導語：不銹鋼花盤座加工工藝改進研究一文來源于網友上傳，不代表本站觀點，若需要原創文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：論述了一種真空電子束焊機不銹鋼花盤座零件的工藝路線。通過分析不銹鋼零件的加工難點和加工方法，結合真空電子束焊機不銹鋼花盤座自身結構特點，對其加工工藝路線進行改進提升，解決了實際生產中遇到的問題，提高了生產效率，具有一定的實際工程意義。

關鍵詞：花盤座；不銹鋼；工藝路線

真空電子束焊接作為一種較為先進的特種焊接技術，以能量密度高、焊縫窄、熔深大、熱影響區小以及控制精準等優點[1]，廣泛應用于原子能、航空航天等國防高端制造領域，且正逐步應用于汽車制造等民用機械領域。隨著真空技術、高壓電源技術以及數控技術的不斷完善，真空電子束焊接設備及工藝取得了較快的發展。中國航空制造技術研究院對真空電子束焊接技術進行了較為深入的研究，設計研發了一系列真空電子束焊接設備，并在多領域成功應用。其中，轉臺中主要零件花盤座的材料為不銹鋼（1Cr18Ni9Ti）。該材料加工過程中不會產生剩余磁性，能夠有效避免磁渦流對電子束偏移的影響，但切削加工性較差，給零件加工造成了一定的困難[2]。

1零件分析

圖1為花盤座的三維模型。圖2為花盤座圖紙。花盤座位于真空室內部，是電子束焊接過程中起旋轉作用的重要零件，內腔深度為140mm，外形較為復雜。各孔位及外圓加工精度要求較高，有同軸度等精度要求，且花盤座在實際加工過程中受材料、刀具、機床等多種因素影響，總體加工較為困難?；ūP座加工成型后的質量約為140kg，毛坯質量約為390kg。毛坯質量較大，不利于零件加工過程中的裝夾、轉運，因此加工、轉運時需謹慎操作，避免造成加工超差和安全事故。需要說明的是，圖2中的數據單位均為mm。

2工藝分析

該真空電子束焊接設備花盤座由整塊不銹鋼原料加工而成，加工精度較高，且加工余量較大，必須按照粗加工、半精加工、精加工分開原則進行加工。原料加工余量較大，在粗加工中切除的金屬較多，多選用大進給量、大吃刀量加工，因而夾緊力、切削力都較大，產生的切削熱較多。加之粗加工后工件表面會產生嚴重的加工硬化現象，工件內部應力會重新分布，造成工件產生形變，影響加工精度。因此，在加工過程中需把粗加工和精加工分開。在粗加工后進行熱處理，有利于把加工后由于各種原因引起的工件變形充分暴露出來，從而在精加工中予以消除，并且能夠充分釋放工件內應力，減少對后續精加工的影響，提高最終的加工精度及其穩定性[3]。同時，應考慮盡量使工序集中，即在一臺機床上一次裝夾中盡可能多地完成加工工作量，以減少重復裝夾和找正所產生的誤差，同時減少轉運次數，提高生產效率和生產過程安全性。

3工藝更改

3.1鏜床到銑床的更改

3.1.1鏜床加工存在的問題真空電子束焊接設備花盤座質量較大，不利于零件的裝夾、轉運，因此加工時單人進行操作較為困難。考慮到這個原因，其中一步工序確定在定機為兩人的TM6112鏜床上進行加工。實際試生產中，加工時間遠高于其他工序。對此步瓶頸工序深入研究分析后發現，鏜床加工花盤座主要存在以下難點。第一，刀具切削不銹鋼零件時產生的熱量較高，而鏜床缺少冷卻系統，不能及時散出切削熱而積累在零件與刀具表面，致使零件及刀具溫度迅速升高產生積屑瘤。刀具在加工過程中相當于發生退火，大大縮短了其使用壽命。第二，鏜床主軸較細，剛度較差，且加工過程中需要懸伸出來，無法滿足大余量切削時的切削力要求。加工時會產生較大變形，甚至會產生振動，直接影響工件的形狀和尺寸精度，同時會對自身主軸精度產生不良影響。第三，鏜床加工時，刀具靠錐柄裝插在鏜床主軸上。加工過程中，錐柄與錐孔配合所得到的摩擦力不能克服銑削時所產生的切削扭矩時，會使銑刀受切削力影響而出現打滑、崩齒、折斷等現象，嚴重時甚至損壞鏜床錐孔，影響鏜床主軸精度。這些現象會嚴重影響加工精度和加工效率。3.1.2解決方法——銑床加工為了解決上述問題，同時避免刀具松動而損壞鏜床的主軸錐孔及精度，決定將此步工序拆分，即側面孔位仍由鏜床加工，而具有大余量的外形、型腔改為銑床加工。銑床主軸與鏜床主軸結構不同，銑床主軸為通孔，可以通過拉緊螺桿將銑刀拉緊來增大銑刀的切削剛性，有效克服鏜床加工過程中的缺點。此外，在實際加工過程中，為單人單機的銑床再安排一人輔助操作，以保證加工過程中的安全性。在確定將鏜床工序拆分為鏜床、銑床加工后，結合實際生產條件，在加工過程中還解決了以下問題。第一，選擇合適的刀具。由于切削力較大，切屑與前刀面接觸很短，切削力集中在刀刃附近，容易產生崩刃現象，因此刀具材料不易采用強度低、脆性大的YT類硬質合金。此外，YT類硬質合金中的鈦元素與工件材料中的鈦元素發生親和會導致冷焊，在高溫下還會加劇擴散磨損。查找相關資料發現，在生產中選用帶涂層的硬質合金來切削不銹鋼材料，能顯著提高切削性能，如YB125、YB215、YB415和YB435等[4-5]。但是，由于生產條件限制，試生產條件下車間并不具備這些刀具。實際中嘗試選擇了綜合性能良好的YW類合金刀具。該類刀具導熱性較好，有利于熱量傳導，降低切削溫度。刀片安裝方式為在Φ120mm刀盤上隔一個齒裝一個刀片，增大容屑空間，改善排屑條件。調整刀片，使刀片切削部分位于同一平面，保證每個切削刃的切削負荷均勻。將銑刀盤裝在主軸上，用拉緊螺桿把銑刀拉緊。第二，選擇合適的冷卻方式。在相同的切削參數下，使用冷卻潤滑液會大大減小銑削力，提高刀具切削性能，延長刀具的使用壽命。硬質合金刀具銑削過程中突然受冷時容易碎裂，這就要求冷卻時要有足夠、連續的潤滑液，而不能采用刷冷卻液的方法。在實際加工過程中使用機床現有的煤油作冷卻潤滑，連續不間斷供給，取得了較好的效果。第三，選擇合適的切削參數。切削速度除考慮機床不產生振動外，還要考慮使切削溫度控制在合理范圍，以保證刀具的使用壽命。切削不銹鋼零件的速度較普通鋼材要小很多，且應選擇合適的進給量。進給量過大，則切削負荷過大；進給量過小，則切削刃會在上次走刀所形成的冷硬層內工作，致使刀具磨損嚴重，影響切削精度及刀具壽命。吃刀量應盡可能選大些，以避免毛坯的外皮或前道工序留下的加工硬化層對刀具的影響[6]。在實際加工過程中，機床轉速為75r·min-1，進給速度為30mm·min-1，分兩次去除余量。

3.2鏜床到車床的更改

考慮到重復裝夾和找正會產生較大誤差，工序原本安排在鏜床上集中進行內孔及Φ140、Φ140k6外圓的加工，這樣在一臺機床上一次裝夾中盡可能多地完成加工工作量，符合工序集中的原則。在實際鏜床加工過程中，因加工面（A1、A2面）較深，刀桿懸伸長度較長，剛性差，切削中容易產生振動，切削質量較差。鏜床刀頭徑向吃刀量無刻度標識，進刀不易控制，加工Φ140k6外圓時需多次試刀，實際加工困難較大，時間較長。綜合考慮后，這些加工內容改由車工加工。車床加工是利用工件的旋轉運動和刀具的移動來車削外圓，是一種最常見、最基本的外圓加工方法，且排屑通暢，能夠獲得較高的加工質量。經過深入分析，Φ140、Φ140k6外圓處有2-Φ120/Φ60H7孔，將孔口倒角改為60°，完全可以做車工加工的頂尖孔使用。若鏜床將Φ140、Φ140k6外圓加工一段（10mm左右），再由車床找正進行加工，此時雖有重裝夾、找正，但考慮實際情況及效率，加工過程中此方法能夠保證花盤座圖紙中的同軸度要求，且實際加工后表面粗糙度較小，相較鏜床加工效率高、效果好。因此，在實際加工過程中綜合考慮，將此工序拆分，由鏜床加工完內孔后，在孔口倒角60°，軸向深度2mm，作為車工頂尖孔，再鏜Φ140、Φ140k6外圓見光10mm，用于車床找正，A1面和A2面不加工。裝在車床上，夾一端頂一端，找正外圓在精度范圍內，再車外圓、A1面和A2面。

4結語

編制不銹鋼零件的工藝時，應該根據其特性合理選擇刀具材料、刀具參數、切削參數及有效的冷卻方式，以減少刀具的磨損，提高加工表面的質量和切削效率[7]。在實際加工過程中，應根據生產條件和機床特點選擇合適的加工方法。在普通鏜床上通常不作銑削加工，如果工藝中無法避免，則鏜床主軸懸伸得越短越好。銑削用量應選較小值，刀具錐柄不能有凹痕等缺陷。刀具錐柄與主軸錐孔的配合精度要高，以提高刀具安裝的牢固程度。鏜床不適合外圓加工，因為刀桿呈懸伸狀態時剛性較差。一般來說，在鏜床上加工的外圓面長度較短，加工精度低于孔的加工精度。外圓加工應盡量使用車床，如果必須使用鏜床，應盡可能縮短刀桿的懸伸長度，從而提高刀桿的剛性。此外，大型零件在單人單機機床加工時，應根據安全生產需要適當安排兩人操作，以保證安全性。

參考文獻

[1]閆曉鋒.真空電子束焊在我國航空機載設備上的應用及發展趨勢[J].航空制造技術，2005（9）：90-91.

[2]劉國孝，劉國忠，劉斌恒，等.不銹鋼切削加工研究進展[J].兵器材料科學與工程，2016（6）：128-130.

[3]李泉華.熱處理技術400問解析[M].北京：機械工業出版社，2003.

[4]趙亮培.不銹鋼切削加工中刀具切削參數的合理選擇[J].機床與液壓，2010（16）：107-108.

[5]鄭文虎，張玉林，詹明榮.難切削材料加工技術問答[M].北京：北京出版社，2001.

[6]徐耀信.機械加工工藝及現代制造技術[M].成都：西南交通大學出版社，2005.

[7]李萍.影響不銹鋼加工的幾點因素[J].組合機床與自動化加工技術，2008（11）：83-85.

作者：劉拓 付文柱 單位：中國航空制造技術研究院