某難加工材料的孔加工刀具及工藝改進(jìn)

摘要：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展以及城市化建設(shè)的持續(xù)深入，社會(huì)已經(jīng)進(jìn)入到了全新的發(fā)展階段當(dāng)中，而在機(jī)械加工領(lǐng)域當(dāng)中，對(duì)于部分難加工材料進(jìn)行高效處理始終都是阻礙其發(fā)展的關(guān)鍵所在，如果仍舊采用傳統(tǒng)的加工工藝以及孔加工刀具，不僅很難有效提升難加工材料的加工效率以及加工質(zhì)量，也無法滿足社會(huì)高速發(fā)展提出的基本需求，這就需要進(jìn)一步探尋全新的孔加工刀具，并展開必要的工藝優(yōu)化，以此來確保難加工材料的整體加工水平能夠穩(wěn)步提升。因此，文章首先對(duì)難加工材料的孔加工刀具改進(jìn)展開深入分析;在此基礎(chǔ)上，提出難加工材料的具體工藝優(yōu)化措施。

關(guān)鍵詞：難加工材料;孔加工刀具;工藝改進(jìn)措施

引言：在機(jī)械加工領(lǐng)域中，鈦合金或是高強(qiáng)鋼等難加工材料，其自身大多都具備著強(qiáng)度高、抗氧化以及抗腐蝕等多種特點(diǎn)，這也使得這部分材料被廣泛應(yīng)用在軍事領(lǐng)域以及航空航天領(lǐng)域當(dāng)中。然而，在滿足其高性能使用需求的同時(shí)，由于這些材料的難加工性，也會(huì)對(duì)刀具產(chǎn)生較為嚴(yán)重的磨損，不僅會(huì)逐步降低刀具的使用壽命，還會(huì)導(dǎo)致切削區(qū)的整體溫度維持在較高的水平中，工件的加工質(zhì)量也會(huì)受到較為嚴(yán)重的影響，特別是那些對(duì)精密度要求較高的高端結(jié)構(gòu)部件，表面的加工質(zhì)量更是會(huì)直接影響到部件的可靠性。因此，這就需要積極探尋全新的孔加工刀具以及工藝手段，盡量采取綠色切削技術(shù)以及高效加工工藝，以此來更好的代替?zhèn)鹘y(tǒng)的加工方式。

一、難加工材料的孔加工刀具改進(jìn)

在對(duì)難加工材料展開加工的過程中，應(yīng)當(dāng)根據(jù)實(shí)際情況來設(shè)計(jì)出具備著實(shí)用性特征的孔加工刀具，首先，應(yīng)當(dāng)確保兩塊機(jī)夾硬質(zhì)合金刀具保持在180°，并安裝在空心圓柱的刀桿部位，同時(shí)，兩塊合金刀具都擁有著主切削刃以及副切削刃，并且主副切削刃都處在圓柱的端面方向上，其中處在外圓柱面方向上的刀片被稱之為外刀片，而在內(nèi)圓柱面方向的切削刃則被稱為內(nèi)刀片，在對(duì)難加工材料進(jìn)行加工時(shí)，內(nèi)外刀片可以同時(shí)進(jìn)行切削，直接在材料當(dāng)中切削出對(duì)應(yīng)的環(huán)形槽，去除中間的材料，從而形成通孔;其次，應(yīng)當(dāng)采取綠色切削技術(shù)，不采用切削液來進(jìn)行難加工材料的切削，由于干式切削方式當(dāng)中不采用切削液，這也使得整體機(jī)床的結(jié)構(gòu)相對(duì)較為簡(jiǎn)單，具備著較高的環(huán)保性，可以采取調(diào)整切削速度的方式，對(duì)難加工材料表面的粗糙程度展開必要的完善優(yōu)化，其對(duì)于加工硬化程度以及參與應(yīng)力也起到了良好的改善效果，然而，由于其中沒有采取切削液，缺少潤滑以及冷卻處理，整體切削溫度就會(huì)維持在較高的水平上，不利于提升表面加工質(zhì)量。而低溫切削技術(shù)，則是在難加工材料的實(shí)際加工過程當(dāng)中，添加必要的冷源來有效降低加工區(qū)域的整體溫度，而局部深冷能夠促進(jìn)難加工材料冷脆性的提升，更好的提升切削分離效率，達(dá)到優(yōu)化加工質(zhì)量的主要目的;最后，還可以采用微量潤滑切削的方式，這種微量潤滑技術(shù)，主要就是將壓縮氣體與少量切削液加以混合處理過后，采取噴霧的方式來將其轉(zhuǎn)化為微米級(jí)別的液滴油霧，進(jìn)一步噴射到加工區(qū)當(dāng)中，以此來實(shí)現(xiàn)加工面以及刀具的潤滑處理。在近年來的發(fā)展進(jìn)程中，國內(nèi)以及國外的學(xué)者對(duì)于MQL技術(shù)的潤滑機(jī)理、工藝參數(shù)優(yōu)化以及各種難加工材料的基本加工性能等方面都展開了深入研究，并且在大量的實(shí)驗(yàn)中可以明顯看出，MQL技術(shù)具備著切削液整體用量比較少、降低刀具磨損以及切削力強(qiáng)等多種優(yōu)勢(shì)，而在一些特殊的情況下，MQL技術(shù)則存在著冷卻性能較低以及潤滑失效等多種問題。因此，這就需要將MQL技術(shù)與低溫切削之間具備的優(yōu)勢(shì)有效結(jié)合在一起，在保證其具備著良好冷卻性能的同時(shí)，也能夠高效發(fā)揮出潤滑劑所具備的潤滑特性，對(duì)加工材料的基本加工狀態(tài)進(jìn)行全面的改善優(yōu)化[1]。

二、難加工材料的具體工藝優(yōu)化措施

（一）設(shè)備的選用

為了更好的均勻車間各個(gè)單元內(nèi)部的基本生產(chǎn)負(fù)荷，就應(yīng)當(dāng)對(duì)外殼內(nèi)孔加工所使用的設(shè)備進(jìn)行必要的優(yōu)化處理，使其能夠從原本的臥式數(shù)控車床進(jìn)一步調(diào)整為DMG DMU60數(shù)控銑加工中心，這樣不僅能夠有效降低難加工材料加工過程中，各大車加工單元的基本負(fù)擔(dān)，還可以更好的滿足新型刀具所提出的基本內(nèi)冷需求，防止因自重或是刀具裝夾等因素而引發(fā)刀具中心與主軸回轉(zhuǎn)軸線之間出現(xiàn)偏離，降低刀具振動(dòng)等問題的發(fā)生幾率。對(duì)于骨架零件來說，應(yīng)當(dāng)保證來料過后的內(nèi)孔成型加工以及外圓粗加工能夠在一次裝夾中有效完成，為了提高加工質(zhì)量以及工藝流程的精簡(jiǎn)程度，骨架內(nèi)孔加工就應(yīng)當(dāng)采用哈挺Quest8/51數(shù)控工車床來進(jìn)行操作，這樣即便是在其中產(chǎn)生了刀具震顫問題，也可以采取后續(xù)裝夾的方式來進(jìn)行科學(xué)合理的優(yōu)化[2]。

（二）優(yōu)化主要的切削參數(shù)

在難加工材料工藝優(yōu)化的過程中，在保證加工效率以及加工質(zhì)量不受影響的前提下，就應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步控制成本，在可換刀頭的使用壽命接近極限時(shí)，或是孔壁質(zhì)量出現(xiàn)下降時(shí)，就可以在同一個(gè)設(shè)備中增加精鉸工步去除高點(diǎn)，而由于去量相對(duì)較少，單邊大多小于等于0.01mm，使得鉸刀的磨損速度不斷降低，在加工了多個(gè)批次的材料過后仍舊無需刃磨，通過這種方式大約可以提升刀頭20%左右的使用壽命。而骨架內(nèi)孔加工，由于其是在哈挺Quest8/51臥式數(shù)控機(jī)床當(dāng)中所展開的，就應(yīng)當(dāng)采用液壓主軸裝夾，確保刀具可以穩(wěn)定固定在刀盤架部位，在加工過程中可以通過孔壁粗糙程度以及切削噪音，來判斷相應(yīng)的切削參數(shù)是否符合標(biāo)準(zhǔn)。而在薄壁深孔零件裝夾變形仿真控制的研究過程當(dāng)中，由于骨架在實(shí)際加工階段中出現(xiàn)了刀具震顫以及裝夾變形等不利因素，就應(yīng)當(dāng)對(duì)這方面內(nèi)容展開深入研究，具體內(nèi)容就在于零件裝夾變形仿真研究、變形控制研究以及裝夾方式優(yōu)化等多方面內(nèi)容，而Quest8/51的主軸夾持力，如果能夠穩(wěn)定在890-4450N之間，就可以通過建立有限元仿真模型并進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)算，就可以對(duì)部分徑向收縮變形量以及軸向影響長(zhǎng)度的具體范圍加以判斷，以此來找尋出最為科學(xué)合理的夾持部位。而為了保證難加工材料在實(shí)際切削加工過程當(dāng)中，能夠保持基本的穩(wěn)固性，通常都會(huì)采用1800N以上的力來進(jìn)行夾持，可以利用ANSYS有限元仿真軟件來實(shí)現(xiàn)對(duì)于夾持受力的建模，進(jìn)一步模擬出車床主軸在1800N加持力的影響下，棒材30mm長(zhǎng)度的鎖緊狀態(tài)，而在棒料模型建立完畢后，則要對(duì)模型的表面部位展開準(zhǔn)確判斷，而在對(duì)邊界條件展開設(shè)置的過程中，應(yīng)當(dāng)根據(jù)接觸面積將1800N力轉(zhuǎn)換為壓強(qiáng)，從而實(shí)現(xiàn)靜態(tài)的結(jié)構(gòu)模式[3]。

結(jié)論：在當(dāng)前的社會(huì)環(huán)境中，各行各業(yè)都已經(jīng)得到了較為全面的發(fā)展優(yōu)化，而為了更好的促進(jìn)機(jī)械加工行業(yè)的穩(wěn)步發(fā)展，就必須要解決其內(nèi)部難加工材料的加工問題，通過優(yōu)化孔加工刀具、切削技術(shù)以及加工工藝的方式，在根本上提升難加工材料的加工效率以及加工質(zhì)量，特別是那些對(duì)于精度要求較高的難加工材料，通過必要的工藝優(yōu)化以及技術(shù)優(yōu)化，不僅能夠更好的滿足客戶所提出的基本需求，也可以大幅度降低各類加工問題的發(fā)生幾率。

參考文獻(xiàn)：

[1]丁文鋒，李敏，李本凱，徐九華.難加工金屬材料磨削加工表面完整性研究進(jìn)展[J].航空材料學(xué)報(bào)，2021，41（04）：36-56.

[2]王文革.某難加工材料的孔加工刀具及工藝改進(jìn)[J].金屬加工（冷加工），2019（09）：62-63.

[3]雷運(yùn)清.基于難加工材料鉆銑孔加工的新工藝分析[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2017（17）：57-58.

簡(jiǎn)介：柴忠民，1982年6月出生，男，山西省運(yùn)城市，職稱：工程師，大學(xué)本科，研究方向：機(jī)械設(shè)計(jì)及加工工藝改進(jìn)