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冷風(fēng)切削薄壁不銹鋼零件的加工探討.

摘要：針對(duì)不銹鋼制造的薄壁測試模型的難切削性，采用冷風(fēng)切削加工技術(shù)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，這方法能夠加工出達(dá)到測試模型要求的零件。關(guān)鍵詞: 干切削； 模型； 冷風(fēng)； 不銹鋼

在超高速空氣動(dòng)力小激波風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)使用的各類測試模型大多為各類回轉(zhuǎn)構(gòu)成的曲面，形狀如測試模型示意圖1,測試模型為空心零件，由測試模型前段、測試模型后段兩部分組成，壁厚為1mm，測試模型零件的徑向尺寸在20～500mm 范圍內(nèi)，尺寸精度為7～8級(jí)，表面粗糙度為0.4-1.6μm，粗糙度越高實(shí)驗(yàn)效果越好，測試模型的零件材料多為不銹鋼（1Cr18Ni9Ti）。

1、加工難點(diǎn)的分析及加工方法

不銹鋼的切削性較差，被稱為難切削材料。不銹鋼材料的特性以及由此產(chǎn)生的切削問題分以下三點(diǎn)說明。

① 加工硬化性大：切削過程中，被加工材料產(chǎn)生塑性變形，由此被加工表面形成硬化層。硬化層的出現(xiàn)加劇刀具的磨損，特別是刀具的邊界磨損。

②導(dǎo)熱率低：切削加工產(chǎn)生的熱量70%-80%是由切屑帶走，但是，材料的導(dǎo)熱率低時(shí)，切屑帶走的熱量就少。切削點(diǎn)的溫度上升，刀具壽命就變短。

③親和性大：被加工材料的親和性大，易使刀尖產(chǎn)生積屑瘤和后刀面產(chǎn)生附著物，從而使被加工表面精度下降。

另外此類零件的外形為曲面結(jié)構(gòu)，*后工序采用數(shù)控加工成形，壁厚僅為1mm，增加了加工的難度，采用傳統(tǒng)的切削方法加工成形的零件，變形嚴(yán)重，粗糙度達(dá)不到要求，加工過程中刀具磨損嚴(yán)重，影響數(shù)控成形，外形形狀不易控制。在對(duì)傳統(tǒng)的切削方法進(jìn)行調(diào)查之后，研究了用冷風(fēng)冷卻，微量油潤滑的加工方法。以期達(dá)到提高加工精度、延長刀具壽命的目的。

 

2、冷風(fēng)加工

 

2.1 冷風(fēng)加工原理

 

一般切削方法要大量使用切削液進(jìn)行冷卻和潤滑，以期達(dá)到提高刀具壽命和表面粗糙度的目的。而冷風(fēng)切削加工方法是將-10℃---30℃的冷風(fēng)對(duì)切削點(diǎn)進(jìn)行冷卻的同時(shí)，對(duì)刀具前后刀面供給微量植物油，以起到降低切削溫度以及潤滑作用。

 

2.2 冷風(fēng)加工實(shí)驗(yàn)

 

2.2.1冷風(fēng)和微量切削液供給裝置

如圖! 所示，空氣壓縮機(jī)產(chǎn)生的壓縮空氣，一條通過給油機(jī)同切削液混合霧化供給刀具的前刀面以

及后刀面，另一條通過渦流式冷卻管被冷卻到供給切削點(diǎn)。

2.2.2 試驗(yàn)條件

 

試驗(yàn)在精密數(shù)控車床上進(jìn)行，刀具為硬質(zhì)合金K10；切削速度υ=150m/min；進(jìn)給量?=0.055mm/r

切削深度a=0.1mm。試件為不銹鋼制做的

測力測試模型。

試驗(yàn)分為3種情況：實(shí)驗(yàn)A 使用水不溶性切削液。實(shí)驗(yàn)B 使用-10℃冷風(fēng)，不加微量切削液。實(shí)驗(yàn)

C使用微量切削液同-10℃冷風(fēng)同時(shí)使用。在以上給定的試驗(yàn)條件下進(jìn)行研究，對(duì)所得到的試驗(yàn)結(jié)果

進(jìn)行分析比較，從而對(duì)冷風(fēng)加工的效果進(jìn)行評(píng)價(jià)。

 

2.2.3試驗(yàn)結(jié)果與討論

 

①積屑瘤：冷風(fēng)切削對(duì)減少積屑瘤有非常明顯的效果，微量切削液可以浸透到刀具后刀面和被加工表面之間以及刀具前刀面和切屑間，減少兩者之間的摩擦，進(jìn)而使積屑瘤減少。冷風(fēng)試驗(yàn)中還發(fā)現(xiàn)，微量切削液供給到刀具的后刀面效果為*好。

②刀具的磨損：如圖3 可以看出，試驗(yàn)a和試驗(yàn)c的刀具磨損量相近，而試驗(yàn)b的刀具磨損較大，這表明微量切削液在減少刀具磨損方面起著重要的作用，延長了刀具的壽命，減少了磨刀時(shí)間， 降低了加工成本。

③加工表面：隨著積屑瘤的減少，加工表面的精度提高了。雖然試驗(yàn)7 和試驗(yàn)8 的刀具磨損量相

近，但試驗(yàn)8 的表面粗糙度得到改善，加工表面狀況*理想，表面粗糙度從3.2～6.4μm降到了

1.6～3.2μm，在經(jīng)拋光研磨，完全達(dá)到測試模型對(duì)表面粗糙度的要求。

④尺寸精度：由于冷風(fēng)切削的工作溫度低，減小了測試模型零件的變形，提高了尺寸精度、形狀精

度，冷風(fēng)再加微量切削液可大大減少切削力，因此實(shí)驗(yàn)7 加工測試模型零件出現(xiàn)局部變形或腰鼓形的30%，實(shí)驗(yàn)b為24%，實(shí)驗(yàn)c僅為10%。

⑤冷風(fēng)加工符合環(huán)境保護(hù)的要求：大量切削液的使用對(duì)于提高產(chǎn)品精度起了很大作用，但是隨著

現(xiàn)代切削技術(shù)的發(fā)展和環(huán)境保護(hù)的限制，它又將被使用微量植物油的冷風(fēng)切削加工技術(shù)所代替。

 

3結(jié)論

 

本研究針對(duì)不銹鋼的難削性，從一般切削方法入手，分析了在使用硬質(zhì)合金&’" 刀具和水不溶性切削液時(shí)所出現(xiàn)的問題。進(jìn)而采用冷風(fēng)切削加工技術(shù)，解決了一般切削加工方法的弊端，得到了滿意的結(jié)果，冷風(fēng)切削不銹鋼的實(shí)驗(yàn)成功，為空氣動(dòng)力實(shí)驗(yàn)水平上臺(tái)階，創(chuàng)造了條件.