薄壁不銹鋼管的加工研究

徐中坤

(河南經濟貿易高級技工學校，河南 鄭州 450000)

1 前言

一直以來機械加工中難度較大的就是薄壁零件，為相關人士帶來了刺手問題。究其根源，主要是薄壁零件強度比較弱、剛性較差，加工中稍微不慎就可能導致變形，讓零件闡述較大形位誤差。而且隨著不銹鋼管的大量使用，加工薄壁不銹鋼的質量難度越來越大，對車削各種刀具的選用與切削用量都提出了較高要求。

2 薄壁不銹鋼管的加工研究

下水器中有一個重要的零件，即是薄壁不銹鋼尾管（圖1）。本文就是以不銹鋼尾管作為案例，因每月要加工20萬件以上，還必須要確保質量降低成本呢，難度確實不小。

圖1 不銹鋼尾管

（1）加工分析。該零件大都是按照下料、倒角、車外螺紋的工藝流程操作，使用的鋼管壁厚0.91mm，外圓的直徑為31.75mm不銹鋼薄壁管加工。但是現場中存在如下一些問題:①薄壁不銹鋼管是由拉制成的，起表面的洛氏硬度高達90HRC，為加工帶來了較大難度。②數控車床之上所使用的專用數控車刀為RT161.1w-28UN。在削切不銹鋼之時，需要承受較高的溫度，加之不銹鋼在高溫下強度比較高，導致加工的硬化增強，具備了較高的硬度層，對刀具的磨損較大。③對下料的工藝有兩種方法:其一是使用沖壓設備實施裁剪法進行加工，這種方法極易導致管件的內徑及外形變形，致使產生出不良的質量，不能夠滿足客戶要求；其二是使用車床進行切削法加工，但是要增強切削刀具切削量，增加了加工成本。相比之下，目前使用第二種方法比較多。④加工螺紋之時，因為螺紋的高度僅僅為0.541mm，因此大都使用了刀尖切削，極易磨損刀具，增加了加工的成本。

從上面四點分析可以看出來，科學合理的下料、加工螺紋的方法與螺紋加工參數、刀具都是薄壁不銹鋼加工關鍵所在。

（2）下料工序的分析。因為上面兩種加工方法都有缺陷，都不能夠實現低成本高質量要求，因此根據管件外形內徑的變形、刀具的切削量進行分析，采用了無切削余量裁剪方法，具體的加工工序如圖2所示:

上圖是由左右兩個半模具1和4共同安置形成的裁剪模具，這兩半模具經過中心軸孔中螺母2和螺桿5的軸向固定一起，并且還可以徑向錯位，其中模具1的螺桿5之上套置著彈簧7，而另一個模具4的螺桿5之上套置著由彈簧7經過壓緊的，當兩半模具在錯位之時彈簧7就會受壓讓移動的6（圓錐形的復位器）。

操作時，要把左半模具1固定在機床或者其他的固定位置，并在模具上套上圓管管件，當給右半模具4的上方加壓之時，復位器6就會向左移動，就會壓縮彈簧7與螺桿5超著右移動，同時右半模具4就會朝下運動，這樣就形成了和相鄰左半模具錯位，實現了裁剪的效果。如果將右半模具上方加壓取消之后，右半模具勢必向上移動，因彈簧作用讓整個機構自行復位。

（3）螺紋加工分析。本文研究中使用的數控車床的轉速為230～1800r/min，對三種加工方法做實驗進行比較:①采用刀尖切削加工法:這種加工法車床的主軸轉速為300～500r/min，總共分為8次進刀，而每次的進刀量都在0.0676mm，加工之時要采用切削液進行冷卻。在研究中發現使用RT161.1W-28UN車刀時損耗較大，就改用了16ER-28UN車刀，但結果發現對車刀損失還是比較大。②采用左刀刃單面削切加工法:這種方法車床的主軸轉速為800r/min，總共也是分為8次進刀，每次的進刀量是0.052mm，采用了RT161.1W-28UN車刀進行加工，使用切削液實施冷卻。但是從使用中發現，這種加工法對RT161.1W-28UN的車刀有較大磨損，導致單個產品成本增高了。改用了16ER-28UN車刀之后，采用了切削液之后沒有明顯的效果，但是刀具的磨損確實比較前一種少一些，降低了單個加工的成本。但是通過研究發現，采用左刀刃加工法比上面那種辦法利用率高，幾乎提高了51%左右。通過幾個月試用之后，使用16ER-28UN車刀在確保質量前提下降低了成本，但是和設定目標相比還相差甚遠。通過研究分析，使用3ER-28UN的車刀進行加工，在確保了質量情況之下，確實將成本降低了不少，而還將過去的八次加工更改為六次加工，這樣每次的切削量就為0.052mm，有效地提升了加工工作效率。③左右刀刃交替進行切削加工法:采用這種加工法車床主軸的轉速為800r/min，也是按照8次進刀進行加工，而每次進刀的進度為0.052mm，采用3ER-28UN的車刀進行左右刀刃交替削切，鑒于數控車床強度、精度等多種原因，而且隨著加工機械轉動機床都有振動，導致多次試驗失敗，這種加工法如若應用到大型的數控車床上確實可行，但是成本比較大。

對最終結構進行比較；在同樣的設備上采用3ER-28UN的車刀左對比研究，經過檢測得出試驗結果，具體如表1所示:

表1 試驗結果統計表

3 結語

通過上面的各種比較來看，薄壁不銹鋼管加工一定要選擇科學合理的加工法，才能有效提高加工精度與質量。而幾種加工法中無切削余量裁剪加工法，實現了低成本、高質量的要求；并且經過相應改進，有效提升了薄壁不銹鋼質量、降低了加工的成本、提升工作效率，確保了產品質量和進度，讓客戶滿意。

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[3]時永利.不銹鋼薄壁管件的加工工藝改進[J].重工與起重技術，2009，（1）:16-18.

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