贺小平 程习文

摘要：随着企业的快速发展，对加工材料的多样化需求不断增加，像高温合金、不锈钢以及钛合金等难加工的材料被广泛的应用于各行各业当中。在对这些材料加工的过程中，一定要分析出不同材料中存在的加工差异性。本文针对不锈钢零件精密深孔数控车加工的方法进行了探讨，不锈钢作为一种难加工的材料，在建筑、电力、航空、航天、船舶等行业有着广泛的应用。在实际的加工过程中易硬化、易产生积屑瘤等特性，而且导热性较差，所以针对这种现象对不锈钢零件的加工工艺方法进行了探讨，通过使用数控车加工可以更加精准的加工不锈钢零件，提高了工作效率。

关键词：不锈钢;零件;车削加工

一、不锈钢零件车削加工难点分析

由于零件结构的特殊构成，在内腔车削时只能采用螺纹胎具的定位方式进行装夹，工作断面与轴向定位面的距离由于工件加工的特殊要求，重心不规则，所以在装夹系统中就很容易失衡。同时也就增加了刀具的装夹的难度。同时对于尺寸精度、同轴度、垂直度都有很高的要求，如果在加工的过程中出现一点误差，都可能会对零件的实用性能造成严重的影响。所以对于不锈钢精密深孔的数控车加工要对刀具的选择、切削参数以及工艺路线的设置等都要有严格的要求，这些因素都会影响到该零件加工之后是否合格。

二、不锈钢具有的切削特点

不锈钢的切削加工性比中碳钢差得多，在切削过程中有如下几方面特点：

1.加工硬化严重：在不锈钢中，以奥氏体和奥氏体+铁素体不锈钢的加工硬化现象最为突出。因为不锈钢的塑性大，塑性变形时品格歪扭，强化系数很大;且奥氏体不够稳定，在切削应力的作用下，部分奥氏体会转变为马氏体;再加上化合物杂质在切削热的作用下，易于分解呈弥散分布，使切削加工时产生硬化层。前一次进给或前一道工序所产生的加工硬化现象严重影响后续工序的顺利进行。

2.切削力大：不锈钢在切削过程中塑性变形大，尤其是奥氏体不锈钢，使切削力增加。同时，不锈钢的加工硬化严重，热强度高，进一步增大了切削抗力，切屑的卷曲折断也比较困难。因此加工不锈钢的切削力大。

3.切削温度高：切削时塑性变形及与刀具间的摩擦都很大，产生的切削热多;大量切削热都集中在切削区和刀一屑接触的界面上，散热条件差。

4.切屑不易折断、易粘结：不锈钢的塑性、韧性都很大，车加工时切屑连绵不断，不仅影

响操作的顺利进行，切屑还会挤伤已加工表面。在高温、高压下，不锈钢与其他金属的亲和性强，易产生粘附现象，并形成积屑瘤，既加剧刀具磨损，又会出现撕扯现象而使已加工表面恶化。含碳量较低的马氏体不锈钢的这一特点更为明显。

5.刀具易磨损：切削不锈钢过程中的亲和作用，使刀一屑间产生粘结、扩散，从而使刀具产生粘结磨损、扩散磨损，致使刀具前刀面产生月牙洼，切削刃还会形成微小的剥落和缺口;加上不锈钢中的碳化物微粒硬度很高，切削时直接与刀具接触、摩擦，擦伤刀具，还有加工硬化现象，均会使刀具磨损加剧。

6.线膨胀系数大：不锈钢的线膨胀系数约为碳素钢的1.5倍，在切削温度作用下，工件容易产生热变形，尺寸精度较难控制。

三、工艺路线的设计及加工刀具的选择

根据该零件的特点以及加工的难点，可以制定出以下数控车削工艺路线：粗车内外形-半精车内外形-精车内外形-精车内孔环形槽-车端面槽。

1.刀具的选择

要根据不锈钢自身的特性，从各方面综合考虑选择合适的刀具。包括以下四点：

1.1为了避免出现工件脱落的现象发生，所以就要选择与螺纹胎具螺纹旋向相反的右手刀具。

1.2要尽量选择刀具的形状及切削槽形中切削力最小的，可以减少对零件刚性的影响。

1.3刀尖的圆弧要适中。圆弧过大，会产生颤纹;圆弧过小，刀尖容易损坏，影响了刀具的使用寿命。

1.4在刀杆的选择上要选择内冷却的形式，这样在加工的过程中就会使零件得到充分的冷却，同时还要对排屑方向做好相应的控制。所以根据以上情况选择以下的刀具：

1.5高速钢的选择：高速钢主要用来制造铣刀、钻头、丝锥、拉刀等复杂多刃刀具。普通高速钢W18Cr4V使用时刀具耐用度很低己不符合需要，采用新型高速钢刀具切削不锈钢可获得较好的效果。

2.工件的装夹

由于不锈钢零件的结构特征，只能通过采用螺纹胎具对轴向定位面进行定位。在安装螺纹胎具的时候要保证精准性和严密性，确保螺纹和主轴同轴。在螺纹胎具材料的选择上也要有一定的要求，这样就能够保证在加工的过程中不会出现错位的状况。

3.冷却方式及排屑问题

在切削方式上要选择刀杆内冷却与刀座外冷却相结合的方式，使用的切削液要使用水溶剂极压切削液，这样更能保证冷却的效果达到最佳效果。在进行外冷却的过程中要将切削液与刀尖的部位一致，就能够将刀尖与零件接触的部位快速的冷却，避免了在加工切削的过程中切削热对零件产生的不良影响。由于该不锈钢零件的内孔长径比较大，所以在进行镗孔的过程中，在半精车、精车的每个加工环节都要暂停检查，将切屑及时的清理干净，避免切屑缠绕在刀杆上对零件产生划痕，严重的可能使刀尖断刃。

4.切削液选择

由于不锈钢的切削加工性较差，切削区温度高，要求切削液具有较高的冷却性能、润滑性能和渗透性。为强化冷却效果，可采用高压喷住或油雾冷却。

常用的切削液有：

5.1硫化油：具有一定的冷却性能和润滑性能，而且来源丰富，成本较低。

5.2四氯化碳+矿物油或其他油类：矿物油或其他油类添加四氯化碳后，大大提高了切削液的渗透性，适用于不锈钢材料的精加工，但应注意的是由于四氯化碳有剧毒，应尽量避免烟尘的产生，并要做好防护。

四、不锈钢零件精密深孔数控车加工过程及注意事项

将螺纹车削胎具旋入到机床中，然后利用扳手将其固定好，通过在百分表的测量下，使工件的径向圆跳动与端面圆跳动不能超过0.002mm，为了防止在加工的过程中刀具的切削力太大，切削不稳定的状况，就要在每加工十件就要用百分表测量一次，这样就可以避免螺纹胎具产生位移，对加工的零件精度产生影响。其他各参数都符合加工的要求，所以该方法的加工合格率达到98%以上，在很大程度上提升了加工的效率。这种数控车加工的方法对不锈钢零件、精密深孔以及端面槽零件车削加工的工艺提供了良好的技术支撑，提高了零件加工的精准度，同时也节省了材料的使用。

結语

总之，不锈钢材料车削的基本原则是：刀具材料应用韧性好、强度高的硬质合金或涂层刀具，刀具参数应合理选择并保持刀具刃口的锋利，便于切屑的卷曲、折断，还应选择合理的切削用量和合适的切削液类型并充分加注。相关的工艺措施方法应合理正确使用。使用涂层刀具时，合理选择车削各项要素，通过多次试验，批量加工涂层刀具更胜一筹，加工效率有较大的提升。