不銹鋼薄板類工件的車削工藝

天津賽瑞機器設備有限公司（300301）劉 鵬

天津菱云刀具設計有限公司（300384）王 毅

我公司承攬的風電項目中，需要加工一批不銹鋼（1Cr18Ni9）材質的薄板類密封環（見圖1）?，F介紹該類密封環的車序加工工藝措施，為解決不銹鋼薄板類工件的加工提供一種新方法。

圖1 密封環

1.工藝分析

按照一般的加工方法，此類工件應安排由立式車床進行加工。其加工工藝路線為：板料校平 →夾外圓，粗車上端面、內圓 → 倒個撐內圓，粗車外圓及下端面 → 再倒個夾外圓，精車上端面及內圓 → 三次倒個撐內圓，精車外圓及下端面 → 成品。

經過上述反復翻面加工工藝過程，加工試制出兩件產品。檢驗發現，端面厚度不均勻，無法保證在公差范圍之內，平行度達不到要求，出現加工變形。且加工質量不穩定，加工工時較多。

究其可能的原因：首先，毛坯在上、下端面及內、外圓粗加工到精加工過程中，只是工位間的自然時效，時效時間較短，沒有完全釋放粗加工后的內應力。其次，裝夾方面，毛坯本身成品厚度較薄，只有（15±0.1）mm，工件在機床上無法一次裝夾完成加工。采用常規的裝夾方式，工件裝夾無論夾外圓或是撐內圓，個別處在裝夾時受力稍有不均，都會導致變形發生。

2.機床分析

本次加工采用的設備是我公司原有的1.6m立式普車（型號為C5116A）。由于設備使用時間較長，設備的回轉工作臺和卡爪均有一定磨損老化。工件直接裝夾在設備上，加工誤差較大，精度很難保證。

3.材料分析

此密封環材質為1Cr18Ni9，按不銹鋼成分分類，屬于鉻鎳不銹鋼；按不銹鋼金相組織分類，屬于奧氏體不銹鋼；從切削加工性能方面來說，屬于難切削加工不銹鋼。以普通45鋼的切削加工性作為100%為標準，奧氏體不銹鋼1Cr18Ni9的相對切削加工性僅為40%。其在切削過程中的主要特點如下：

（1）加工硬化嚴重 加工硬化層的深度可達切削深度的1/3或更大，硬化層的硬度比原來的提高1.4～2.2倍，嚴重影響切削的順利進行。

（2）切削力大 在切削過程中塑性變形大，使切削力增加。同時，加工硬化嚴重，熱強度高，進一步增大了切削抗力，切屑的卷曲折斷也比較困難。

（3）切削溫度高 切削時塑性變形及與刀具間的摩擦都很大，且導熱系數低，產生的切削熱多，大量切削熱都集中在切削區和刀屑接觸的界面上，散熱條件差。

（4）線膨脹系數大 線膨脹系數約為碳素鋼的1.5倍，在切削溫度作用下，工件容易產生熱變形，尺寸精度較難控制。

4.切削措施

（1）刀片材料的選擇 采用硬質合金刀片加工。

（2）刀具的切削角度 刀具前角選用10°～25°；后角選用5°～ 8°；主偏角選用75°或60°；刃傾角?。?°～－3°，刀尖倒角，增強刀尖的強度；卷屑槽采用全弧形槽，15°左右的傾角，槽呈前寬后窄，控制切削流向，及時斷屑；刀具的前、后刀面及刃口要有較小的表面粗糙度值，以降低切削阻力、減小切屑粘附、提高刀具壽命。

（3）切削用量 切削速度選用35～60m/min；進給量選用0.2～0.75mm/r；精加工時，背吃刀量在0.5mm以內；粗加工時，背吃刀量在4～6mm。

（4）切削液的選擇 采用濃度較大的乳化液進行冷卻、潤滑。

5.工藝改進及工裝設計

圖2 工裝圓板

后序加工時，不再采用立車卡爪直接接觸工件，而是用M12和M16螺栓通過工件先前加工的兩組預鉆孔將工件把合在工裝上（見圖3），精車首面與工裝結合，結合面0.05mm塞尺不入。加工其余部位，保證外圓與端面一次裝夾精車成。試制首件后檢測，厚度尺寸達到圖樣要求(15±0.1)mm，平行度滿足要求。內、外圓尺寸也在公差范圍之內。加工一批工件后檢驗，質量穩定，且與無工裝相比加工工時大大縮減。

圖3 工件與工裝的裝配示意圖

6.結語

我公司通過承攬這批工件，積累了對不銹鋼薄板類工件的加工經驗。其自為基準、自然時效、預鉆孔、用螺紋聯接取代常規裝夾的加工方法可進一步延伸，舉一反三地運用于非薄板類工件，使不同工件的加工方法更靈活更方便快捷，同時節省工時降低加工成本。此加工工藝方法獲得我公司季度降成本成果評比二等獎。鑒于此方法簡便易行，故在此與大家交流探討。