié)構(gòu)示意圖

2 加工難點(diǎn)

本次加工難點(diǎn)主要體現(xiàn)在兩個方面：

（1）不銹鋼材料方面。第一，不銹鋼韌性較強(qiáng)，材料硬度、高溫強(qiáng)度相對較高，在進(jìn)行切削時，切離施工難度較大，可能會因?yàn)椴牧霞庸び不厔輳?qiáng)以及粘附性等特點(diǎn)，使刀具出現(xiàn)嚴(yán)重磨損狀況；第二，材料導(dǎo)熱率低、切削熱傳散較慢等特點(diǎn)，會直接加劇零件在加工過程中出現(xiàn)熱脹的可能性。同時在零件兩端受到夾頂阻礙時，會致使零件出現(xiàn)嚴(yán)重彎曲變形狀況。

（2）細(xì)長軸加工方面。①與普通軸類零件相比，細(xì)長軸具有長度過長、剛性較差等方面的特性，由于受到零件自身切削力、自重力與離心力的作用，在加工時很容易會出現(xiàn)振動、彎曲以及變形等狀況；②細(xì)長軸熱擴(kuò)散性能較低，在車削過程中很容易會出現(xiàn)線膨脹系數(shù)過大的問題，會使軸向出現(xiàn)延長狀況，加劇變形問題產(chǎn)生可能性，進(jìn)而影響工件剛度；③因?yàn)榧?xì)長軸長度過長，在實(shí)施一次走刀時需要消耗大量時間，很容易會出現(xiàn)刀具磨損的問題，會對整體零件加工質(zhì)量形成影響，需要引起足夠重視。

3 加工工藝

為有效克服各項(xiàng)加工難點(diǎn)與問題，加工管理部門需要制定出適合的方式對細(xì)長軸進(jìn)行加工，以對最終細(xì)長軸加工質(zhì)量進(jìn)行保證。

3.1 刀具材料

為降低不銹鋼材料影響，確保刀具使用可以始終保持在合理狀態(tài)范圍內(nèi)，加工人員需要對刀具材料展開科學(xué)選擇。要盡量選擇抗熱振動強(qiáng)、耐磨性好以及熱硬性高的材料，以防在加工時，因?yàn)榈毒卟牧蠁栴}造成細(xì)長軸加工出現(xiàn)狀況。建議選用YN05、YN10以及YM10等，作為刀具材料。其中YN05耐磨性、硬度優(yōu)勢較為突出，耐磨性與陶瓷較為相似；而YM10、YN10抗粘結(jié)性以及耐高溫性較為理想，較為適合表面粗糙度小的細(xì)長軸加工[1]。

3.2 幾何參數(shù)

高質(zhì)量的刀具幾何參數(shù)選擇，也是保證細(xì)長軸加工質(zhì)量的關(guān)鍵要素，在進(jìn)行刀具幾何參數(shù)選擇時，需要做好以下幾項(xiàng)選擇：①斷屑槽。為保證切削斷屑質(zhì)量，可通過機(jī)夾雙層刀片斷屑臺實(shí)施斷屑處理，運(yùn)用此種方式可實(shí)現(xiàn)對刀具的充分利用，降低斷屑施工對刀具強(qiáng)度的影響，從而提升刀具刃磨輔助施工整體效率；②刀尖圓弧半徑、主偏角以及刃傾角。技術(shù)人員要按照細(xì)長軸軸徑向力特征，實(shí)施科學(xué)選擇；③副偏角、后角。在實(shí)施粗加工時，需要選擇角度偏大的副偏角與后角，而在進(jìn)行精加工時，要選擇角度偏小的副偏角與后角；④前刀面、前角。應(yīng)選擇300-350范圍內(nèi)的大前角，并要在保證刀刃強(qiáng)度的基礎(chǔ)上，對刀刃鋒利度進(jìn)行提升，做好切削力管控，以對工件變形、加工硬化問題形成有效管控；⑤精車刀幾何角度。在對精車刀幾何角度進(jìn)行選擇時，應(yīng)保證刀刃鋒利程度，確保小負(fù)倒棱與大前角配合程度，做好工件塑性變形控制，減小徑向切削力對工件的影響程度，需要將修光刃、較小副偏角控制在0.5-1.0毫米之間，以為細(xì)長軸表面加工質(zhì)量提供可靠保障；⑤粗車刀幾何角度。在進(jìn)行相應(yīng)參數(shù)選擇時，應(yīng)保證前角角度在200-250之間，確保車刀可以真正達(dá)到切削輕快以及切削力小等標(biāo)準(zhǔn)，要將刀尖圓弧半徑與較大主偏角有機(jī)結(jié)合起來，降低徑向切削力，以對工件彎曲問題形成有效規(guī)避[2]。

3.3 運(yùn)用冷卻液實(shí)施工件強(qiáng)制冷卻

由于不銹鋼線膨脹系數(shù)相對較大，在進(jìn)行車削施工時也可能會因?yàn)榍邢鳠崾艿接绊?，所以需要通過強(qiáng)制冷卻手段，降低整體施工熱量，做好刀具切削刃、切削區(qū)降溫，一般技術(shù)人員會運(yùn)用冷卻液，達(dá)到這一處理效果。冷卻劑的應(yīng)用不僅可以達(dá)到良好降溫效果，同時還可以起到較為突出的潤滑作用，整體加工摩擦力會得到有效控制，加工材料物理性能也會得到切實(shí)優(yōu)化。在冷卻液潤滑功能的作用下，切削力會下降到15-30%之間，會削弱細(xì)長軸零件彎曲變形可能性[3]。需要注意的是，需在實(shí)施刀具切削之前，對硬質(zhì)合金刀具展開冷卻處理，以防冷卻處理過晚，使刀削施工受到影響，進(jìn)而造成硬質(zhì)合金刀片開裂問題。同時工件測量操作需在充分冷卻后展開，以對測量誤差形成有效控制。

3.4 控制切削用量

為保證細(xì)長軸加工質(zhì)量，確保切削用量合理性，技術(shù)人員在對細(xì)長軸實(shí)施加工時，還要對細(xì)長軸切削用量實(shí)施有效控制。由于在工藝系統(tǒng)剛度確定后，切削熱、切削力會隨之切削深度增加而增加，會直接增加細(xì)長軸受熱、受力，所以需要盡量降低切削深度。同時還需對切削加工速度展開管控，要保證切削過程平穩(wěn)程度，確保切削速度可以被合理范圍內(nèi)，從而實(shí)現(xiàn)對細(xì)長軸加工的有效管控。

3.5 其他輔助

①需要運(yùn)用長方形家寬度刀架與三爪，以對工件剛性進(jìn)行提升；②需對左偏刀展開科學(xué)運(yùn)用，要在切削出現(xiàn)反向走向時，對工件實(shí)施一定拉力，以對工件彎曲變形問題形成有效控制；③通過對活絡(luò)夾緊裝置的合理運(yùn)用，降低熱膨脹作用影響，有效消除工件彎曲變形問題，并要運(yùn)用該裝置與左偏刀相結(jié)合的方式，使工件生成軸向拉力，以對工件熱彎曲變形進(jìn)行抵消，保證整體工件加工質(zhì)量；④運(yùn)用極壓乳化液對切削加工實(shí)施輔助；⑤運(yùn)用油石對刀面展開修磨處理，保證刀面表面粗糙度可以被控制在合理范圍內(nèi)[4]。

4 結(jié)束語

由于每種細(xì)長軸在參數(shù)、加工要求以及加工原則等方面都存在一定差異，所以本文所述加工工藝未必適合所有不銹鋼細(xì)長軸加工，有關(guān)企業(yè)在進(jìn)行細(xì)長軸加工時，要按照零件加工具體要求與標(biāo)準(zhǔn)等內(nèi)容，挑選出最為適合的加工處理方案，做好刀具材料以及幾何參數(shù)選擇，并要在各種有效措施輔助下，高質(zhì)量展開零件加工，克服各種加工難關(guān)，從而實(shí)現(xiàn)最佳零件加工模式，確保不銹鋼細(xì)長軸零件可以在相應(yīng)機(jī)械設(shè)備中發(fā)揮出更大的作用與效能。