某難加工材料的孔加工刀具及工藝改進(jìn)

摘要：隨著社會經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展以及城市化建設(shè)的持續(xù)深入，社會已經(jīng)進(jìn)入到了全新的發(fā)展階段當(dāng)中，而在機械加工領(lǐng)域當(dāng)中，對于部分難加工材料進(jìn)行高效處理始終都是阻礙其發(fā)展的關(guān)鍵所在，如果仍舊采用傳統(tǒng)的加工工藝以及孔加工刀具，不僅很難有效提升難加工材料的加工效率以及加工質(zhì)量，也無法滿足社會高速發(fā)展提出的基本需求，這就需要進(jìn)一步探尋全新的孔加工刀具，并展開必要的工藝優(yōu)化，以此來確保難加工材料的整體加工水平能夠穩(wěn)步提升。因此，文章首先對難加工材料的孔加工刀具改進(jìn)展開深入分析;在此基礎(chǔ)上，提出難加工材料的具體工藝優(yōu)化措施。

關(guān)鍵詞：難加工材料;孔加工刀具;工藝改進(jìn)措施

引言：在機械加工領(lǐng)域中，鈦合金或是高強鋼等難加工材料，其自身大多都具備著強度高、抗氧化以及抗腐蝕等多種特點，這也使得這部分材料被廣泛應(yīng)用在軍事領(lǐng)域以及航空航天領(lǐng)域當(dāng)中。然而，在滿足其高性能使用需求的同時，由于這些材料的難加工性，也會對刀具產(chǎn)生較為嚴(yán)重的磨損，不僅會逐步降低刀具的使用壽命，還會導(dǎo)致切削區(qū)的整體溫度維持在較高的水平中，工件的加工質(zhì)量也會受到較為嚴(yán)重的影響，特別是那些對精密度要求較高的高端結(jié)構(gòu)部件，表面的加工質(zhì)量更是會直接影響到部件的可靠性。因此，這就需要積極探尋全新的孔加工刀具以及工藝手段，盡量采取綠色切削技術(shù)以及高效加工工藝，以此來更好的代替?zhèn)鹘y(tǒng)的加工方式。

一、難加工材料的孔加工刀具改進(jìn)

在對難加工材料展開加工的過程中，應(yīng)當(dāng)根據(jù)實際情況來設(shè)計出具備著實用性特征的孔加工刀具，首先，應(yīng)當(dāng)確保兩塊機夾硬質(zhì)合金刀具保持在180°，并安裝在空心圓柱的刀桿部位，同時，兩塊合金刀具都擁有著主切削刃以及副切削刃，并且主副切削刃都處在圓柱的端面方向上，其中處在外圓柱面方向上的刀片被稱之為外刀片，而在內(nèi)圓柱面方向的切削刃則被稱為內(nèi)刀片，在對難加工材料進(jìn)行加工時，內(nèi)外刀片可以同時進(jìn)行切削，直接在材料當(dāng)中切削出對應(yīng)的環(huán)形槽，去除中間的材料，從而形成通孔;其次，應(yīng)當(dāng)采取綠色切削技術(shù)，不采用切削液來進(jìn)行難加工材料的切削，由于干式切削方式當(dāng)中不采用切削液，這也使得整體機床的結(jié)構(gòu)相對較為簡單，具備著較高的環(huán)保性，可以采取調(diào)整切削速度的方式，對難加工材料表面的粗糙程度展開必要的完善優(yōu)化，其對于加工硬化程度以及參與應(yīng)力也起到了良好的改善效果，然而，由于其中沒有采取切削液，缺少潤滑以及冷卻處理，整體切削溫度就會維持在較高的水平上，不利于提升表面加工質(zhì)量。而低溫切削技術(shù)，則是在難加工材料的實際加工過程當(dāng)中，添加必要的冷源來有效降低加工區(qū)域的整體溫度，而局部深冷能夠促進(jìn)難加工材料冷脆性的提升，更好的提升切削分離效率，達(dá)到優(yōu)化加工質(zhì)量的主要目的;最后，還可以采用微量潤滑切削的方式，這種微量潤滑技術(shù)，主要就是將壓縮氣體與少量切削液加以混合處理過后，采取噴霧的方式來將其轉(zhuǎn)化為微米級別的液滴油霧，進(jìn)一步噴射到加工區(qū)當(dāng)中，以此來實現(xiàn)加工面以及刀具的潤滑處理。在近年來的發(fā)展進(jìn)程中，國內(nèi)以及國外的學(xué)者對于MQL技術(shù)的潤滑機理、工藝參數(shù)優(yōu)化以及各種難加工材料的基本加工性能等方面都展開了深入研究，并且在大量的實驗中可以明顯看出，MQL技術(shù)具備著切削液整體用量比較少、降低刀具磨損以及切削力強等多種優(yōu)勢，而在一些特殊的情況下，MQL技術(shù)則存在著冷卻性能較低以及潤滑失效等多種問題。因此，這就需要將MQL技術(shù)與低溫切削之間具備的優(yōu)勢有效結(jié)合在一起，在保證其具備著良好冷卻性能的同時，也能夠高效發(fā)揮出潤滑劑所具備的潤滑特性，對加工材料的基本加工狀態(tài)進(jìn)行全面的改善優(yōu)化[1]。

二、難加工材料的具體工藝優(yōu)化措施

（一）設(shè)備的選用

為了更好的均勻車間各個單元內(nèi)部的基本生產(chǎn)負(fù)荷，就應(yīng)當(dāng)對外殼內(nèi)孔加工所使用的設(shè)備進(jìn)行必要的優(yōu)化處理，使其能夠從原本的臥式數(shù)控車床進(jìn)一步調(diào)整為DMG DMU60數(shù)控銑加工中心，這樣不僅能夠有效降低難加工材料加工過程中，各大車加工單元的基本負(fù)擔(dān)，還可以更好的滿足新型刀具所提出的基本內(nèi)冷需求，防止因自重或是刀具裝夾等因素而引發(fā)刀具中心與主軸回轉(zhuǎn)軸線之間出現(xiàn)偏離，降低刀具振動等問題的發(fā)生幾率。對于骨架零件來說，應(yīng)當(dāng)保證來料過后的內(nèi)孔成型加工以及外圓粗加工能夠在一次裝夾中有效完成，為了提高加工質(zhì)量以及工藝流程的精簡程度，骨架內(nèi)孔加工就應(yīng)當(dāng)采用哈挺Quest8/51數(shù)控工車床來進(jìn)行操作，這樣即便是在其中產(chǎn)生了刀具震顫問題，也可以采取后續(xù)裝夾的方式來進(jìn)行科學(xué)合理的優(yōu)化[2]。

（二）優(yōu)化主要的切削參數(shù)

在難加工材料工藝優(yōu)化的過程中，在保證加工效率以及加工質(zhì)量不受影響的前提下，就應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步控制成本，在可換刀頭的使用壽命接近極限時，或是孔壁質(zhì)量出現(xiàn)下降時，就可以在同一個設(shè)備中增加精鉸工步去除高點，而由于去量相對較少，單邊大多小于等于0.01mm，使得鉸刀的磨損速度不斷降低，在加工了多個批次的材料過后仍舊無需刃磨，通過這種方式大約可以提升刀頭20%左右的使用壽命。而骨架內(nèi)孔加工，由于其是在哈挺Quest8/51臥式數(shù)控機床當(dāng)中所展開的，就應(yīng)當(dāng)采用液壓主軸裝夾，確保刀具可以穩(wěn)定固定在刀盤架部位，在加工過程中可以通過孔壁粗糙程度以及切削噪音，來判斷相應(yīng)的切削參數(shù)是否符合標(biāo)準(zhǔn)。而在薄壁深孔零件裝夾變形仿真控制的研究過程當(dāng)中，由于骨架在實際加工階段中出現(xiàn)了刀具震顫以及裝夾變形等不利因素，就應(yīng)當(dāng)對這方面內(nèi)容展開深入研究，具體內(nèi)容就在于零件裝夾變形仿真研究、變形控制研究以及裝夾方式優(yōu)化等多方面內(nèi)容，而Quest8/51的主軸夾持力，如果能夠穩(wěn)定在890-4450N之間，就可以通過建立有限元仿真模型并進(jìn)行準(zhǔn)確計算，就可以對部分徑向收縮變形量以及軸向影響長度的具體范圍加以判斷，以此來找尋出最為科學(xué)合理的夾持部位。而為了保證難加工材料在實際切削加工過程當(dāng)中，能夠保持基本的穩(wěn)固性，通常都會采用1800N以上的力來進(jìn)行夾持，可以利用ANSYS有限元仿真軟件來實現(xiàn)對于夾持受力的建模，進(jìn)一步模擬出車床主軸在1800N加持力的影響下，棒材30mm長度的鎖緊狀態(tài)，而在棒料模型建立完畢后，則要對模型的表面部位展開準(zhǔn)確判斷，而在對邊界條件展開設(shè)置的過程中，應(yīng)當(dāng)根據(jù)接觸面積將1800N力轉(zhuǎn)換為壓強，從而實現(xiàn)靜態(tài)的結(jié)構(gòu)模式[3]。

結(jié)論：在當(dāng)前的社會環(huán)境中，各行各業(yè)都已經(jīng)得到了較為全面的發(fā)展優(yōu)化，而為了更好的促進(jìn)機械加工行業(yè)的穩(wěn)步發(fā)展，就必須要解決其內(nèi)部難加工材料的加工問題，通過優(yōu)化孔加工刀具、切削技術(shù)以及加工工藝的方式，在根本上提升難加工材料的加工效率以及加工質(zhì)量，特別是那些對于精度要求較高的難加工材料，通過必要的工藝優(yōu)化以及技術(shù)優(yōu)化，不僅能夠更好的滿足客戶所提出的基本需求，也可以大幅度降低各類加工問題的發(fā)生幾率。

參考文獻(xiàn)：

[1]丁文鋒，李敏，李本凱，徐九華.難加工金屬材料磨削加工表面完整性研究進(jìn)展[J].航空材料學(xué)報，2021，41（04）：36-56.

[2]王文革.某難加工材料的孔加工刀具及工藝改進(jìn)[J].金屬加工（冷加工），2019（09）：62-63.

[3]雷運清.基于難加工材料鉆銑孔加工的新工藝分析[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2017（17）：57-58.

簡介：柴忠民，1982年6月出生，男，山西省運城市，職稱：工程師，大學(xué)本科，研究方向：機械設(shè)計及加工工藝改進(jìn)