低合金鋼7 倍徑環槽精銑加工方案

◎李曉斌 段君吉

（作者單位：1.一重集團大連核電石化有限公司；2.松下制冷（大連）有限公司）

一、引言

在實際生產過程中，筆者遇到了直徑為φ314mm/φ338mm 深84mm 的環槽，詳見下圖。要求表面粗糙度Ra6.3，數量為8 個，材質為低合金鋼。

按照一般規定，孔深L 與孔徑d0 之比大于5（L/d0＞5）的孔即為深孔。該槽寬12mm，深度84mm，槽寬與槽深之比達到7，所以，筆者需要解決的是深槽難加工問題。

二、工藝分析

1.工件分析。

工件是外徑φ5400mm 高度1500mm的柱體，環槽沿柱體圓周分部，材質為Q345，經分析可以看出：1）工件剛性良好，不存在導致震動的薄壁結構；2）工件裝夾方便，不存在加工過程中失穩風險；3）工件不是圍繞回轉中心對稱旋轉結構，加工過程中，工件無法實現旋轉運動。4）工件環槽數量是8 個，屬于小批生產，為了滿足尺寸要求，需要設計專用刀具進行加工。

2.刀具系統選擇。

（1）刀具設計。

在選擇完環槽銑刀加工方式后，我們根據加工工藝要求，提出了環槽銑刀的設計方案共計兩款刀具：多齒環槽銑刀及雙齒環槽銑刀，詳見下圖下表。

（2）工藝步驟分析。

1.多齒環槽刀加工工步：第1 步：在其中6 個刀體上裝6 個3mm 寬的90°切刀片，加工環槽至φ314.6/φ337.4，單邊均留量0.3mm；第2 步：在另外兩個刀體上裝2個直徑為12mm 的整體圓刀片，加工環槽至φ314/φ338 符圖，底部R6 圓弧符圖；切削過程中使用外部冷卻。

2.兩齒環槽刀加工工步：第1 步：裝2個整體三角刀片， 加工環槽至φ315.86/φ336.14，單邊均留量0.93mm；第2 步：內外各裝1 個方刀片，加工環槽至φ314/φ338 符圖；第3 步：裝直徑為12mm 的2 個標準整體圓刀片加工底部R6 圓弧符圖；每步均需更換刀夾，加工時采用內部冷卻方式。

（3）關鍵因素。

影響環槽加工尺寸精度及表面粗糙的關鍵因素包括：

1）確保加工過程穩定，優先選擇刀具剛性好或帶有抗震的刀具設計；

2）應優先選擇正前角的刀片，并且刀片應具有優良的耐磨性和強度。

3）環槽表面質量要求較高，為了保護已加工面，應選擇前排屑刀具系統。

4）應控制切削溫度，能進行充分的冷卻。

通過上述綜合分析，最終我們采用了兩齒環槽銑刀進行環槽的加工。

三、切削試驗

為了驗證刀具設計是否合理及加工工藝是否滿足產品要求，需進行切削試驗。

1.刀具準備。

根據工藝要求，定制了兩齒環槽刀具系統以提供穩定切削過程，詳見下圖下表

表：兩齒環槽刀具系統3.2 加工過程

1.粗加工。

粗加工在保證加工穩定性的前提下，盡量多去除工件余量，同時為半精加工及精加工切削提供數據依據。

2.半精加工。

半精加工的作用主要是為了修整內、外環槽面。切削參數為：n=40 f=12，加工時工件振動較小，能自行斷屑，成螺旋狀切屑，長度150mm 左右，加工狀態穩定，可達Ra6.3。

3.精加工。

該刀具的設計理念為內、外環面的精加工與底面圓弧面的粗、精加工同時進行。

切削參數如下：精加工內、外環槽面：n=48 f=10.5（兩片圓刀片）；底面圓弧面粗加工：n=40 f=1；底面圓弧面精加工：

注：精加工圓弧底弧面：經過多組試驗，由于圓刀片切削刃較長，切削面積大，加工出來的切屑寬，不易斷屑，斷屑很大一部分靠撕扯斷裂，排屑困難，夾屑嚴重。為了減小切削面積，達到分屑的目的，將圓刀片進行改制（如下圖）后先粗加工環槽底面，待圓弧底面粗加工完成后，將內、外環槽面與圓弧底面同時精加工（如下圖）。

四、結論

通過試驗驗證了7 倍徑環槽精銑加工方案的可行性，希望能讓讀者對寬深比較大的環槽加工精銑方案有初步的了解或者啟發，提供一種解決思路。