不銹鋼細長軸的加工工藝

代志海 姜思進

鉻鎳不銹鋼細長軸加工易彎曲并形成鼓形零件,工件加工精度及表面質量難保證,故加工不銹鋼細長軸的關鍵工藝是控制尺寸精度、表面質量及變形。

一、鉻鎳不銹鋼的特性

1.不銹鋼(1Cr18Ni9Ti)塑性大

不銹鋼(1Cr18Ni9Ti)塑性大,其伸長率超過45鋼2倍以上,切削時塑性變形大,加上加工硬化大,剪切滑移區金屬材料的剪切應力增大,故總的切削力增大。

2.不銹鋼(1Cr18Ni9Ti)切削溫度高，刀具易磨損

切削不銹鋼時,切削溫度比切削45鋼高200℃～300℃。主要原因一是切削力大,消耗功率多；二是不銹鋼的導熱差,其熱導率只有45鋼的1/3,由切削帶走的熱量很少,切削熱導很慢,使切削區和刀面上的溫度很高,加之不銹鋼材料中的高硬度碳化物(TiC)形成的硬度點對刀面的磨損以及加工硬化等原因,使刀具極易磨損。

3.容易粘刀和形成積屑瘤

因為不銹鋼的塑性高,粘附性強,極易形成積屑瘤,嚴重影響已加工表面質量,難以得到光潔表面。

4.切屑不卷曲和折斷

由于不銹鋼的塑性高,韌性大且高溫度強度大,切時切屑不易折斷。對工人有安全隱患,故解決斷屑和排屑是切削不銹鋼的難題之一。

5.不銹鋼的線膨脹系數大

不銹鋼的線膨脹系數大(約為45鋼的1.5倍),加工時熱膨脹和熱變形對工件加工精度產生影響。

二、不銹鋼細長軸的工藝特點分析

不銹鋼細長軸剛性差,變形嚴重。在切削過程中,工件在切削力、自重、離心力和切削熱的作用下,會發生變形,嚴重影響加工精度,工件容易報廢。并且由于行程長,刀具磨損快,表面質量難以控制。

只要降低切削力,增加工件剛性,嚴重控制刀具磨損,降低切削熱,解決工件受熱變形、剛性變形、表面粗糙度升高等問題,就可以保證不銹鋼細長軸的加工精度。

三、加工不銹鋼細長軸的新工藝

1.刀具材料

刀具材料應選擇熱硬性高、耐磨性高、抗熱振動好的材料。粗加工選用硬質合金牌號YS2、YG8N、YG640、YG530、YG8A等，因為它們是耐磨性、抗振性、抗沖擊性、抗熱振性好的材料。精加工選用YN10、YM10、YN05等。

2.刀具幾何參數

（1）前角和前刀面的選擇。宜選取300～350大前角和較小負倒棱,在保證刀刃前強度的前提下又使刀刃鋒利,降低切削力,減小工件加工硬化和變形。

（2）主偏角、刃傾角、刀尖圓弧半徑的選擇。根據加工不銹鋼細長軸徑向力小的特點,宜選用930主偏角、100～150的刃傾角和較小刀尖圓弧半徑。

（3）后角和副偏角的選擇。粗加工宜選取較大的后角和副偏角；精加工宜選用較小后角和副偏角。

（4）斷屑槽的選擇。為保證切削時良好斷屑,采用先進的機夾雙層刀片斷屑臺來斷屑。刀具不需要磨斷屑槽,就能解決因磨斷屑槽降低刀具強度的問題,同時又充分利用刀具,減少刀具刃磨輔助工時,提高刀具利用率。斷屑臺位置可調整,形狀呈C形。

（5）粗車刀幾何角度。主偏角750，副偏角100～200，前角200～250，后角60～80，刃傾角10～40，刀尖圓弧半徑0.3mm～0.5mm,負倒棱0.2mm～0.4mm。該刀具特點：前角較大,切削輕快,切削力小,減小加工硬化。較大的主偏角和刀尖圓弧半徑相結合,減小徑向切削力,防止工件彎曲。負倒棱與小刃傾角可提高刀尖強度。

（6）精車刀幾何角度。主偏角900～930，副偏角40～60，前角250～300，后角40～60，刃傾角100～150，較小刀尖圓0.1mm～0.2mm，負倒棱0.05mm～0.15mm。后刀面磨出為0°的抗振阻力刃帶。該刀具特點:大前角和小負倒棱相配合,刀刃鋒利,減少工件塑性變形,大主偏角消除了徑向切削力對工件的影響,較小副偏角和修光刃約為0.5mm～1mm,保證已加工表面質量。

3.切削用量

粗車時:切削速度15～20m/min,進給量0.3～0.6mm/r,背吃刀量1～2mm；由于切削力大,切削熱高,宜選取較低切削速度,保證刀具耐用度,減小磨損,采用中等進給量和較大進給量,提高生產效率。

精車時:切削速度60～80m/min,進給量0.1～0.2mm/r,背吃刀量0.3mm；精車時,選取較大切削速度,克服積屑瘤的生成,保證加工表面質量,進給量不宜小于0.1mm/r,否則會加快刀具磨損；背吃刀量應大于加工硬化層,否則會切不進,也會加快刀具磨損。

4.其他輔助措施

（1）采用長方形加寬三爪跟刀架(寬度是普通跟刀架2～3倍),使工件剛性增加數倍。

（2）采用左偏刀,切削時反向走刀,使工件受軸向拉力,可有效防止工件彎曲變形。

（3）采用先進活絡夾緊裝置消除工件因受熱膨脹所引起的彎曲變形。用該裝置鎖緊工件后結合左偏刀,使工件產生軸向拉力,當工件受熱彎曲變形時,以消除工件的熱彎曲變形。

（4）切削液采用極壓乳化液。

（5）刀面均用油石修磨,降低刀面表面粗糙度。

（作者單位：秦皇島市技師學院）