奧氏體(tǐ)不鏽鋼(gāng)材料如1Cr18Ni9Ti是一種較為優秀的機械(xiè)材料,應用(yòng)廣泛,但其加工性能較差(chà),相對可加工性僅為0.3~0.5,薄壁不鏽(xiù)鋼套類零件更(gèng)有其加工難度,本文重在分(fèn)析車削這類零件的技術難度並提出(chū)相應的解決措(cuò)施。
1、奧氏體不鏽鋼薄壁套筒車削難度分析
1.1材料(liào)加工性能(néng)較差
雖然1Cr18Ni9Ti材料的強度和硬度不高,但塑性和韌性(xìng)高,其延伸率為40%,是45鋼的2.5倍(bèi),衝擊值是(shì)45鋼的3倍,切除材料要耗(hào)去很多的功,而這些功大(dà)多轉變為熱量。但不鏽鋼的導熱係數小,由切屑帶走熱量少,所以切削溫度高。由於切削溫度高,加上切削應力的作用,奧氏體會轉變為硬度高(gāo)的馬氏體(tǐ),加工硬化嚴重。由於不鏽鋼的韌性,切屑不易折斷,會夾在工件和刀具之間對已加工表麵形成擠(jǐ)壓,會形成你粘連,粘連嚴重時會形成積屑(xiè)瘤,直接影響已加工表麵的加(jiā)工質量,反(fǎn)過來加劇刀具的磨(mó)損。
1.2薄壁套筒加工的剛性差
如圖所示為某啤酒機企(qǐ)業生產的(de)軸承(chéng)套,外圓尺寸要求(qiú)較高(gāo),並有一(yī)定的形狀和位置精度,擬在CA6140型臥式車(chē)床上加工,由於壁(bì)厚最薄(báo)處隻有2mm,,在徑向(xiàng)裝夾力(lì)的作用下容易產(chǎn)生振動和變形,不鏽鋼切削時產(chǎn)生的切(qiē)削熱也會使工件變形,因此改進工藝路線,改變裝夾方式,形成剛性較好的工藝係統(tǒng),恰當(dāng)選擇刀具角度和(hé)合適的切削用量。
2、工藝路(lù)線
加工分為粗、半精、精加工多個階段,在半精加工工序中可以修正因粗(cū)加工引起的工件變形(xíng)。可以采用先內孔後外圓的加(jiā)工方式,粗加工時夾緊(jǐn)力、切削餘(yú)量可以大些,以提高加工效率。加工外圓時以內(nèi)孔作為定(dìng)位基準,以保證位置精度。精加工選擇恰當的切(qiē)削用量,以保證加工精度。
3、夾具的選擇與設計
先加工內孔和端麵,留較大的餘量,采用開縫套筒和特製的軟卡爪,增大接觸麵積,夾(jiá)緊力均勻分布在工件表麵以減少變形。後加(jiā)工外圓,這時壁厚會越來越小,必須改徑向夾緊為軸向加緊,同時要以內(nèi)圓為定位基準,可以采用彈性心軸裝夾。采用三(sān)個剛性瓣,其內孔尺寸公差與外圓尺寸相同,曲率半徑(jìng)也相同。在心軸上裝有錐套,擰動右螺(luó)母使其向內移動,錐套給漲瓣一個徑向漲力(lì),使工件夾緊,反方向擰動時工件鬆開。該夾具結構因為消除了徑向間隙可以提高(gāo)定位精度。
4、刀具選擇
4.1刀具材料
針對奧氏體不鏽鋼材料切削(xuē)時切削熱(rè)不易傳散、刀(dāo)具磨損大、材料有親和性等情況(kuàng),刀具(jù)材料應該具有足夠的(de)強度、硬度、韌性(xìng),高的熱硬性、化學穩定性和耐磨性。在刀具材料中,硬質合金的硬度、耐磨性均高於高速鋼,屬於廉價(jià)而實用的刀具材料,其中YG8類刀具,其導(dǎo)熱性適應性較強,可以選用,缺點在(zài)於(yú)前後角的適應範圍小。
4.2刀具幾何角度的刃磨
為了減少奧氏體不鏽鋼薄壁套的車削力、車削溫度(dù),減少振動,降低熱變形、表麵粗糙度,刀具幾何(hé)角度特別是前角、後角、主偏角、刃傾角的選擇十分關鍵。前角γ0決(jué)定著刀具的鋒利(lì)程度,不鏽(xiù)鋼塑性韌性大(dà),γ0要適當大(dà)點(diǎn),以減少切削變形與摩擦力,但γ0不能太大(dà),否則會降低刀頭強度,產生崩(bēng)刃,也(yě)使散熱條件變差(chà)。粗車γ0選為(wéi)5°,精車時20°。後角α0影響已加工麵與後麵的接觸麵積與兩者之間的摩擦(cā),因為不鏽鋼的彈性和塑性高於碳鋼,切削有振動,會使兩者之(zhī)間的接觸增大,所以α0不能小,否(fǒu)則會使摩擦產(chǎn)生的高溫集中(zhōng)在後刀麵減短刀具壽命。但又不能太大(dà),這樣也會降低刀頭強(qiáng)度,減少散熱體積。粗車α0選為(wéi)4°,精車時12°。
主偏角(jiǎo)Kr的改變主切削刃的受力分配、導熱能力、切削層的厚度(dù)等,減少主偏角會使背向力增大,切削不鏽鋼時振動會加劇,因(yīn)此主偏角應大於75°。
5、切削用量的選擇
主要有三個參數(shù)切削速度(dù)、進給量、背吃刀量,要綜合考慮它(tā)們對切削(xuē)過程、生產(chǎn)率、加工精度和刀(dāo)具壽命的影響。切削不鏽鋼套類零件,粗車時可以選擇較大的(de)背吃刀量和較低的轉速,切削速度VC(10~13m/mi n)、進給量f(0.25~0.36mm/r)、背吃刀量;精車時,要選擇較高的轉(zhuǎn)速和較小的進給(gěi)量、背吃刀量,VC(40~50m/min)、f(0.05~0.1mm/r)、以保證加工精度。
6、切削液的選擇(zé)
為(wéi)了減少(shǎo)奧氏體(tǐ)不鏽鋼薄壁套加工時的切削(xuē)熱、切(qiē)削變形和積屑瘤的形成,應該選擇(zé)油溶性切削液,以潤滑為主要(yào)目的,兼顧冷卻的效果。一般選用含(hán)有(yǒu)S、Cl等極壓添加劑的乳化液、硫化油、煤油、CCl4和油酸合成的切削液,切削液的供給要充分並且及時,輔以(yǐ)噴霧冷卻、高壓冷卻的方法取得更(gèng)好效果。
總之,奧氏體(tǐ)不鏽鋼薄壁套的加(jiā)工有難度,可以通(tōng)過(guò)刀具刃磨角度(dù)的選擇,夾具的巧妙設計,工(gōng)藝流程的合理選擇等措施,來提高加工性,達到所需的加工(gōng)精度。
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