無磁不銹鋼C286轉軸銑削加工問題分析及解決措施

吳申凱

（中國電子科技集團第二十一研究所，上海 200233）

無磁不銹鋼C286轉軸銑削加工問題分析及解決措施

吳申凱

（中國電子科技集團第二十一研究所，上海 200233）

在試制C286材料轉軸鍵槽的過程中，暴露出此材料難以銑削，刀具磨損快，形位公差難以保證等問題。本篇文章針對銑工序中出現的加工問題，提出了相應的解決措施，保證了本工序所要求的零件尺寸精度要求，并提高了生產效率。

C286；轉軸銑削；加工方案

0 引言

圖1為所要加工的轉軸零件結構簡圖，銑工序要求在￠40外圓上加工出兩條180度對稱的深4、寬60-0.02、長85的鍵槽，鍵槽位置度要求為與軸線對稱度0.02。本文就該零件在加工中心機床上實現高精度、高效、批量穩定加工所采取的加工方案中的具體措施進行探討。

圖1 轉軸結構簡圖

1 C286材料性能分析

無磁不銹鋼有的優點很多，比如說導磁率較低，強度高，耐腐蝕和抗氧化。在時效處理后其抗拉強度為1150以上，而屈服強度為900以上，延長率為10%，機械性能遠遠強于1Cr18Ni9Ti不銹鋼，1Cr18Ni9Ti其抗拉強度為550以上，而屈服強度為200以上，延長率為40%。由于C286的突出性能被用于航天、航空等行業。但也由于它的硬度高等特點也給機械加工方面帶來了一系列的影響，所以我們必須要認清楚它存在的問題是什么，然后再進行針對性的解決，這樣就可以為以后更好的使用提供理論基礎。

2 異常問題及解決方案

2.1 粗銑時銑刀磨損快

2.1.1 異常問題

粗銑方案為5毫米涂層硬質合金立銑刀加工6毫米槽至5.8寬，切削參數為：主軸轉速N=1500r/ min，進給速度F為60mm/min，深1mm。加工后，檢查刀具，刀尖易磨損嚴重，已切削部分的側刃刃口已崩壞，導致加工時道具擠壓工件造成震動和刀具與零件摩擦產生的熱量多引起過多的殘余應力使轉軸鍵槽加工處外圓變形跳動大于圖紙要求，并且未加工完工件刀具需要更換，降低了生產效率增加了加工成本。

2.1.2 解決方案

在機床、刀具和切削液不改變的情況下，經過多次刀具加工參數的試驗，選取效率和質量相對平衡的切削參數。使用層切法每次走刀切削深度為0.1mm，這樣有利于散熱降低切削溫度，刀具加工時才會振動小，減少磨損速度，進給速度f改為600mm/min，主軸轉速S設為2500r/min。加工中Z軸方向反復出現有相同軌跡的走刀路線分行反復走刀，深4mm加上磨余量0.3mm，每層切深0.1需要走43次，采用子程序比較方便，就不需要操作人員重復在主程序里重復輸入加工軌跡。

程序如下:

O0001（主程序）

T1M6;

G90G54X-3.Y0M3S2500A0;

G43Z20.3H1M8;

M98P0002L43;

G90G0Z50.;

G0Z180;

G43Z20.3H1M8;

M98P0002L43;

G90G0Z50.;

M5;

M9;

M30；

O0002(子程序)

G91G0Z-0.1

G90G41G1Y-3.D2F600;

X82.5;

G3Y3.J3.;

X-5.;

G40G0Y0;

M99;

2.2 精銑時鍵槽尺寸公差超差

2.2.1 異常問題

在粗銑和精磨之后，加工鍵槽在裝夾后用百分表檢測加工表面外圓時發現外圓直線度大于0.02，這樣加工出的鍵槽的對稱度超差。

解決方案：先檢查零件發現外圓無異樣，發現中心孔有破損，判斷是之前粗銑時使轉軸震動與頂針摩擦造成，所以需要添加研磨中心孔的工序。研磨后，在機床上用百分表檢查轉軸￠40外圓直線度在0.005左右，是卡盤，頂針與機床精度的原因，圖紙要求鍵槽對稱度0.02，所以誤差可以接受。

2.2.2 異常問題

解決方案：雖然上步粗加工時只留了0.2的余量，但是由于C286材料硬精銑時刀具發生讓刀現象，鍵槽加工屬于對稱銑削兩側面一邊為順銑，另一邊為逆銑，如圖2所示。

順銑一側的表面粗糙度相對于逆銑一側的表面粗糙度好，而且逆銑一側發生了讓刀，所以鍵槽中心偏向順銑一側。

針對這情況增加一把5mm半精銑刀，去除之前產生的變形余量，利用設置機床刀具補償，將鍵槽寬度尺寸加工到5.96mm，因為單邊切削余量大約0.1，讓刀量一般不會大于0.02，所以半精加工到比最終尺寸的下偏差小0.02，就是足夠待加工尺寸余量了，而且6mm精銑刀的切削量少最終精加工時可以避免讓刀。在6mm銑刀加工前用百分表檢查轉軸外圓中心和鍵槽中心，如果有偏差，在機床坐標系中修改零件中心坐標。修改后直接用6mm銑刀精加工，加工后用專用塞規檢測寬度尺寸，用專用對稱度檢測工具檢測鍵槽對稱度。半精加工切削參數為主軸轉速S1500，進給量F150；精加工切削參數為主軸轉 速S1500，進給量F120。

圖2 對稱銑削鍵槽

2.2.3 異常問題

卡盤夾持的轉軸外圓，由于為了加工時避免夾持端外圓與加工處外圓不同心，所以沒有在卡盤上加銅皮保護轉軸外圓，而留下夾持痕跡。

解決方案，在夾持外圓留0.2的精磨余量待鍵槽加工完，在磨床上加工。

3 工藝流程安排

綜上所述，無磁不銹鋼轉軸零件工藝的流程設計如下：粗車→固溶→半精車→時效去應力→研磨中心孔→精車→粗磨→粗銑→研磨→精磨→精銑→精磨。

4 結語

經過以上的分析和解決方案的落實，無磁不銹鋼轉軸小批量試制得以完成，在質量方面達到圖紙要求，在加工效率與刀具使用成本方面也取得了良好的效果。在今后的工作中將繼續總結與改進，逐步提高此類產品的經濟性。

[1]鄭修本.機械制造工藝學[M].機械工業出版社，2004.

[2]譚永剛，陳江進.數控加工工藝[M].國防工業出版社，2009.

TG54

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1671-0711（2016）11（上）-0067-02