探究不銹鋼細長軸的加工工藝

孫培軍

（江西有色地質測試研究院，江西 南昌 330201）

在軸類零件中，如果零件徐長度大于直徑20，便是細長軸。一般會通過磨削、車削等手段，對細長軸實施加工。該類型零件，施工難度相對較大，在加工時很容易會因為零件剛性較差，而導致其出現腰鼓形、彎曲以及錐度等問題，需要采用有效手段與工藝，對細長軸加工質量進行保證。為對不銹鋼細長軸加工展開進一步研究，在此將以XBXB150攪拌槽細長軸為例，展開相應討論。

1 工程實例

本次加工對象為XB150攪拌槽主軸，該主軸是較為典型的不銹鋼細長軸。通過對XB系列礦用攪拌槽的分析可以發現，該系列機械攪拌槽主要適用于各種礦降攪拌施工，會在選礦工藝流程內浮選或重選前礦漿攪拌中發揮出極大的作用，能夠實現礦漿與選礦藥劑的充分融合，同時該攪拌槽還可用于其他非金屬礦漿攪拌。在整體設備中，攪拌槽細長軸與整體設備運行有密切關聯，會對設備使用效果形成直接影響，保證細長軸加工工藝有效性顯得極為重要。

圖1 XB150攪拌槽細長軸結構示意圖

2 加工難點

本次加工難點主要體現在兩個方面：

（1）不銹鋼材料方面。第一，不銹鋼韌性較強，材料硬度、高溫強度相對較高，在進行切削時，切離施工難度較大，可能會因為材料加工硬化趨勢強以及粘附性等特點，使刀具出現嚴重磨損狀況；第二，材料導熱率低、切削熱傳散較慢等特點，會直接加劇零件在加工過程中出現熱脹的可能性。同時在零件兩端受到夾頂阻礙時，會致使零件出現嚴重彎曲變形狀況。

（2）細長軸加工方面。①與普通軸類零件相比，細長軸具有長度過長、剛性較差等方面的特性，由于受到零件自身切削力、自重力與離心力的作用，在加工時很容易會出現振動、彎曲以及變形等狀況；②細長軸熱擴散性能較低，在車削過程中很容易會出現線膨脹系數過大的問題，會使軸向出現延長狀況，加劇變形問題產生可能性，進而影響工件剛度；③因為細長軸長度過長，在實施一次走刀時需要消耗大量時間，很容易會出現刀具磨損的問題，會對整體零件加工質量形成影響，需要引起足夠重視。

3 加工工藝

為有效克服各項加工難點與問題，加工管理部門需要制定出適合的方式對細長軸進行加工，以對最終細長軸加工質量進行保證。

3.1 刀具材料

為降低不銹鋼材料影響，確保刀具使用可以始終保持在合理狀態范圍內，加工人員需要對刀具材料展開科學選擇。要盡量選擇抗熱振動強、耐磨性好以及熱硬性高的材料，以防在加工時，因為刀具材料問題造成細長軸加工出現狀況。建議選用YN05、YN10以及YM10等，作為刀具材料。其中YN05耐磨性、硬度優勢較為突出，耐磨性與陶瓷較為相似；而YM10、YN10抗粘結性以及耐高溫性較為理想，較為適合表面粗糙度小的細長軸加工[1]。

3.2 幾何參數

高質量的刀具幾何參數選擇，也是保證細長軸加工質量的關鍵要素，在進行刀具幾何參數選擇時，需要做好以下幾項選擇：①斷屑槽。為保證切削斷屑質量，可通過機夾雙層刀片斷屑臺實施斷屑處理，運用此種方式可實現對刀具的充分利用，降低斷屑施工對刀具強度的影響，從而提升刀具刃磨輔助施工整體效率；②刀尖圓弧半徑、主偏角以及刃傾角。技術人員要按照細長軸軸徑向力特征，實施科學選擇；③副偏角、后角。在實施粗加工時，需要選擇角度偏大的副偏角與后角，而在進行精加工時，要選擇角度偏小的副偏角與后角；④前刀面、前角。應選擇300-350范圍內的大前角，并要在保證刀刃強度的基礎上，對刀刃鋒利度進行提升，做好切削力管控，以對工件變形、加工硬化問題形成有效管控；⑤精車刀幾何角度。在對精車刀幾何角度進行選擇時，應保證刀刃鋒利程度，確保小負倒棱與大前角配合程度，做好工件塑性變形控制，減小徑向切削力對工件的影響程度，需要將修光刃、較小副偏角控制在0.5-1.0毫米之間，以為細長軸表面加工質量提供可靠保障；⑤粗車刀幾何角度。在進行相應參數選擇時，應保證前角角度在200-250之間，確保車刀可以真正達到切削輕快以及切削力小等標準，要將刀尖圓弧半徑與較大主偏角有機結合起來，降低徑向切削力，以對工件彎曲問題形成有效規避[2]。

3.3 運用冷卻液實施工件強制冷卻

由于不銹鋼線膨脹系數相對較大，在進行車削施工時也可能會因為切削熱受到影響，所以需要通過強制冷卻手段，降低整體施工熱量，做好刀具切削刃、切削區降溫，一般技術人員會運用冷卻液，達到這一處理效果。冷卻劑的應用不僅可以達到良好降溫效果，同時還可以起到較為突出的潤滑作用，整體加工摩擦力會得到有效控制，加工材料物理性能也會得到切實優化。在冷卻液潤滑功能的作用下，切削力會下降到15-30%之間，會削弱細長軸零件彎曲變形可能性[3]。需要注意的是，需在實施刀具切削之前，對硬質合金刀具展開冷卻處理，以防冷卻處理過晚，使刀削施工受到影響，進而造成硬質合金刀片開裂問題。同時工件測量操作需在充分冷卻后展開，以對測量誤差形成有效控制。

3.4 控制切削用量

為保證細長軸加工質量，確保切削用量合理性，技術人員在對細長軸實施加工時，還要對細長軸切削用量實施有效控制。由于在工藝系統剛度確定后，切削熱、切削力會隨之切削深度增加而增加，會直接增加細長軸受熱、受力，所以需要盡量降低切削深度。同時還需對切削加工速度展開管控，要保證切削過程平穩程度，確保切削速度可以被合理范圍內，從而實現對細長軸加工的有效管控。

3.5 其他輔助

①需要運用長方形家寬度刀架與三爪，以對工件剛性進行提升；②需對左偏刀展開科學運用，要在切削出現反向走向時，對工件實施一定拉力，以對工件彎曲變形問題形成有效控制；③通過對活絡夾緊裝置的合理運用，降低熱膨脹作用影響，有效消除工件彎曲變形問題，并要運用該裝置與左偏刀相結合的方式，使工件生成軸向拉力，以對工件熱彎曲變形進行抵消，保證整體工件加工質量；④運用極壓乳化液對切削加工實施輔助；⑤運用油石對刀面展開修磨處理，保證刀面表面粗糙度可以被控制在合理范圍內[4]。

4 結束語

由于每種細長軸在參數、加工要求以及加工原則等方面都存在一定差異，所以本文所述加工工藝未必適合所有不銹鋼細長軸加工，有關企業在進行細長軸加工時，要按照零件加工具體要求與標準等內容，挑選出最為適合的加工處理方案，做好刀具材料以及幾何參數選擇，并要在各種有效措施輔助下，高質量展開零件加工，克服各種加工難關，從而實現最佳零件加工模式，確保不銹鋼細長軸零件可以在相應機械設備中發揮出更大的作用與效能。