不銹鋼鉸削加工工藝性能的分析

王士良

摘要：本文介紹了不銹鋼鉸削加工工藝性能的特點(diǎn)和使用時(shí)容易出現(xiàn)的不良現(xiàn)象及原因，提出完善鉸削加工工藝性能的措施。結(jié)合鉸削加工工藝的實(shí)際使用情況，指出不銹鋼在鉸削加工中合理的鉸削加工工藝，進(jìn)一步提高加工準(zhǔn)確性和綜合性能。

關(guān)鍵詞：不銹鋼;鉸削加工;工藝性能;分析

前言

不銹鋼材料本身具備良好的化學(xué)穩(wěn)定性和抗腐蝕性，在外界物質(zhì)的影響下也會(huì)體現(xiàn)出一定的自我保護(hù)能力，較強(qiáng)的強(qiáng)度使不銹鋼材料大量應(yīng)用在化工、建筑等領(lǐng)域中。但是不銹鋼中含有大量的合金元素，在對(duì)材料進(jìn)行鉸削加工時(shí)，這些內(nèi)部的合金元素會(huì)提高不銹鋼材料的韌性、塑性變形、熱強(qiáng)度，加工出現(xiàn)嚴(yán)重的硬化現(xiàn)象，大大提高了鉸削加工的難度。不銹鋼材料自身會(huì)產(chǎn)生大量的鉸削熱，破壞自身的結(jié)構(gòu)，對(duì)鉸削加工的刀具來(lái)說(shuō)也會(huì)加大道具磨損的情況。基于此，在對(duì)不銹鋼材料進(jìn)行鉸削加工時(shí)，需要結(jié)合材料的綜合性能指標(biāo)，確定合理的鉸削加工工藝模式，使鉸削加工工藝可以簡(jiǎn)化難加工材料的加工流程。

1.不銹鋼鉸削加工工藝性能特點(diǎn)

1.1加工硬化嚴(yán)重

在對(duì)不銹鋼材料進(jìn)行鉸削加工時(shí)，奧氏體和奧氏體+鐵素體的不銹鋼材料的加工硬化現(xiàn)象最為突出，加工難度也越大，奧氏體不銹鋼硬化后的強(qiáng)度為1470-1960MPa，隨著加工工藝性能的改變，強(qiáng)度也會(huì)隨著改變，如果強(qiáng)度處于提高的狀態(tài)，不銹鋼材料的屈服極限也會(huì)升高。但是，退火狀態(tài)下的奧氏體不銹鋼材料的屈服極限不會(huì)超過(guò)自身強(qiáng)度30%-45%，而加工硬化后達(dá)85%-95%，這就說(shuō)明，不銹鋼材料的加工硬化層深度比較深，已經(jīng)可以影響到材料的形態(tài)。不銹鋼材料在鉸削加工中會(huì)展現(xiàn)出非常大的塑性，強(qiáng)化系數(shù)也很大，但奧氏體不夠穩(wěn)定，加工形態(tài)無(wú)法有效控制，在化合物雜質(zhì)的作用下，鉸削熱的作用會(huì)直接作用在材料上，大大提高了材料硬化水平[1]。

1.2鉸削力度大

隨著不銹鋼使用范圍的擴(kuò)大，不銹鋼材料在鉸削過(guò)程中表現(xiàn)出的塑性變形能力也會(huì)提高，這時(shí)操作人員會(huì)施工會(huì)增加鉸削力，尤其是奧氏體不銹鋼材料，綜合材料的強(qiáng)度和韌性，施工的力度的伸長(zhǎng)率超過(guò)45號(hào)鋼的1.5倍以上，而不銹鋼材料出現(xiàn)的加工硬化現(xiàn)象嚴(yán)重，會(huì)增加鉸削的難度。不銹鋼材料本身指標(biāo)系數(shù)的改變，在較高熱強(qiáng)度的條件下，增大的鉸削抗力，切屑的卷曲折斷也比較困難[2]。

1.3鉸削溫度高

不銹鋼材料在鉸削時(shí)，由于刀具作用在不繡鋼材料表面時(shí)間的加長(zhǎng)，不銹鋼材料的塑性變形及與刀具間的摩擦力會(huì)加大，在鉸削操作中就會(huì)產(chǎn)生大量的鉸削熱。在不銹鋼材料導(dǎo)熱系數(shù)范圍的比較下，產(chǎn)生的鉸削熱已經(jīng)高出原件溫度的1/2-1/4，大量鉸削熱在不銹鋼材料表面的長(zhǎng)時(shí)間停留，會(huì)轉(zhuǎn)移部分鉸削熱到刀具上，降低了切屑接觸界面的性能，也阻礙了鉸削熱的消除途徑，導(dǎo)致鉸削溫度過(guò)高[3]。

2.不銹鋼鉸削加工工藝的應(yīng)用以及提高加工工藝性能的措施

2.1不銹鋼鉸削加工工藝的應(yīng)用

利用鉸刀從已加工的孔壁切除不銹鋼材料，以獲得精確的孔徑和幾何形狀以及較低的表面粗糙度的切削加工，不銹鋼鉸削加工一般在鉆孔、擴(kuò)孔或鏜孔以后進(jìn)行，用于加工精密的圓柱孔和錐孔，加工孔徑范圍一般為3～100毫米，操作人員也可以結(jié)合實(shí)際的使用需求，調(diào)節(jié)孔徑。由于鉸刀的切削刃長(zhǎng)，鉸削時(shí)各刀齒同時(shí)參加切削，這樣可以提高不銹鋼加工和生產(chǎn)的效率，實(shí)際操作時(shí)，固定不銹鋼材料，由鉸刀旋轉(zhuǎn)并向孔中作軸向進(jìn)給。在車(chē)床上鉸削時(shí)，不銹鋼要能隨著加工流程進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，鉸刀作軸向進(jìn)給，鉸削過(guò)程中，鉸刀前端的切削部分進(jìn)行切削，后面的校準(zhǔn)部分起引導(dǎo)、防振、修光和校準(zhǔn)作用。鉸孔在不銹鋼材料鉸削加工屬于二次精加工，其作用是滿(mǎn)足對(duì)孔的尺寸、形狀等要求，為了提高鉸削加工的精度，提高加工工藝的性能，操作人員必須要按照規(guī)范的行為和方法對(duì)不繡鋼材料進(jìn)行加工，利用合理的技術(shù)降低鉸削加工的難度[4]。

2.2提高不銹鋼鉸削加工工藝性能的措施

首先，根據(jù)對(duì)不銹鋼材料的分析，確定鉸削加工方案，選擇合適的刀具材料，根據(jù)鉸削加工的經(jīng)驗(yàn)，操作人員需要使用含有Co、Al等高性能的高速鋼刀具，不銹鋼材料的不同使用刀具材料也可以不同，但是要確保不會(huì)因?yàn)椴讳P鋼材料較強(qiáng)的強(qiáng)度，而破壞刀具結(jié)構(gòu)。在實(shí)際鉸削加工中，操作人員要嚴(yán)格控制鉸削加工的深度，鉸削余量不宜過(guò)大或過(guò)小，以免降低孔的精度，影響到鉸刀的使用，切削速度一般情況下會(huì)控制在小于3m/min的范圍內(nèi)。提高不銹鋼鉸削加工工藝性能最重要的環(huán)節(jié)就是改進(jìn)加工工藝，實(shí)際操作之前需要對(duì)不銹鋼工件進(jìn)行適當(dāng)熱處理，使其可以具備一定的抵抗熱度的能力，并要保持工件材質(zhì)硬度不變，針對(duì)奧氏體不銹鋼材料來(lái)說(shuō)，可在高溫下退火，通過(guò)這種途徑降低自身的切屑硬度，改善其切削加工性能。對(duì)馬氏體不銹鋼來(lái)說(shuō)，采用調(diào)質(zhì)處理的方式最合適，調(diào)質(zhì)處理可以把馬氏體不銹鋼的硬度控制在28-35HRC之間，尤其對(duì)2Cr13馬氏體不銹鋼，調(diào)質(zhì)處理后的硬度應(yīng)在28HRC以下，這種狀況下不銹鋼鉸削加工工藝性能最好[5]。

提高不銹鋼鉸削加工工藝性能還需要操作人員注意加工工序的步驟，確保每一個(gè)加工步驟的準(zhǔn)確性，防止出現(xiàn)不正規(guī)的操作，而破壞加工孔的結(jié)構(gòu)，刀具安裝要滿(mǎn)足實(shí)際加工的需求，使刀具和加工工件可以處于正確的加工位置。鉸刀必須裝正，避免加工過(guò)程中刀具的松動(dòng)對(duì)操作人員造成傷害，鉸刀軸線(xiàn)應(yīng)和工件預(yù)加工孔的軸線(xiàn)保持一致，以保證各刀齒均勻切削，提高加工工件的綜合質(zhì)量。做好充分的準(zhǔn)備之后，操作人員要注意嚴(yán)格控制鉸削的全過(guò)程，消除一切影響因素的影響，注意鉸孔的過(guò)程，對(duì)使用的刀具進(jìn)行嚴(yán)格檢查，確保刀齒的跳動(dòng)量，降低刀具受到損壞的幾率。在實(shí)際鉸削的過(guò)程中，操作人員要通過(guò)實(shí)時(shí)的監(jiān)控，注意切屑材料的形狀，如果鉸削余量小，材料會(huì)殘留一部分原件，這時(shí)需要操作人員及時(shí)調(diào)整切屑的力度，使材料的大小和形狀都得到統(tǒng)一，提高鉸削的均勻度。如果切屑材料呈現(xiàn)出條的彈簧狀，說(shuō)明施加的鉸削余量不夠大，不能滿(mǎn)足材料的尺寸要求，這時(shí)通過(guò)對(duì)針狀、碎片狀材料的測(cè)量，確定調(diào)節(jié)尺度的大小，可以進(jìn)一步提高調(diào)節(jié)的準(zhǔn)確性，防止切屑堵塞。加工過(guò)程中，操作人員還需要觀察刀齒是否有粘屑，避免孔徑超出預(yù)定的尺寸，使用硬質(zhì)合金鉸刀鉸孔時(shí)，材料會(huì)出現(xiàn)孔收縮現(xiàn)象，要設(shè)置一定的措施，防止孔的結(jié)構(gòu)變化。

3.結(jié)語(yǔ)

在上文的分析中，筆者分析了不銹鋼鉸削加工工藝性能的特點(diǎn)，進(jìn)而確定了對(duì)性能造成影響的因素，所以在實(shí)際加工的過(guò)程中，操作人員必須要深入到每一個(gè)加工環(huán)節(jié)中，才能從根本上找到影響不銹鋼鉸削加工工藝性能的因素，最終制定出更加高效的處理方法。不銹鋼鉸削加工工藝需要極其嚴(yán)格的規(guī)格控制，可見(jiàn)，細(xì)節(jié)決定了不銹鋼鉸削加工工藝性能的高低，提高加工工藝性能，基本措施就是提高操作水平。

參考文獻(xiàn)：

[1]張有為，何黎明，馬先雨，等.不銹鋼鉸削加工工藝性能的分析[J].工具技術(shù)，2010，11（14）：170-172.

[2]張世杰，高秀芝，唐力杰，等.高錳鋼鉸削加工工藝性能的分析[J].工具技術(shù)，2013，03（14）：372-374.

[3]張世杰，張志平，李德龍，等.基于不銹鋼鉸削加工工藝性能的分析[J].煤礦機(jī)械，2013，10（19）：106-108.

[4]解貝，高珊珊，高露，等.機(jī)件加工中深孔的鉸削工藝及技術(shù)分析[J].科技視界，2014，02（17）：197-217.

[5]李桂玉，宋金燕，李明宇，等.疊層復(fù)合材料鉆削加工缺陷產(chǎn)生機(jī)理及工藝參數(shù)優(yōu)化[J].山東大學(xué)學(xué)報(bào)（社會(huì)科學(xué)版），2011，04（19）：150-155.