不銹鋼材料切削工藝研究

韓永武 吳鐵石 安麗莎

摘? 要：航空發(fā)動機中的機匣類零件種類繁多，但其主要加工材料一般分為三大類，高溫合金類、鈦合金類以及不銹鋼類，其中高溫合金零件占有比例最高，其次為鈦合金類型零件，因此一般對于高溫合金及鈦合金類型零件的加工研究較為深入，零件加工路線及加工刀具選擇等方面已經(jīng)相對比較成熟，對于占一定比重的不銹鋼類零件的加工，在某些方面我們尚缺乏較為成熟的路線，特別在孔加工方面明顯存在刀具選擇不合理加工質(zhì)量不穩(wěn)定等現(xiàn)象。

關(guān)鍵詞：不銹鋼;孔加工;刃帶

中圖分類號：TG506? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標志碼：A

0 引言

航空發(fā)動機部分零件材料為不同種類的不銹鋼，該類零件存在精孔加工難度大，尺寸及表面質(zhì)量難以保證以及部分零件加工效率較低等瓶頸問題，為滿足該類不銹鋼零件的加工需求，研究分析不銹鋼材料的性能特點，對零件孔加工刀具及加工方法進行全面優(yōu)化，最終達到提高零件加工質(zhì)量，降低零件加工成本，確保工藝安全與操作安全，制作出無偏差零部件，滿足航空發(fā)動機加工材料的工藝要求，提高零件加工效率的目的。

1 研究目標

1.1 研究背景

當零件批量較大或孔數(shù)量較多時，用合金鉆頭對不銹鋼零件進行鉆孔加工，零件加工質(zhì)量非常不穩(wěn)定，極易出現(xiàn)刀具崩刃情況，孔因為刀具崩刃而產(chǎn)生超差的比例非常高，所以當零件孔數(shù)量較多時，現(xiàn)在的加工方法為用M42材質(zhì)刀具進行加工，以犧牲一部分的加工效率來保證零件加工的穩(wěn)定性。新技術(shù)的采用，就可以提升施工效率，降低原材料消耗，提升零件加工的施工質(zhì)量，滿足航空發(fā)動機的要求。

1.2 技術(shù)指標

（1）提升零件精孔加工質(zhì)量，保證孔的加工要求。

（2）提升零件鉆孔加工效率，降低零件刀具成本。

2 方案分析

2.1 刀具分析

2.1.1 刀具鋒角大小的選擇

鋒角小：軸向抗力下降、扭矩增大、切削刃長增長、切削厚度變淺、切削厚度變薄、穩(wěn)定性增強。

鋒角大：軸向抗力增加、扭矩減小、切削刃長減短、切削厚度變深、切削厚度變厚、穩(wěn)定性降低。

結(jié)論：零件鉆削時，當切削扭矩增大時，會導致切削溫度升高，材料硬化，反過來會進一步增大扭矩，加快刀具磨損，因此不銹鋼材料鉆孔時，應選取鋒角偏大類型的鉆頭。鉆頭的使用不是絕對的，要根據(jù)現(xiàn)場情況、材質(zhì)情況進行適時調(diào)整，保證施工的連續(xù)性與穩(wěn)定性，提升工藝效率，減低鉆頭的消耗。

2.1.2 后角大小的選擇

后角?。呵邢魅袕姸仍黾?、可實現(xiàn)高速進給、和被切削材料的摩擦大、軸向抗力及切削扭矩增加、后面易發(fā)生磨損。

后角大：切削性能提高、抑制切削時的發(fā)熱、最適于抑制切削硬化、與被切削材料的摩擦小、抑制后面的磨耗、切削刃強度差。

結(jié)論：不銹鋼由于材料自身硬度相對較低，材料黏度高，選取后角較大的鉆頭，可有效降低切削熱量，從而抑制材料加工硬化，能有效減少后刀面磨損，降低刀具崩刃及打刀風險，綜合考慮切削刃強度，應選擇后角偏大的鉆頭。同樣，鉆頭的選擇也不是一成不變的，操作人員需要根據(jù)現(xiàn)場情況來及時更換。

2.1.3 螺旋角大小的選擇

螺旋角小：前角減小、切削性能減弱、切削刃強度增大、切屑排除線路短、切屑導向效果差。

螺旋角大：前角增大、切削性能增強、切削刃強度降低、切屑排除線路長、切屑導向效果好。

結(jié)論：鉆頭螺旋角越大，則其前角越大，相對應刃口越鋒利，但鉆頭本身及刃口強度都會下降，因此加工不銹鋼時應選用比一般螺旋角角度略大一點的鉆頭較為合適，也更利于排屑 。

2.1.4 刃帶寬度大小的選擇

刃帶寬：強度增大、切削穩(wěn)定性增強、切削摩擦力增大、與孔壁黏連概率增大。

刃帶窄：強度減小、切削穩(wěn)定性降低、切削摩擦力減小、切削阻力減小、與孔壁黏連概率減小。

結(jié)論：鉆頭刃帶越寬，鉆頭強度越高，但刃帶與孔壁接觸面越大，相應摩擦力越大，遇到不銹鋼類黏性材料時，容易與孔壁黏連，因此加工不銹鋼類零件時，在保證刀具強度的同時應盡量減小刃帶寬度 。

3 試驗驗證

3.1 刀具選型（表1）

3.2 切削試驗

選取材料牌號為1Cr12Ni3MoVN試件，鉆孔深度約為25 mm，見表2。

4 結(jié)語

經(jīng)過實驗對比，不銹鋼類材料零件的孔加工鉆頭的選用應遵循以下規(guī)則：

（1）鉆頭鋒角大小的選擇：應以鋒角偏大為益，搭配以鋒角適中的鉆頭。

（2）螺旋角大小的選擇：應在保證鉆頭整體強度的同時，選擇螺旋角偏大的鉆頭，在技術(shù)人員的指導下，準備一些螺旋角適中的鉆頭，以備不時之需。

（3）加工時盡量選擇帶有專用斷屑槽的鉆頭，保證韌性材料的有效斷屑，且刀具材料應該有足夠的韌性。這種鉆頭應合理使用，嚴格按照操作規(guī)程來使用，不能過度使用，防止降低鉆頭的使用壽命。

參考文獻

[1]何霞.影響不銹鋼材料切削加工的因素及改善措施[J].科學咨詢（科技·管理），2014（10）：117.

[2]李翊.雙相不銹鋼長軸切削工藝的研究[J].機械制造，2012（10）：134.