深孔不锈钢工件加工工艺的改进
时间：2021-01-29 16:00:07 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘要：本文着重分析了不锈钢深孔的工艺特点，为了保证不锈钢深孔的加工精度，提高加工效率，节约生产成本，对不锈钢深孔的加工工艺进行改进。对其中的刀杆进行更新设计，合理选择刀具的几何参数及切削用量，探索在普通车床上不锈钢深孔的加工方法，减少切削振动，降低加工成本，使产品质量符合要求，解决加工中的关键问题。
关键词：不锈钢深孔；车削加工工艺 ；刀杆
1 引言
因为江苏华纶化纤机械厂是我国生产化纤机械产品的重点企业。多年从事20000T以下化纤后处理生产线、高强高模生产线、碳纤维原丝生产线等设备制造。采用材料大部分是耐酸防腐的高级不锈钢，设备大，造价昂贵。在加工过程中一旦出现质量问题，损失巨大，在加工零配件时，易出现公差、精度、形位误差等问题，造成了大量的废品，同时造成了巨大的经济损失。为了节约生产成本，节约能源，只能在现有的设备和工艺上改进。在保证产品加工精度，提高加工效率的基础上对不锈钢中间套的切削加工工艺和所用刀具进行了新的改进。
2 不锈钢深孔的加工工艺分析
从中间套结构可以看出，该零件加工属于薄壁深孔加工，对加工过程和工艺要求比较高，要加工出符合规格要求的产品，需要选择合理的工艺线路和加工方法。
图1为化纤机械产品中的一个重要的零件——中间套，该产品的加工难点和存在的客观原困：
（1）由于中间套孔深，因而刀排的刚性比较差，加工时的排屑和冷却润滑液的进给都比较困难。
（2）中间套孔壁比较薄，容易引起装夹变形，并且在加工时容易引起振动。
（3）中间套材料硬而韧，加工性较差，难以达到较低的粗糙度，围绕这些困难，并总结以往的失败原困，只能从刀具、装夹，切削方法和冷却润滑液等方面着手进行了过细的试验摸索。
3 改进措施
3.1 刀杆的设定
由于工件的深度过长（850mm），使镗刀杆的伸出长度很长，导致了镗杆的钢性减弱、切削时容易引起振动，产生抗力严重影响工件的表面质量，所以要对刀具的几何参数、切削用量，进给方向、润滑冷却液的使用，进行合理的选择：
（1）刀杆材料应选用钢性较高的优质45#钢、再进行调质热处理使刀杆的弹性强度增强。
（2）镗杆加工成组合式，分刀体和刀杆两部分，一是便于装卸，二是便于加工中间的油孔。
（3）为了能使铁屑顺利排出，不在孔中滞留，在刀杆引导套后端10mm内钻两排小孔。
（4）在刀体上开一宽16（+0.03）mm，长30（+0.03）mm的长方孔，位置在刀体引导套后端20mm外。
3.2 镗杆的连接
镗杆一般用刀具夹持器与车床连接，本例为了减少刀具的振动，故设计将小拖板和刀架拆除，用自制刀座直接将刀杆装在中拖板上减少了中间固定环节，提高了刀杆和车床的连接刚度。镗孔刀具结构的图样如下图。
图2 镗孔刀具结构
3.3 刀具材料的选择
刀片材料选用了强度高、热硬性好、耐磨性好的钨钛钽钴类、硬质合金YW1。
3.4 刀具的几何角度
3.4.1 前角r。的选择
r。的选择直接影响切削负荷和加工表面的质量，影响车刀的强度和耐磨性，一般说加工塑性材料时，应选择大的前角，脆性材料可相应取得小一些。如果片面考虑车刀锋利、前角取得过大，就会使刀尖变得非常薄弱。不锈钢材料粘合性和亲和性好，切削容易引起缺口，而且工件精镗余量小，切削变形不大，因此前角选r。=3°。
3.4.2 后角a。的选择
选择后角a。时，应以工件材料的加工条件与要求作为选择，由于工件和车刀的刚性较差，为了减少振动，因此后角选a。=6°。
3.4.3 主偏角Kr的选择
主偏角Kr是一个很重要的角度，对车刀的耐用度有很大影响，在相同的走刀量和切削深度下工作时，减少主偏角可以使切削变薄，刀刃的散热面积加大，因此主偏角选10°。
3.4.4 副偏角的选择
副偏角的主要作用是减少车刀与已加工表面之间的摩擦。在副偏角小的情况下，可以显著地减少车削后的残留面积，提高光洁度，但过小又会增加切削面積，引起振动。因此副偏角选4°。
3.5 刀具刃磨、安装
3.5.1 刀具刃磨粗糙度在Ra0.1以下，并专门制造磨刀杆，磨刀杆同图3。刃磨时将刀块装在磨刀杆的方孔里，使刀块上的D面靠住磨刀杆上C面，用螺钉紧固后进行刃磨，保证两刃的尺寸精度和对磨刀杆轴线的对称性。
图3 磨刀杆
3.5.2装刀时刀块上的D面侧靠住刀体上的一侧面，使车削时刀块的位置和刀磨时的相同，来减少装刀偏差，保证工件孔的尺寸精度。刀块为两块，一正一反安装于刀体上，这样，两边受力均匀，刀具调整方便。同时刀块上的刀片的装夹方法采用斜面吊紧式，延长刀片的使用寿命。（以往采用刀排是整体式的，而且刀体装夹是直角式的，装刀误差很大，加工后实际尺寸值会出现误差，刀具在刃磨后不到全长的2/3刀具就过渡磨损）。
3.6 改变装夹方法
先将法兰盘由主轴连接，引导体用螺栓紧固在法兰盘上车引导体内孔Φ60（+0.046/0），车出定位止口Φ160（+0.03/0），工件装夹时，以工件外圆Φ160（0/-0.04）及端面紧固在花盘上的引导体平面上，校正工件后用螺栓紧固。（采用轴向夹紧，使夹紧力沿刚性较好的轴线分布，防止了夹紧变形）。
3.7 采用拉镗切削法
为了保证工件孔的直线性，采用导向套导向的拉镗方法进行深孔精加工。来保证刀杆在加工时不弯曲变形。（导向套的材料，采用球墨铸铁，导向套的长度取工件孔径尺寸的2.5倍，导向套的直径与工件孔径的间隙取0.05mm，此前采用的是直进法刀杆，由尾座向主轴移动，导向性能低，刀杆无弹性，而且，进给切削液困难，铁屑易拉毛孔平面。
