论文部分内容阅读
摘 要：薄壁不锈钢类零件在工业中的应用越来越广泛，保证其加工质量是工业生产中的重难点。文章针对奥氏体不锈钢薄壁件加工难题，改进了加工工艺，完成了对此类零件加工工艺的分析与改进设计，并提出了保证加工质量、提高生产效率的注意事项，为薄壁不锈钢类零件的加工积累了经验，具有一定参考价值。
关键词：奥氏体；不锈钢零件；加工工艺
随着现代工业技术的发展，薄壁金属类零件由于质量轻、用料少，同时结构紧凑，被广泛应用于工业产品中。但在机械加工行业中，薄壁不锈钢类工件的加工是比较困难的。由于其材料的切削性能和工件结构刚性均比较差，在加工过程中容易产生振动和变形，其形位和尺寸公差难以得到保证，容易变形，很难保证零件的加工质量，如果解决方法不得当，会造成大量废品，甚至会使加工无法进行下去。因此，通过合理先进的工艺过程改进、设计，保证产品质量、加工经济性，以及提高生产率都有着十分重要的意义。
1.零件分析
图1所示为某定子零件。该定子毛坯为锻件，材料为1Cr18Ni9Ti，主要保证零件两端面的平行度0.02mm、内外圆的同轴度0.025mm、内孔对端面的垂直度0.02mm及内外圆尺寸的IT7级公差。孔壁厚度为孔径的1/30，远远超出一般薄壁零件的1/8～1/10，是典型的奥氏体不锈钢薄壁类零件。在精加工过程中要极力避免使用卡盘夹持来加工内外圆，防止出现卡爪松开后，工件由于弹性变形及加工应力不断释放，破坏工件的加工精度，造成零件精度超差，严重时可能报废。因此考虑改进装夹方法是减小工件受力变形最有效的办法。
2.工艺路线
（1）工艺路线一为：①锻造。②固溶处理。③粗车，上四爪单动卡盘，车上端面及上端φ474（0+0.1）mm内孔；翻身，车下端面及φ474（0+0.1）mm、φ470H7（0+0.06）mm内孔；两端面留磨削余量、内孔留精车余量。去掉四爪单动卡盘，换压板，过内孔压端面，校正内孔，车φ500h7（0-0.06）mm外圆留精车余量，其余至成品尺寸。④划两端面十字中心线。⑤校正外圆划线，钻、攻两端面20-M8螺纹孔。⑥平磨，上工装，将零件用螺钉通过零件两端面螺纹孔压紧于工装上，反复平磨两端面，保证两面平行度0.015mm以内。具体装夹方式如图2所示，工装不拆转下道工序。⑦上数控立式车床，夹住工装外圆，校正端面跳动0.015mm以内，校正内孔，精车φ474（0+0.1）mm、φ470H7（0+0.06）mm内孔，精车φ500h7（0-0.06）mm外圆，以上内容均一刀下，保证外圆、内孔0.025mm同轴度。
（2）工艺路线二为：①锻造。②固溶处理。③粗车，上四爪单动卡盘，车上端面及上端φ474（+0.1）mm内孔；翻身，车下端面及φ474（0+0.1）mm、φ470H7（0+0.06）mm内孔；两端面留磨削余量、内孔留精车余量。去掉四爪单动卡盘，换压板，过内孔压端面，校正内孔，车φ500h7（0-0.06）mm外圆留精车余量，其余至成品尺寸。④精车，上压板，精车内外圆留磨削余量。⑤划两端面十字中心线。⑥校正外圆划线，钻、攻两端面20-M8螺纹孔。⑦平面磨，上工装，将零件用螺钉通过零件两端面螺纹孔压紧于工装上，反复平磨两端面，保证两面平行度0.015mm以内。具体装夹方式如图2所示，工装不拆转下道工序。⑧上立式磨床，吸盘吸住工装下端面，校正端面跳动0.015mm以内，校正内孔，分粗、精磨φ474（0+0.1）mm、φ470H7（0+0.06）mm内孔、φ500h7（0-0.06）mm外圆至尺寸。
3.工艺方案比较
工艺方案一与工艺方案二均可满足零件精度要求，方案二为添加立式磨床后的工艺改进，经过对前后两种方案加工后的零件精度进行分析比较表明，方案二的零件精度明显优于方案一50%～70%以上，且尺寸稳定，表面质量好，后续变形小。
4.加工时的注意事项
（1）在粗、精车的过程中，可选用YG6X硬质合金刀具，车刀刃磨质量要好。特别是在精车时，进给速度、背吃刀量都要尽量小，基本选择进给量f=0.08～0.30mm/r，背吃刀量a
p=0.10～0.15mm，切削速度要高，v=120～150m/min。
（2）在初次平磨时，可以在工装与工件之间垫上一层厚度为0.5～3.0mm的橡胶弹性物质，由于橡胶被压缩，消除一部分工件原有弹性变形，可以磨出较平整的工件及大幅减少磨削次数。
（3）不锈钢磨削时应及时整修砂轮，精磨时砂轮要始终保持锋利，磨削过程中必须充分冷却，以带走大量的磨削热和进行冲刷，防止砂轮堵塞和工件表面烧伤。分粗、精磨，精磨余量单边留0.15mm即可。
5.结语
总之，薄壁不锈钢类零件虽然具有轻量化的优越动态性能，但保证其加工精度是工业生产中的难题。通过对薄壁不锈钢零件的装夹、切削参数、走刀路径与方式等进行分析与优化，选择合理的工艺工序路线，完成了对薄壁零件加工工艺的改进，有效地减少了薄壁不锈钢零件加工过程中因夹具、切削力及内应力等多种因素引起的变形，提高了加工精度，保证了零件的加工质量，得了良好的效果，可为类似零件加工提供参考。
参考文献
[1]陈珍；阮毅.薄壁金属管类零件加工工艺的研究[J].机电工程技术.2014（7）：15-18.
[2]刘兆华.不锈钢薄壁零件的加工工艺分析[J].教育教学论坛.2012（13）：205-207.
[3]李涛；袁晓波；张强；胡体强.薄壁类零件加工工艺的研究及应用[J].中国科技信息.2012（16）：116-116.
[4]张博林；姜忠平；翟建华；宋传斌.不锈钢深孔薄壁零件工艺方法研究[C].航空航天数控加工技术交流会， 2010.
关键词：奥氏体；不锈钢零件；加工工艺
随着现代工业技术的发展，薄壁金属类零件由于质量轻、用料少，同时结构紧凑，被广泛应用于工业产品中。但在机械加工行业中，薄壁不锈钢类工件的加工是比较困难的。由于其材料的切削性能和工件结构刚性均比较差，在加工过程中容易产生振动和变形，其形位和尺寸公差难以得到保证，容易变形，很难保证零件的加工质量，如果解决方法不得当，会造成大量废品，甚至会使加工无法进行下去。因此，通过合理先进的工艺过程改进、设计，保证产品质量、加工经济性，以及提高生产率都有着十分重要的意义。
1.零件分析
图1所示为某定子零件。该定子毛坯为锻件，材料为1Cr18Ni9Ti，主要保证零件两端面的平行度0.02mm、内外圆的同轴度0.025mm、内孔对端面的垂直度0.02mm及内外圆尺寸的IT7级公差。孔壁厚度为孔径的1/30，远远超出一般薄壁零件的1/8～1/10，是典型的奥氏体不锈钢薄壁类零件。在精加工过程中要极力避免使用卡盘夹持来加工内外圆，防止出现卡爪松开后，工件由于弹性变形及加工应力不断释放，破坏工件的加工精度，造成零件精度超差，严重时可能报废。因此考虑改进装夹方法是减小工件受力变形最有效的办法。
2.工艺路线
（1）工艺路线一为：①锻造。②固溶处理。③粗车，上四爪单动卡盘，车上端面及上端φ474（0+0.1）mm内孔；翻身，车下端面及φ474（0+0.1）mm、φ470H7（0+0.06）mm内孔；两端面留磨削余量、内孔留精车余量。去掉四爪单动卡盘，换压板，过内孔压端面，校正内孔，车φ500h7（0-0.06）mm外圆留精车余量，其余至成品尺寸。④划两端面十字中心线。⑤校正外圆划线，钻、攻两端面20-M8螺纹孔。⑥平磨，上工装，将零件用螺钉通过零件两端面螺纹孔压紧于工装上，反复平磨两端面，保证两面平行度0.015mm以内。具体装夹方式如图2所示，工装不拆转下道工序。⑦上数控立式车床，夹住工装外圆，校正端面跳动0.015mm以内，校正内孔，精车φ474（0+0.1）mm、φ470H7（0+0.06）mm内孔，精车φ500h7（0-0.06）mm外圆，以上内容均一刀下，保证外圆、内孔0.025mm同轴度。
（2）工艺路线二为：①锻造。②固溶处理。③粗车，上四爪单动卡盘，车上端面及上端φ474（+0.1）mm内孔；翻身，车下端面及φ474（0+0.1）mm、φ470H7（0+0.06）mm内孔；两端面留磨削余量、内孔留精车余量。去掉四爪单动卡盘，换压板，过内孔压端面，校正内孔，车φ500h7（0-0.06）mm外圆留精车余量，其余至成品尺寸。④精车，上压板，精车内外圆留磨削余量。⑤划两端面十字中心线。⑥校正外圆划线，钻、攻两端面20-M8螺纹孔。⑦平面磨，上工装，将零件用螺钉通过零件两端面螺纹孔压紧于工装上，反复平磨两端面，保证两面平行度0.015mm以内。具体装夹方式如图2所示，工装不拆转下道工序。⑧上立式磨床，吸盘吸住工装下端面，校正端面跳动0.015mm以内，校正内孔，分粗、精磨φ474（0+0.1）mm、φ470H7（0+0.06）mm内孔、φ500h7（0-0.06）mm外圆至尺寸。
3.工艺方案比较
工艺方案一与工艺方案二均可满足零件精度要求，方案二为添加立式磨床后的工艺改进，经过对前后两种方案加工后的零件精度进行分析比较表明，方案二的零件精度明显优于方案一50%～70%以上，且尺寸稳定，表面质量好，后续变形小。
4.加工时的注意事项
（1）在粗、精车的过程中，可选用YG6X硬质合金刀具，车刀刃磨质量要好。特别是在精车时，进给速度、背吃刀量都要尽量小，基本选择进给量f=0.08～0.30mm/r，背吃刀量a
p=0.10～0.15mm，切削速度要高，v=120～150m/min。
（2）在初次平磨时，可以在工装与工件之间垫上一层厚度为0.5～3.0mm的橡胶弹性物质，由于橡胶被压缩，消除一部分工件原有弹性变形，可以磨出较平整的工件及大幅减少磨削次数。
（3）不锈钢磨削时应及时整修砂轮，精磨时砂轮要始终保持锋利，磨削过程中必须充分冷却，以带走大量的磨削热和进行冲刷，防止砂轮堵塞和工件表面烧伤。分粗、精磨，精磨余量单边留0.15mm即可。
5.结语
总之，薄壁不锈钢类零件虽然具有轻量化的优越动态性能，但保证其加工精度是工业生产中的难题。通过对薄壁不锈钢零件的装夹、切削参数、走刀路径与方式等进行分析与优化，选择合理的工艺工序路线，完成了对薄壁零件加工工艺的改进，有效地减少了薄壁不锈钢零件加工过程中因夹具、切削力及内应力等多种因素引起的变形，提高了加工精度，保证了零件的加工质量，得了良好的效果，可为类似零件加工提供参考。
参考文献
[1]陈珍；阮毅.薄壁金属管类零件加工工艺的研究[J].机电工程技术.2014（7）：15-18.
[2]刘兆华.不锈钢薄壁零件的加工工艺分析[J].教育教学论坛.2012（13）：205-207.
[3]李涛；袁晓波；张强；胡体强.薄壁类零件加工工艺的研究及应用[J].中国科技信息.2012（16）：116-116.
[4]张博林；姜忠平；翟建华；宋传斌.不锈钢深孔薄壁零件工艺方法研究[C].航空航天数控加工技术交流会， 2010.