針對(duì)不銹鋼零件的車削加工

賀小平 程習(xí)文

摘要：隨著企業(yè)的快速發(fā)展，對(duì)加工材料的多樣化需求不斷增加，像高溫合金、不銹鋼以及鈦合金等難加工的材料被廣泛的應(yīng)用于各行各業(yè)當(dāng)中。在對(duì)這些材料加工的過(guò)程中，一定要分析出不同材料中存在的加工差異性。本文針對(duì)不銹鋼零件精密深孔數(shù)控車加工的方法進(jìn)行了探討，不銹鋼作為一種難加工的材料，在建筑、電力、航空、航天、船舶等行業(yè)有著廣泛的應(yīng)用。在實(shí)際的加工過(guò)程中易硬化、易產(chǎn)生積屑瘤等特性，而且導(dǎo)熱性較差，所以針對(duì)這種現(xiàn)象對(duì)不銹鋼零件的加工工藝方法進(jìn)行了探討，通過(guò)使用數(shù)控車加工可以更加精準(zhǔn)的加工不銹鋼零件，提高了工作效率。

關(guān)鍵詞：不銹鋼;零件;車削加工

一、不銹鋼零件車削加工難點(diǎn)分析

由于零件結(jié)構(gòu)的特殊構(gòu)成，在內(nèi)腔車削時(shí)只能采用螺紋胎具的定位方式進(jìn)行裝夾，工作斷面與軸向定位面的距離由于工件加工的特殊要求，重心不規(guī)則，所以在裝夾系統(tǒng)中就很容易失衡。同時(shí)也就增加了刀具的裝夾的難度。同時(shí)對(duì)于尺寸精度、同軸度、垂直度都有很高的要求，如果在加工的過(guò)程中出現(xiàn)一點(diǎn)誤差，都可能會(huì)對(duì)零件的實(shí)用性能造成嚴(yán)重的影響。所以對(duì)于不銹鋼精密深孔的數(shù)控車加工要對(duì)刀具的選擇、切削參數(shù)以及工藝路線的設(shè)置等都要有嚴(yán)格的要求，這些因素都會(huì)影響到該零件加工之后是否合格。

二、不銹鋼具有的切削特點(diǎn)

不銹鋼的切削加工性比中碳鋼差得多，在切削過(guò)程中有如下幾方面特點(diǎn)：

1.加工硬化嚴(yán)重：在不銹鋼中，以?shī)W氏體和奧氏體+鐵素體不銹鋼的加工硬化現(xiàn)象最為突出。因?yàn)椴讳P鋼的塑性大，塑性變形時(shí)品格歪扭，強(qiáng)化系數(shù)很大;且?jiàn)W氏體不夠穩(wěn)定，在切削應(yīng)力的作用下，部分奧氏體會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體;再加上化合物雜質(zhì)在切削熱的作用下，易于分解呈彌散分布，使切削加工時(shí)產(chǎn)生硬化層。前一次進(jìn)給或前一道工序所產(chǎn)生的加工硬化現(xiàn)象嚴(yán)重影響后續(xù)工序的順利進(jìn)行。

2.切削力大：不銹鋼在切削過(guò)程中塑性變形大，尤其是奧氏體不銹鋼，使切削力增加。同時(shí)，不銹鋼的加工硬化嚴(yán)重，熱強(qiáng)度高，進(jìn)一步增大了切削抗力，切屑的卷曲折斷也比較困難。因此加工不銹鋼的切削力大。

3.切削溫度高：切削時(shí)塑性變形及與刀具間的摩擦都很大，產(chǎn)生的切削熱多;大量切削熱都集中在切削區(qū)和刀一屑接觸的界面上，散熱條件差。

4.切屑不易折斷、易粘結(jié)：不銹鋼的塑性、韌性都很大，車加工時(shí)切屑連綿不斷，不僅影

響操作的順利進(jìn)行，切屑還會(huì)擠傷已加工表面。在高溫、高壓下，不銹鋼與其他金屬的親和性強(qiáng)，易產(chǎn)生粘附現(xiàn)象，并形成積屑瘤，既加劇刀具磨損，又會(huì)出現(xiàn)撕扯現(xiàn)象而使已加工表面惡化。含碳量較低的馬氏體不銹鋼的這一特點(diǎn)更為明顯。

5.刀具易磨損：切削不銹鋼過(guò)程中的親和作用，使刀一屑間產(chǎn)生粘結(jié)、擴(kuò)散，從而使刀具產(chǎn)生粘結(jié)磨損、擴(kuò)散磨損，致使刀具前刀面產(chǎn)生月牙洼，切削刃還會(huì)形成微小的剝落和缺口;加上不銹鋼中的碳化物微粒硬度很高，切削時(shí)直接與刀具接觸、摩擦，擦傷刀具，還有加工硬化現(xiàn)象，均會(huì)使刀具磨損加劇。

6.線膨脹系數(shù)大：不銹鋼的線膨脹系數(shù)約為碳素鋼的1.5倍，在切削溫度作用下，工件容易產(chǎn)生熱變形，尺寸精度較難控制。

三、工藝路線的設(shè)計(jì)及加工刀具的選擇

根據(jù)該零件的特點(diǎn)以及加工的難點(diǎn)，可以制定出以下數(shù)控車削工藝路線：粗車內(nèi)外形-半精車內(nèi)外形-精車內(nèi)外形-精車內(nèi)孔環(huán)形槽-車端面槽。

1.刀具的選擇

要根據(jù)不銹鋼自身的特性，從各方面綜合考慮選擇合適的刀具。包括以下四點(diǎn)：

1.1為了避免出現(xiàn)工件脫落的現(xiàn)象發(fā)生，所以就要選擇與螺紋胎具螺紋旋向相反的右手刀具。

1.2要盡量選擇刀具的形狀及切削槽形中切削力最小的，可以減少對(duì)零件剛性的影響。

1.3刀尖的圓弧要適中。圓弧過(guò)大，會(huì)產(chǎn)生顫紋;圓弧過(guò)小，刀尖容易損壞，影響了刀具的使用壽命。

1.4在刀桿的選擇上要選擇內(nèi)冷卻的形式，這樣在加工的過(guò)程中就會(huì)使零件得到充分的冷卻，同時(shí)還要對(duì)排屑方向做好相應(yīng)的控制。所以根據(jù)以上情況選擇以下的刀具：

1.5高速鋼的選擇：高速鋼主要用來(lái)制造銑刀、鉆頭、絲錐、拉刀等復(fù)雜多刃刀具。普通高速鋼W18Cr4V使用時(shí)刀具耐用度很低己不符合需要，采用新型高速鋼刀具切削不銹鋼可獲得較好的效果。

2.工件的裝夾

由于不銹鋼零件的結(jié)構(gòu)特征，只能通過(guò)采用螺紋胎具對(duì)軸向定位面進(jìn)行定位。在安裝螺紋胎具的時(shí)候要保證精準(zhǔn)性和嚴(yán)密性，確保螺紋和主軸同軸。在螺紋胎具材料的選擇上也要有一定的要求，這樣就能夠保證在加工的過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)位的狀況。

3.冷卻方式及排屑問(wèn)題

在切削方式上要選擇刀桿內(nèi)冷卻與刀座外冷卻相結(jié)合的方式，使用的切削液要使用水溶劑極壓切削液，這樣更能保證冷卻的效果達(dá)到最佳效果。在進(jìn)行外冷卻的過(guò)程中要將切削液與刀尖的部位一致，就能夠?qū)⒌都馀c零件接觸的部位快速的冷卻，避免了在加工切削的過(guò)程中切削熱對(duì)零件產(chǎn)生的不良影響。由于該不銹鋼零件的內(nèi)孔長(zhǎng)徑比較大，所以在進(jìn)行鏜孔的過(guò)程中，在半精車、精車的每個(gè)加工環(huán)節(jié)都要暫停檢查，將切屑及時(shí)的清理干凈，避免切屑纏繞在刀桿上對(duì)零件產(chǎn)生劃痕，嚴(yán)重的可能使刀尖斷刃。

4.切削液選擇

由于不銹鋼的切削加工性較差，切削區(qū)溫度高，要求切削液具有較高的冷卻性能、潤(rùn)滑性能和滲透性。為強(qiáng)化冷卻效果，可采用高壓噴住或油霧冷卻。

常用的切削液有：

5.1硫化油：具有一定的冷卻性能和潤(rùn)滑性能，而且來(lái)源豐富，成本較低。

5.2四氯化碳+礦物油或其他油類：礦物油或其他油類添加四氯化碳后，大大提高了切削液的滲透性，適用于不銹鋼材料的精加工，但應(yīng)注意的是由于四氯化碳有劇毒，應(yīng)盡量避免煙塵的產(chǎn)生，并要做好防護(hù)。

四、不銹鋼零件精密深孔數(shù)控車加工過(guò)程及注意事項(xiàng)

將螺紋車削胎具旋入到機(jī)床中，然后利用扳手將其固定好，通過(guò)在百分表的測(cè)量下，使工件的徑向圓跳動(dòng)與端面圓跳動(dòng)不能超過(guò)0.002mm，為了防止在加工的過(guò)程中刀具的切削力太大，切削不穩(wěn)定的狀況，就要在每加工十件就要用百分表測(cè)量一次，這樣就可以避免螺紋胎具產(chǎn)生位移，對(duì)加工的零件精度產(chǎn)生影響。其他各參數(shù)都符合加工的要求，所以該方法的加工合格率達(dá)到98%以上，在很大程度上提升了加工的效率。這種數(shù)控車加工的方法對(duì)不銹鋼零件、精密深孔以及端面槽零件車削加工的工藝提供了良好的技術(shù)支撐，提高了零件加工的精準(zhǔn)度，同時(shí)也節(jié)省了材料的使用。

結(jié)語(yǔ)

總之，不銹鋼材料車削的基本原則是：刀具材料應(yīng)用韌性好、強(qiáng)度高的硬質(zhì)合金或涂層刀具，刀具參數(shù)應(yīng)合理選擇并保持刀具刃口的鋒利，便于切屑的卷曲、折斷，還應(yīng)選擇合理的切削用量和合適的切削液類型并充分加注。相關(guān)的工藝措施方法應(yīng)合理正確使用。使用涂層刀具時(shí)，合理選擇車削各項(xiàng)要素，通過(guò)多次試驗(yàn)，批量加工涂層刀具更勝一籌，加工效率有較大的提升。