奧氏體不銹鋼高精度小孔的加工

白 潔

(中國船舶重工集團公司第七一三研究所，河南 鄭州 450015)

奧氏體不銹鋼高精度小孔的加工

白 潔

(中國船舶重工集團公司第七一三研究所，河南 鄭州 450015)

高精度；小孔；奧氏體不銹鋼；數控加工

1 結構工藝性分析

該零件材料為1Cr18Ni9Ti，為鍛件毛坯，零件結構如圖1所示。

圖1 零件結構示意圖

1Cr18Ni9Ti是一種具有良好塑性和韌度的奧氏體不銹鋼，切削時不容易斷屑，但導熱性能差，易產生粘刀現象，既影響表面粗糙度，也影響排屑。需加工的小孔直徑只有2 mm，所用的刀具直徑小，不易刃磨，剛度差，加工時切削力控制不好就容易折斷，從而造成整個零件的報廢；同時，由于是在圓周表面鉆孔，鉆頭不易定心，易引偏鉆頭而產生折斷。小孔位置度容易受分度誤差的影響。

2 設備、工裝及刀具的選擇

一開始在搖臂鉆床上用分度頭手搖加工，這種方法不但效率低，而且孔的位置度、尺寸精度和表面粗糙度均較難保證。后來采用本單位1臺Heckert CW630臥式加工中心進行加工，該設備剛度好，重復定位精度高(可達0.01 mm)，工作行程與所加工零件尺寸匹配。B軸工作臺為分度盤結構，自動定位整數分度(最小為1°)。

圖2 工裝示意圖

零件同一排圓周上分布著120個孔，是整數分度，但相鄰一排孔與該排孔交錯分布，必定出現1.5°分度，而機床只能整數分度，為此設計了1個分度用工裝，如圖2所示。利用零件法蘭處的16-φ14孔作為定位孔，在分度盤上鉆出2-φ14夾角為10.5°的2個孔。利用孔1和孔2的交替使用，即可實現圓周上1.5°的分度。

加工1Cr18Ni9Ti時一般選用高速鋼刀具進行切削，由于加工精度要求較高，經過多次對比試驗，采用中心鉆預鉆→麻花鉆鉆孔→鉸刀鉸孔的方法加工小孔[1]，并用乳化液進行冷卻。

3 鉆頭角度和數控程序的優化

實際加工過程中，刀具容易出現磨損和折斷，結合加工情況分析其原因發現，在充分冷卻和使用推薦切削參數的情況下，切削力突變是鉆頭磨損及折斷的主要原因。如圖3所示，由于1Cr18Ni9Ti的材料性質決定了鉆頭在將要鉆通時會形成薄薄的韌度較好的硬化皮，硬化皮隨鉆頭穿透工件從而跟著移動，直到其失去強度突然撕裂，而鉆頭肩處此時會形成A、B 2個小區，硬化皮撕裂的瞬間，鉆頭軸向力驟然減小，而此時鉆肩處受圓柱內壁曲率影響會形成一斷續切削區，隨著鉆頭軸向力的突然釋放，會產生一個向前的“彈性伸長”，使鉆頭吃刀突然加大，鉆頭受力不均而引起折斷[2]。

圖3 鉆頭加工示意圖

通過上述分析，改進了加工工藝，首先，將鉆頭頂角由118°修磨成125°左右，縮短了主切削刃的長度，以改善刀刃的切削受力狀況[3]；其次，在程序設計方面，優化程序結構及走刀速度，使鉆頭在從將要鉆通到完全鉆通這一過程中形成一個減速進給運動，并使鉆頭及時退屑和冷卻。程序運行的流程框圖如圖4所示。

圖4 程序流程框圖

優化后的程序代碼如下。

%MPF

N0300 R911=-3 R912=357

N0305 R911= R911+3

N0310 G B= R911

N0315 G X0 Y-110

N0320 Z5

R0=1 R1=2 R2=-6 R3=-7 R4=1 R5=1 R10=5 R11=0-3 L83 P1F20.

R0=1 R1=2 R2=-7 R3=-8 R4=1 R5=1 R10=5 R11=0-3 L83 P1F15.

R0=1 R1=2 R2=-8 R3=-9 R4=1 R5=1 R10=5 R11=0-3 L83 P1F12.

R0=1 R1=2 R2=-9 R3=-10 R4=1 R5=1 R10=5 R11=0-3 L83 P1F10.

R0=1 R1=2 R2=-10 R3=-11 R4=1 R5=1 R10=5 R11=0-3 L83 P1F10.

N0345 @121 R911 R912 K-305

N0350 G Z200

N0355 M30

修改后，使接近鉆透時沿軸向進給量隨孔深逐漸遞減，從而將切削力突變對鉆頭的影響因素減到最小。

4 結語

[1] 蔡復之，楊俊功.實用數控加工技術[M].北京：兵器工業出版社，1995.

[2] 許香谷,肖詩綱.金屬切削原理與刀具[M].重慶：重慶大學出版社,1994.

[3] 任兆應,張維紀.實用鉆孔技術[M].北京：金盾出版社,1997.

責任編輯李思文

MenufacureofHighPrecisionLittleHolesofAusteniticStainlessSteel

BAI Jie

(The 713thInstitute, China Shipbuilding Industry Corporation, Zhengzhou 450015, China)

high precision, little holes, austenitic stainless steel, NC manufacturing

TG 44

：A

白潔(1971-)，男，碩士，主要從事機械制造工藝和生產管理等方面的研究。

2014-12-26