低合金鋼7 倍徑環(huán)槽精銑加工方案

◎李曉斌 段君吉

（作者單位：1.一重集團(tuán)大連核電石化有限公司；2.松下制冷（大連）有限公司）

一、引言

在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，筆者遇到了直徑為φ314mm/φ338mm 深84mm 的環(huán)槽，詳見(jiàn)下圖。要求表面粗糙度Ra6.3，數(shù)量為8 個(gè)，材質(zhì)為低合金鋼。

按照一般規(guī)定，孔深L 與孔徑d0 之比大于5（L/d0＞5）的孔即為深孔。該槽寬12mm，深度84mm，槽寬與槽深之比達(dá)到7，所以，筆者需要解決的是深槽難加工問(wèn)題。

二、工藝分析

1.工件分析。

工件是外徑φ5400mm 高度1500mm的柱體，環(huán)槽沿柱體圓周分部，材質(zhì)為Q345，經(jīng)分析可以看出：1）工件剛性良好，不存在導(dǎo)致震動(dòng)的薄壁結(jié)構(gòu)；2）工件裝夾方便，不存在加工過(guò)程中失穩(wěn)風(fēng)險(xiǎn)；3）工件不是圍繞回轉(zhuǎn)中心對(duì)稱(chēng)旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，加工過(guò)程中，工件無(wú)法實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。4）工件環(huán)槽數(shù)量是8 個(gè)，屬于小批生產(chǎn)，為了滿足尺寸要求，需要設(shè)計(jì)專(zhuān)用刀具進(jìn)行加工。

2.刀具系統(tǒng)選擇。

（1）刀具設(shè)計(jì)。

在選擇完環(huán)槽銑刀加工方式后，我們根據(jù)加工工藝要求，提出了環(huán)槽銑刀的設(shè)計(jì)方案共計(jì)兩款刀具：多齒環(huán)槽銑刀及雙齒環(huán)槽銑刀，詳見(jiàn)下圖下表。

（2）工藝步驟分析。

1.多齒環(huán)槽刀加工工步：第1 步：在其中6 個(gè)刀體上裝6 個(gè)3mm 寬的90°切刀片，加工環(huán)槽至φ314.6/φ337.4，單邊均留量0.3mm；第2 步：在另外兩個(gè)刀體上裝2個(gè)直徑為12mm 的整體圓刀片，加工環(huán)槽至φ314/φ338 符圖，底部R6 圓弧符圖；切削過(guò)程中使用外部冷卻。

2.兩齒環(huán)槽刀加工工步：第1 步：裝2個(gè)整體三角刀片， 加工環(huán)槽至φ315.86/φ336.14，單邊均留量0.93mm；第2 步：內(nèi)外各裝1 個(gè)方刀片，加工環(huán)槽至φ314/φ338 符圖；第3 步：裝直徑為12mm 的2 個(gè)標(biāo)準(zhǔn)整體圓刀片加工底部R6 圓弧符圖；每步均需更換刀夾，加工時(shí)采用內(nèi)部冷卻方式。

（3）關(guān)鍵因素。

影響環(huán)槽加工尺寸精度及表面粗糙的關(guān)鍵因素包括：

1）確保加工過(guò)程穩(wěn)定，優(yōu)先選擇刀具剛性好或帶有抗震的刀具設(shè)計(jì)；

2）應(yīng)優(yōu)先選擇正前角的刀片，并且刀片應(yīng)具有優(yōu)良的耐磨性和強(qiáng)度。

3）環(huán)槽表面質(zhì)量要求較高，為了保護(hù)已加工面，應(yīng)選擇前排屑刀具系統(tǒng)。

4）應(yīng)控制切削溫度，能進(jìn)行充分的冷卻。

通過(guò)上述綜合分析，最終我們采用了兩齒環(huán)槽銑刀進(jìn)行環(huán)槽的加工。

三、切削試驗(yàn)

為了驗(yàn)證刀具設(shè)計(jì)是否合理及加工工藝是否滿足產(chǎn)品要求，需進(jìn)行切削試驗(yàn)。

1.刀具準(zhǔn)備。

根據(jù)工藝要求，定制了兩齒環(huán)槽刀具系統(tǒng)以提供穩(wěn)定切削過(guò)程，詳見(jiàn)下圖下表

表：兩齒環(huán)槽刀具系統(tǒng)3.2 加工過(guò)程

1.粗加工。

粗加工在保證加工穩(wěn)定性的前提下，盡量多去除工件余量，同時(shí)為半精加工及精加工切削提供數(shù)據(jù)依據(jù)。

2.半精加工。

半精加工的作用主要是為了修整內(nèi)、外環(huán)槽面。切削參數(shù)為：n=40 f=12，加工時(shí)工件振動(dòng)較小，能自行斷屑，成螺旋狀切屑，長(zhǎng)度150mm 左右，加工狀態(tài)穩(wěn)定，可達(dá)Ra6.3。

3.精加工。

該刀具的設(shè)計(jì)理念為內(nèi)、外環(huán)面的精加工與底面圓弧面的粗、精加工同時(shí)進(jìn)行。

切削參數(shù)如下：精加工內(nèi)、外環(huán)槽面：n=48 f=10.5（兩片圓刀片）；底面圓弧面粗加工：n=40 f=1；底面圓弧面精加工：

注：精加工圓弧底弧面：經(jīng)過(guò)多組試驗(yàn)，由于圓刀片切削刃較長(zhǎng)，切削面積大，加工出來(lái)的切屑寬，不易斷屑，斷屑很大一部分靠撕扯斷裂，排屑困難，夾屑嚴(yán)重。為了減小切削面積，達(dá)到分屑的目的，將圓刀片進(jìn)行改制（如下圖）后先粗加工環(huán)槽底面，待圓弧底面粗加工完成后，將內(nèi)、外環(huán)槽面與圓弧底面同時(shí)精加工（如下圖）。

四、結(jié)論

通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證了7 倍徑環(huán)槽精銑加工方案的可行性，希望能讓讀者對(duì)寬深比較大的環(huán)槽加工精銑方案有初步的了解或者啟發(fā)，提供一種解決思路。