不銹鋼偏心盤加工改進的研究與實踐

曾茂燕

（柳州職業技術學院機電工程系，廣西柳州545006）

不銹鋼偏心盤是鉆石打磨機上的控制元件，精度要求高，材料為1Cr18Ni9Ti，其強度、硬度都很低，塑性高，具有良好的耐酸性和耐腐蝕性。由于這些特性的存在，使不銹鋼偏心盤切削加工過程中產生大量的切削熱，切削溫度較高，刀具磨損加快，刀具使用壽命縮短，有時還會出現已加工表面質量惡化，排屑難以控制，這些問題最終導致加工效率和加工質量都大大降低，成本提高。因此，必須要根據零件特性和材料性質改進加工方法，解決前述問題，以確保加工質量，提高加工效率，降低成本。圖1為不銹鋼偏心盤的零件圖。

圖1 不銹鋼偏心盤零件圖

1 傳統工藝與問題分析

1.1 傳統工藝路線

傳統的加工工藝路線為：下料—車削—鉆中心孔、攻中心螺紋—切斷—鉆偏心孔、攻偏心螺紋，其中：

（1）車削。先車平端面，然后車削外圓Ф10 mm和Ф32 mm至合格。

（2）鉆中心孔、攻中心螺紋。鉆好中心螺紋底孔后，直接攻中心螺紋，得到中心處M6的螺紋。攻螺紋時螺紋軸線應與外圓Ф32 mm同軸，注意不能攻偏或攻斜了，否則無法保證垂直度要求。

（3）切斷。采用斜刃切斷刀切斷，避免了切斷后調頭車平端面的麻煩，并能很好保證平行度及垂直度的要求。

（4）鉆偏心孔、攻偏心螺紋。將切斷后的零件以A面為安裝基準面，安裝在立式銑床上，找正兩螺紋孔中心距離符合尺寸要求后，鉆偏心螺紋底孔及攻偏心螺紋，得到M6的螺紋并滿足7H的精度要求。

1.2 問題分析

經過長期觀察、總結，按照傳統的加工工藝方法在加工零件過程中易出現這些突出問題：

一是車削加工過程中容易產生粘刀現象，刀具磨損較快，易產生加工硬化現象等；

二是螺紋的加工均是鉆孔后直接采用機動攻絲的方法，用時短，速度快。但攻絲過程中，切屑不易排出，容易造成擠刀現象，且機動攻螺紋時所施加的力不易控制，極易造成絲錐折斷，零件廢品率增加。

通過分析可知，產生這些問題的因素是多方面的，最主要最關鍵的有：

（1）零件材質的影響，由于零件的材料為不銹鋼，該材料的塑性及韌性都比較大，屬難加工材料，但此因素無法消除。

（2）刀具材料的影響。正確選擇刀具材料，能有效提高刀具的耐用度和生產效率。

（3）刀具幾何參數及切削用量的影響。刀具幾何參數及切削用量選用得當，能有效提高加工的生產率及刀具的耐用度，增大切削力，提高被加工表面的精度，避免加工硬化等。

（4）切削液的影響。合理使用切削液，有助于快速降低切削溫度，有效減少磨擦，有效減少刀具磨損等。

因此，可以預見在不改變傳統加工工藝路線的基礎上，針對前述各種原因對癥下藥、采取有效措施，將會取得立竿見影、事半功倍的效果。

2 加工改進的具體實施

2.1 車削環節的改進

（1）正確選擇刀具牌號。加工不銹鋼宜選擇硬度高，抗粘附性好和韌性好的刀具材料。如YG類、YW類硬質合金，避免選擇YT類硬質合金，因為不銹鋼中的鈦(Ti)和YT類硬質合金中的Ti產生親合作用，切屑容易把合金中的Ti帶走，促使刀具磨損加劇。實踐證明，選用YG532、YG813及YW2三種牌號的刀加工本零件可實現良好的加工效果。

（2）合理選擇刀具幾何參數。為了使車削不銹鋼材料的車刀刀刃既鋒利，又具有較高的強度，根據實踐經驗，采用大前角 r0=15°～30°和大倒棱寬度 br1=（0.3～0.8）f，采用倒棱角為r01=15°～-10°來加強刀刃，以及采用較寬的圓弧形斷屑槽，從而有效保證有足夠的卷屑空間，使得切屑排出順暢。

（3）切削用量的選擇。在選用切削用量時，應該注意到切削速度選擇是否恰當，會極大影響刀具壽命。因此，在選擇粗車切削用量時，優先考慮采用大的背吃刀量，其次考慮大的進給量，最后根據刀具壽命，選擇合理的切削速度。而精車時，在保證加工精度和表面粗糙度的前提下，兼顧刀具壽命和生產效率。考慮到不銹鋼的特性，加工時切削用量要比車削一般碳鋼類工件稍低些，以抑制積屑瘤的產生，提高表面質量，減緩刀具磨損。因此選擇的切削用量如下：

粗車——vc=50～70 m/min；f=0.3～0.6 mm/r；ap=2～6 mm

精車——vc=120～150 m/min；f=0.08～0.2 mm/r；

ap=0.2～0.8 mm；

（4）切削液的選擇。正確選用冷卻潤滑液，能有效地降低切削溫度，減少磨擦，減少刀具磨損，從而延長刀具耐用度，提高表面質量及生產率。加工不銹鋼零件時，應選用抗粘性能好和散熱性好的冷卻潤滑液。經實踐表明，采用極壓切削液，并在車削時連續充分地澆注于加工表面，可顯著改善不銹鋼材料的車削條件，得到比采用傳統加工普通切削液好很多的效果。

2.2 鉆孔和攻螺紋的改進

（1）鉆頭選擇。根據不銹鋼的特性，選擇超硬高速鋼麻花鉆。鉆孔時扭矩和軸向力大，容易產生切屑粘結，不斷屑，排屑困難，工件產生加工硬化等現象，且鉆頭頂角處容易磨損，鉆頭不耐用。因此鉆頭需經過修磨，在副后刀面處修磨棱邊，修磨后的寬度為0.3～0.5 mm，以減少后刀面與工件的磨擦。本工件的螺紋為M6，鉆孔后要攻螺紋，普通材料一般選擇的鉆頭為Ф5.1～5.3 mm，考慮到不銹鋼的塑性大，要適當加大底孔的直徑，經多次實踐證明，選擇Ф5.5 mm的鉆頭鉆底孔，后一道工序攻螺紋的阻力明顯減小，絲錐的耐用度提高1～1.5倍。

（2）鉆孔時切削液的選擇。鉆孔時在切削液的選擇上很重要，在實踐中分別試用過硫化油、白鉛油+機油、煤油稀釋氯化石蠟，這幾種切削液的使用，導致鉆頭的耐用度都不理想，一般修磨一次鉆頭只能鉆3～8個孔。經多次實踐，二硅化鉬粉的使用，解決了鉆頭不耐用的問題。這種物質的粒度在160～2 000目之間，最小粒徑可達1 μm，而且硬度非常高，它的用途主要用于電熱涂層。此時，正是利用了粒度小、硬度高這兩大特性，將這種物質配制成冷卻油，涂在加工表面及鉆頭上，這就相當于鍍上了一層滾珠，使切削由滑動變為滾動，在刀具與工件間形成了隔離，加工熱量隨之降低，排屑也通暢了。

（3）絲錐選用及攻螺紋方法。選擇含鈷或含鋁超硬高速鋼絲錐，選擇鍍鈦的絲錐其耐用度也有很大的提高，盡可能不用合金材料的絲錐，形狀上優先選擇螺旋槽絲錐而不用直槽的絲錐。由于傳統攻螺紋的方法易造成絲錐折斷，因此我們在攻螺紋時，采用先機動攻3～4牙后改用手動攻螺紋的方法將螺紋加工至合格，機攻的目的是找正中心，手動攻螺紋是為了控制進給力。采用這種方法大大提高了產品的合格率。在攻螺紋過程中，如果絲錐折斷在工件中，可將工件放入硝酸溶液中進行腐蝕，很快絲錐被腐蝕，避免了工件的報廢。

3 結束語

實踐證明，采用以上改進措施后，粘刀難斷屑現象得到明顯改善，刀具耐用度顯著提高，成本大大降低，零件精度更容易保證，品質穩定。改進前產品合格率只在80%左右，改進后產品合格率達到95%以上，產品品質得到了充分保證。

[1]周澤華.金屬切削原理[M].上海：上海科學技術出版社，1993.

[2]孫東升.不銹鋼材料的車削加工[J].科技情報開發與經濟，2002，（5）：180-181.

[3]郭志賢.難加工材料上的攻絲方法[J].機電工程，1994，(4):36-38.