白 潔

(中國(guó)船舶重工集團(tuán)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(guó)船舶重工集團(tuán)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(shù)控加工

1 結(jié)構(gòu)工藝性分析

該零件材料為1Cr18Ni9Ti，為鍛件毛坯，零件結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 零件結(jié)構(gòu)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(shí)不容易斷屑，但導(dǎo)熱性能差，易產(chǎn)生粘刀現(xiàn)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(shí)切削力控制不好就容易折斷，從而造成整個(gè)零件的報(bào)廢；同時(shí)，由于是在圓周表面鉆孔，鉆頭不易定心，易引偏鉆頭而產(chǎn)生折斷。小孔位置度容易受分度誤差的影響。

2 設(shè)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(lái)采用本單位1臺(tái)Heckert CW630臥式加工中心進(jìn)行加工，該設(shè)備剛度好，重復(fù)定位精度高(可達(dá)0.01 mm)，工作行程與所加工零件尺寸匹配。B軸工作臺(tái)為分度盤結(jié)構(gòu)，自動(dòng)定位整數(shù)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(gè)孔，是整數(shù)分度，但相鄰一排孔與該排孔交錯(cuò)分布，必定出現(xiàn)1.5°分度，而機(jī)床只能整數(shù)分度，為此設(shè)計(jì)了1個(gè)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(gè)孔。利用孔1和孔2的交替使用，即可實(shí)現(xiàn)圓周上1.5°的分度。

加工1Cr18Ni9Ti時(shí)一般選用高速鋼刀具進(jìn)行切削，由于加工精度要求較高，經(jīng)過(guò)多次對(duì)比試驗(yàn)，采用中心鉆預(yù)鉆→麻花鉆鉆孔→鉸刀鉸孔的方法加工小孔[1]，并用乳化液進(jìn)行冷卻。

3 鉆頭角度和數(shù)控程序的優(yōu)化

實(shí)際加工過(guò)程中，刀具容易出現(xiàn)磨損和折斷，結(jié)合加工情況分析其原因發(fā)現(xiàn)，在充分冷卻和使用推薦切削參數(shù)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(zhì)決定了鉆頭在將要鉆通時(shí)會(huì)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(dòng)，直到其失去強(qiáng)度突然撕裂，而鉆頭肩處此時(shí)會(huì)形成A、B 2個(gè)小區(qū)，硬化皮撕裂的瞬間，鉆頭軸向力驟然減小，而此時(shí)鉆肩處受圓柱內(nèi)壁曲率影響會(huì)形成一斷續(xù)切削區(qū)，隨著鉆頭軸向力的突然釋放，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)向前的“彈性伸長(zhǎng)”，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(guò)上述分析，改進(jìn)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(zhǎng)度，以改善刀刃的切削受力狀況[3]；其次，在程序設(shè)計(jì)方面，優(yōu)化程序結(jié)構(gòu)及走刀速度，使鉆頭在從將要鉆通到完全鉆通這一過(guò)程中形成一個(gè)減速進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，并使鉆頭及時(shí)退屑和冷卻。程序運(yùn)行的流程框圖如圖4所示。

圖4 程序流程框圖

優(yōu)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(shí)沿軸向進(jìn)給量隨孔深逐漸遞減，從而將切削力突變對(duì)鉆頭的影響因素減到最小。

4 結(jié)語(yǔ)

[1] 蔡復(fù)之，楊俊功.實(shí)用數(shù)控加工技術(shù)[M].北京：兵器工業(yè)出版社，1995.

[2] 許香谷,肖詩(shī)綱.金屬切削原理與刀具[M].重慶：重慶大學(xué)出版社,1994.

[3] 任兆應(yīng),張維紀(jì).實(shí)用鉆孔技術(shù)[M].北京：金盾出版社,1997.

責(zé)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(jī)械制造工藝和生產(chǎn)管理等方面的研究。

2014-12-26