奧氏體不鏽鋼材料如1Cr18Ni9Ti是一(yī)種較為優秀的機械材料,應用廣(guǎng)泛(fàn),但其加工性能較差,相對可加工性僅為0.3~0.5,薄壁不(bú)鏽(xiù)鋼套類零件更(gèng)有其加工難度(dù),本文重在(zài)分析車削這類零件(jiàn)的技術難度並提出相應的解(jiě)決措施。
1、奧氏體不鏽鋼薄壁套筒車削難度分析
1.1材料(liào)加工性能較差
雖然1Cr18Ni9Ti材料的(de)強(qiáng)度和硬度不高,但(dàn)塑性和韌性高,其延伸(shēn)率為40%,是45鋼的2.5倍,衝擊值是45鋼的3倍,切除材料要耗去很多的功,而這(zhè)些(xiē)功大多轉變為熱(rè)量。但不鏽鋼的導熱係數小,由切屑帶走熱(rè)量少,所以切削溫度(dù)高。由於切削溫度高,加上切削應力的作用,奧氏(shì)體會轉變為硬度高的馬氏體,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(yǐ)加工表(biǎo)麵形成擠壓,會形成你粘(zhān)連,粘連嚴重時(shí)會形(xíng)成積屑瘤,直接影響(xiǎng)已加工表麵的加工質量,反過來加劇刀具的磨損。
1.2薄壁套筒加工的剛性差
如(rú)圖所示為某啤酒機企業生產的軸承套,外圓尺寸要求較高,並有一定的形狀和位置精度,擬在CA6140型臥式車床上加工,由於壁厚最薄處隻有2mm,,在徑向裝夾力的作用下容易產生振動和變形,不鏽鋼切削時產生的切削熱也會使工件變形,因此改進工藝路線,改(gǎi)變裝夾方式,形成剛性較好的工藝係統(tǒng),恰當選擇刀具角度和合適的(de)切削用量。
2、工(gōng)藝路(lù)線
加工分為(wéi)粗、半精、精加(jiā)工多個階(jiē)段,在半精加工工序中可以修正因粗加工引起的工件變形。可以采用先內孔後(hòu)外圓(yuán)的加工方式(shì),粗(cū)加工時夾緊力、切削餘量可以大些,以提(tí)高加工效率(lǜ)。加工外圓時以內孔作為定位基準,以保證位置精度。精加工選擇恰當的切削用量,以保(bǎo)證(zhèng)加工精度。
3、夾具的選擇與(yǔ)設計(jì)
先加工內孔和(hé)端(duān)麵,留較大的餘量,采用開縫套筒和特製的軟卡爪,增大接觸(chù)麵積,夾緊力均勻分布在工件表麵以減少變形。後加工外圓,這時壁厚會越來越小,必須改徑向(xiàng)夾緊為軸向(xiàng)加緊,同時要以(yǐ)內圓為定位基準,可以采用彈性心軸裝夾。采用三個剛性瓣,其內孔尺寸公差與外(wài)圓尺寸相(xiàng)同,曲率半徑也相同。在心軸上裝有錐套,擰動右(yòu)螺母使其向(xiàng)內移動,錐套給漲瓣一個徑向漲力,使工(gōng)件夾緊,反方向擰(nǐng)動時工(gōng)件鬆開。該夾具結(jié)構因為消除了徑向間隙可以提高定位精度。
4、刀具選擇
4.1刀具材料
針對奧氏體不鏽鋼(gāng)材料(liào)切削時切削熱不(bú)易傳散、刀具磨損大、材料有親和性等情況,刀具材料應(yīng)該具(jù)有足夠的強度、硬(yìng)度、韌(rèn)性,高的熱硬性、化學穩定性和耐(nài)磨性。在刀具材料中,硬質合(hé)金的硬(yìng)度、耐磨性均(jun1)高於高速鋼,屬於廉價而實用的(de)刀具(jù)材料,其中YG8類(lèi)刀具(jù),其導熱性適應性較強,可以選用,缺點在於前後角的適應範圍小。
4.2刀具幾(jǐ)何角度(dù)的刃磨
為了(le)減少奧氏體不鏽鋼薄壁套的車削力、車削溫度,減少振動,降低熱(rè)變形、表麵粗糙度,刀具幾何角度特別是前角、後(hòu)角、主偏角(jiǎo)、刃傾角的選擇十分關(guān)鍵(jiàn)。前角γ0決定著刀具(jù)的鋒利(lì)程度,不鏽鋼塑性韌性大,γ0要適當大點(diǎn),以減(jiǎn)少切削變形與摩擦力,但γ0不能太大,否則(zé)會降低(dī)刀頭強度,產生崩刃,也使散熱條件變差。粗車γ0選為5°,精車時(shí)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(mó)擦,因為不鏽鋼的彈性和塑性高於(yú)碳鋼,切削有振動,會使兩者之間的接觸增大,所以α0不能小,否則會使摩擦產生的高溫集中在後刀麵減短刀具壽命。但又不能太大,這樣也會降低刀頭(tóu)強度,減少散熱(rè)體積。粗車α0選為4°,精車時12°。
主偏角Kr的改變主切削刃的受力分配、導熱能力、切(qiē)削層的厚度等,減少主偏(piān)角(jiǎo)會使背向力(lì)增大,切削不鏽鋼時振動會加劇,因此主偏角應(yīng)大於75°。
5、切削用量的選擇
主要有(yǒu)三個參數切削速(sù)度、進給量(liàng)、背吃(chī)刀(dāo)量,要綜合考慮它們對切削過程、生產率、加工(gōng)精度和刀具壽命(mìng)的影響。切削不鏽鋼套(tào)類零件,粗車時可以選擇較(jiào)大的(de)背吃刀量和較低的轉速,切削速度VC(10~13m/mi n)、進(jìn)給量(liàng)f(0.25~0.36mm/r)、背(bèi)吃刀量;精車時,要選擇較高的(de)轉速和較小的進給(gěi)量、背吃刀(dāo)量,VC(40~50m/min)、f(0.05~0.1mm/r)、以保證加(jiā)工精度。
6、切削液的選擇
為了減少奧氏體不鏽鋼薄壁套(tào)加工時的切削熱、切削變(biàn)形和(hé)積屑瘤的形成,應該選擇(zé)油(yóu)溶性切削液,以(yǐ)潤滑為主要目的,兼顧冷卻(què)的效果(guǒ)。一般選(xuǎn)用含有(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(xuē)液,切削液的供給(gěi)要(yào)充分並且及時,輔以噴霧冷卻、高壓冷卻的方法取得更好效果。
總之,奧氏體不鏽鋼薄壁套的加工有難度,可以通過刀具刃磨角(jiǎo)度的選擇,夾具的巧妙(miào)設(shè)計(jì),工藝流(liú)程的合理選(xuǎn)擇等措施,來提高加工性,達到所需(xū)的加工精度。
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