不銹鋼的鉆孔與攻絲工藝研究

摘 要：不銹鋼材料由于其強度、硬度較高，塑性、韌性好，且耐腐蝕，因而在食品、醫療、衛生等多種場合被廣泛應用但在實際的生產加工過程中其切削性能較差，特別是在進行散熱、排屑不方便的鉆孔、攻絲的操作時更加困難。本文主要針對不銹鋼材料鉆孔和攻絲的工藝進行研究。

關鍵詞：不銹鋼；鉆孔；攻絲；工藝

1 概述

不銹鋼（Stainless Steel）指耐空氣、蒸汽、水等弱腐蝕介質和酸、堿、鹽等化學浸蝕性介質腐蝕的鋼，又稱不銹耐酸鋼。實際應用中，常將耐弱腐蝕介質腐蝕的鋼稱為不銹鋼，而將耐化學介質腐蝕的鋼稱為耐酸鋼。由于兩者在化學成分上的差異，前者不一定耐化學介質腐蝕，而后者則一般均具有不銹性。不銹鋼常按組織狀態分為：馬氏體鋼、鐵素體鋼、奧氏體鋼、奧氏體-鐵素體（雙相）不銹鋼及沉淀硬化不銹鋼等。另外，可按成分分為：鉻不銹鋼、鉻鎳不銹鋼和鉻錳氮不銹鋼等。

不銹鋼加工是指憑著不銹鋼的性能對不銹鋼進行剪、折、彎、焊等機械加工最終得到工業生產所需的不銹鋼制品的過程，在不銹鋼加工的過程中需要借助大量的機床、儀器、不銹鋼加工設備。不銹鋼加工設備分為剪切設備和表面處理設備，剪切設備中又分為開平設備和分條設備。此外，從不銹鋼的厚度來分，又有冷熱軋加工設備之分。熱切割設備主要有等離子切割、激光切割、水切割等。

2 不銹鋼的攻絲加工

2.1 不銹鋼攻絲加工的難點

不銹鋼作為一種優良的耐腐蝕材料并兼有強度和韌性方而的優異性能，在其應用不斷擴大的同時，其難加工特性的矛盾在不銹鋼攻絲上顯得尤為突出，不銹鋼攻絲的難加工性主要表現在：一是攻絲扭矩大；二是斷屑和排屑困難；三是絲錐磨損快，使用壽命短。以上情況的產生主要是由于不銹鋼材料的切削性能所決定，不銹鋼的切削性能主要表現在以下幾個方面：不銹鋼具有良好的塑性及一定的韌性和強度，導致加工硬化現象嚴重，伴隨著馬氏體相變而產生的材質硬化，表面硬度可達HV400，非常容易對刀具切削刀口造成損傷；不銹鋼的高溫強度也很高，對于熱敏感刀具的切削尤為不利；不銹鋼的熱傳導率低，與低碳鋼相比，100℃時只為其1/2，900℃時僅為其1/3。因此在各種切削速度下，其切削溫度均較45#鋼高出100℃以上；不銹鋼具有相當大的韌性和強度，且延伸率約為碳鋼的2倍，使加工中易與刀具發生粘結、易形成積屑瘤。

2.2 不銹鋼攻絲加工的改善

加工螺紋底孔一般采用鉆孔的方法來解決，對于M10以上螺紋的底孔，可采用鉆擴的方法解決。底孔加工質量的高低直接影響螺紋加工的難易程度和螺紋精度。一般底孔直徑太小或冷硬層較厚，會造成攻絲困難；底孔直徑太大或表面粗糙度較高，加工的螺紋精度就會降低。一定要嚴格按照《機械工人切削手冊》進行查表和計算，然后選擇所需加工螺紋底孔的鉆頭或擴孔鉆頭。根據加工螺紋底孔直徑的大小及螺紋底孔加工的方法（鉆孔或擴孔），選擇適當的切削速度和進給量并在切削液中加入硫、二硫化鉬等成分，作為潤滑劑冷卻潤滑降低孔壁的表面粗糙度，以及防止產生過高的切削熱，進而加厚冷硬層，給以后攻絲造成困難。選擇的切削速度一般應在15-20m/min。孔徑越大時，選擇的切削速度越低進給量一般應在0.05-0.18mm/r。同樣孔徑越大時，選擇的進給量越低。在螺紋底孔加工時，孔口一定要倒角，通孔螺紋兩端都要倒角，倒角處直徑可略大于螺紋大徑，這樣可使絲錐開始切削時容易切入。并可防孔口出現擠壓產生凸起現象。

提高攻絲效率和攻絲質量進而延長刀具的壽命，與工件和攻絲機床形成的攻絲系統也有一定的關系。絲錐的順利導入和保證絲錐與螺紋底孔同軸是防止絲錐折斷、減少絲錐磨損、延長絲錐壽命的必要保證。

3 不銹鋼材料攻絲加工

對不銹鋼（4Cr13）材料的機械零件內螺紋加工，工廠的一般工藝程序為：鉆孔-調質-車外圓-擴孔-車床前絲錐攻絲-鉆床后絲錐精攻螺紋。由于不銹鋼材料塑性大、摩擦系數大，粘附性強，因此易導致切削力增大、切屑易纏粘在絲錐上，排屑困難，嚴重時會導致絲錐折斷；在高溫條件下加工時，易粘附切削刀具，導致加工時產生振動和絲錐磨損，使加工件表面粗糙度降低，尺寸精度得不到保證。為了有效的提高加工質量和提高生產效率，對該工藝進行了改進，改進后的工藝程序為：粗鉆孔-調質-車外圓-擴孔-軟爪夾持、車床后絲錐精切螺紋。

對標準絲錐的幾何參數也進行了改進，主要改進方面如下：（1）增大絲錐切削刃前角。一般標準絲錐切削刃前角常取8-10°，對于切削不銹鋼材料此角偏小，致使刀刃不夠鋒利，切削不順利，切削扭矩大，絲錐易折斷。經試驗證明，將前角加大到15-20°較適宜（如圖1）所示。（2）刃磨排屑槽。由于標準絲錐一般做成直槽，切屑易滯留在直槽內，導致增加摩擦，加快了刀具磨損，降低了絲錐的耐用度和螺紋的加工質量。在直槽絲錐導向部分刃磨出3-5°的斜面，可控制切屑沿著絲錐進刀方向排出螺孔外，改進了直槽排屑的不足，減少了刀具磨損，提高了絲錐的耐用度和螺紋的加工質量。（3）鏟削導向部分后角。有的標準絲錐導向部分沒有后角，車孔壁產生很大摩擦，絲錐易咬死。對絲錐后角鏟削0.2-0.3mm，有較好的防止絲錐咬死作用。

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