裂解爐燒嘴小孔的加工方法

2013-12-31 07:17:08洪文儀

機械工程師 2013年4期

洪文儀

（廣東茂名市交通高級技工學校，廣東茂名525000）

1 引言

我校與茂名石油煉化公司進行校企合作，接到生產任務：加工裂解爐燒嘴。茂名石化乙烯裂解爐燒嘴材料是Cr25Ni20，為高鉻鎳耐熱合金鋼。在高鉻鎳耐熱合金材料上進行小孔鉆削，既具有材料硬度高、易硬化等切削加工性極差的難點，又有微小孔加工的難點。為此，我們在鉆頭角度、加工工藝及加工方法等方面進行了研究，總結出對高鉻鎳合金燒嘴小孔的實際加工方法，取得了較為滿意的加工效果。

2 高鉻鎳合金的切削加工特點

高鉻鎳合金鋼硬度高，它的熱疲勞性、熱強性、熱穩定性好，是一種綜合性能優良的鋼材。但在鉆孔加工中有如下特點：（1）加工直徑1.5～3mm 小孔，工藝性差。（2）切削溫度高，有時可達1000℃；（3）這種鋼材硬度為50～60HRC，難切削，和切削碳鋼相比，切削力至少大一倍；（4）難以保證尺寸精度及表面粗糙度；（5）加工時不易散熱，已加工表面的硬度比材料本體增高較多，加工硬化現象明顯；（6）刀具極易磨損，刀具耐用度較差。

從上述切削加工特性分析可以看出，要完成高鉻鎳合金材料的小孔鉆削，一定要在鉆頭及加工工藝上進行改進以滿足加工要求。

3 零件結構和加工難點

零件圖如圖1 所示。

加工難點：（1）燒嘴球頭面上小孔的角度、位置和直徑要求較高，否則會達不到使用時的燃燒效果。因為材料Cr25Ni20 是高硬度耐熱合金鋼，硬度達45HRC 以上，加工時呈崩碎切屑，對鉆頭的磨損較大，因此，加工難度比較大。（2）在球頭面上加工孔徑小（φ1.6、φ1.8、φ2、φ2.6、φ3）且每孔角度不同，很容易因操作不當造成斷鉆頭、角度偏差過大等，加工時對工件安裝和操作技能提出了極高的要求。

4 解決辦法

4.1 加工方案

圖1 裂解爐燒嘴

針對零件的加工要求，我們考慮兩種加工方案。方案1為：使用搖臂鉆床配合分度頭進行加工；方案2 為：使用銑床配合分度頭進行加工。

搖臂鉆床是孔加工的常用設備，鉆孔時定位迅速，生產效率高，但定位精度較差，鉆孔精度和切削穩定性都難以保證加工質量，本方案要使用兩個分度頭配合加工，夾具安裝調整相對復雜。經過在鉆床上試驗加工，效果很不理想。

萬能銑床的定位精度較高，加工穩定性好，而且本廠波蘭產的FND32 萬能銑床的操作輕巧方便，主軸旋轉角度±60°，配合分度頭，能滿足工件的加工要求。經過試驗，加工出滿意的產品。

4.2 加工要點

小孔加工的關鍵在于防止鉆頭折斷和控制好孔徑尺寸。鉆頭折斷的主要原因是鉆偏、鉆頭太鈍，切削力過大等；孔徑尺寸控制的關鍵在于鉆頭的形狀，直徑較小的鉆頭的修磨相當重要。在加工中我們總結出以下加工要點；（1）鉆頭頂角刃磨成125°±2°，鉆心刃磨成尖形。兩刀刃的對稱度要好，這樣才能防止鉆偏和保證孔徑不超差。（2）鉆頭要保持鋒利。要勤磨鉆頭，勤換鉆頭，使用專用砂輪機，保證砂輪機穩定性。由于鉆頭小，材料硬，鉆頭前端容易磨損，形成錐形。刃磨時，鉆頭前端磨去1～2mm，消除鉆頭磨損而形成的錐度，確保鉆頭刃磨質量。（3）使用的鉆夾的回轉精度要達到0.02，夾持的鉆頭旋轉時的圓跳動不大于0.05mm。（4）采取手動方式加工，緩慢進給，這樣比較容易掌握進給阻力和感覺。當切屑成細線條時說明可繼續加工，當鐵屑成小粒或阻力大時必須更換鉆頭。（5）鉆小孔時，采用φ2 中心鉆先在球頭面上鉆定位小孔，保持銑床主軸軸線與工件的相對位置不變，換上小鉆頭加工小孔，這樣能更好地避免因小鉆頭剛性差容易鉆偏而折斷鉆頭。（6）使用充分的切削液。鉆削高鉻鎳合金，由于材料的導熱性差、高溫強度大、切屑易粘刀、刀具磨損快，選用切削液要以降低溫度、清洗切屑為主。將85%的煤油加15%的LAN46 全損耗系統用油，這樣配成的冷卻液效果較好，可保證鉆頭不因過熱而損壞。

5 加工過程和加工效果

（1）安裝分度盤：對于小孔軸線與φ44 軸線夾角小于45°的小孔，把一個盤式分度頭安裝在銑床工作臺，在盤式分度頭上找正中心安裝卡盤，把工件夾緊在卡盤上，安裝示意圖如圖2。對于夾角大于45°的小孔，把一個盤式分度頭安裝在銑床工作臺，再在盤式分度頭上找正中心安裝一個萬能分度頭，工件安裝在分度頭的卡盤上，安裝示意圖如圖3。

圖3

（2）按圖紙要求旋轉分度頭的角度和配合旋轉銑床主軸角度。

（3）按劃線找正孔的中心。

（4）調好主軸轉速380r/min，按以上注意事項手動進給加工。

按照以上工藝方法鉆孔過程中，斷屑、排屑好，鐵屑為針狀屑或“C”狀屑；鉆削過程無振動現象，鉆頭的耐用度明顯提高。加工出來的高鉻鎳合金燒嘴小孔，經過檢驗，完全滿足圖紙要求，按時優質完成了生產任務，保證了茂名乙烯的生產需要，得到客戶好評。實踐證明該工藝方法能最大限度地避免出現廢品，有效地提高生產效率，而且加工容易、成本低廉，是加工類似小孔的成熟方法。