深孔加工中的常見問題
難切削材料的深孔加工 、深孔鉆削孔軸線偏斜和深孔加工表面出現(xiàn)螺旋溝都是深孔加工中難以解決的問題
,直接影響深孔加工質(zhì)量和加工效率。因此,研究難切削材料深孔加工技術(shù)、控制深孔鉆削孔軸線偏斜技術(shù)和抑制深孔加工表面螺旋溝技術(shù)
,成為深孔加工技術(shù)中最為關(guān)注的問題。多年來,通過對這些問題進(jìn)行理論分析和實(shí)驗(yàn)研究，取得了顯著的加工效果。
第一節(jié) 難切削材料的深孔加工
隨著機(jī)械工業(yè)的飛速發(fā)展,具有良好的物理機(jī)械性能、抗腐性能、抗磁性能、抗高溫氧化性能的特殊材料，愈來愈多地被用來進(jìn)行深孔加工.它們的加工特性雖然各不相同,但都有一個(gè)共同特點(diǎn)，就是切削十分困難。下面將分別介紹它們切削的特性及可相應(yīng)采取的工藝措施。
一、不銹鋼的深孔加工
1.不銹鋼的加工性質(zhì)
不銹鋼按其組織分為奧氏體型(如1Cr18Ni9Ti等)、奧氏體鐵素體型(如1Cr18Ni11Si4AITi等)、鐵素體型(如1Cr17等)、馬氏體型(如1Cr13等)及沉淀硬化型(如 OCr17Ni4Nb,人們常簡稱PH17-4)等。
鐵素體不銹鋼的切削加工性與合金鋼相似。馬氏體不銹鋼淬火后的硬度和強(qiáng)度都較高
，切削比較困難
;而未經(jīng)調(diào)質(zhì)處理的不銹鋼精加工時(shí),很難獲得較小值的表面粗糙度。奧氏體不銹鋼的相對加工性等級K,為0.15~0.5,說明該材料組織塑性大,容易產(chǎn)生加工硬化,導(dǎo)熱性只有45#鋼的1/3,屬于不銹鋼中最難切削的一種材料。沉淀硬化型不銹鋼
,硬度一般高達(dá) HRC32~HRC38,強(qiáng)度a≥1100MPa,該材料除具有較高的機(jī)械特性,還具有奧氏體不銹鋼的耐蝕性,目前在測井儀器、化工機(jī)械方面應(yīng)用比較多
;該材料加工時(shí),刀具磨損快，切屑韌性大,切削難度也比較大。
2.加工奧氏體不銹鋼的工藝措施
(1)選擇合適的刀具材料:一般選YW1、
YW2或YG8A的硬質(zhì)合金材料，不宜選YT類的硬質(zhì)合金,因?yàn)楣ぜ偷毒咧械?/span>Ti元素之間有親合力，會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的粘刀現(xiàn)象
，刀具磨損
嚴(yán)重。
- 選擇合適的切削用量:一般選用v≤20m/min,f為0.01~0.07 mm/r
。
- 選擇合適的刀具角度:選較大前角,使切削輕快省力
。
(4)選擇合適的排屑方式:由于奧氏體不銹鋼很不容易斷屑,如果采取低轉(zhuǎn)速,較深斷屑臺(tái)的方式都不能很好斷屑的話,最好采取不斷屑的相反措施，即減小進(jìn)給量.適當(dāng)提高轉(zhuǎn)速,切出薄薄的切屑,使切屑綿長不斷并順利排出,切削十分平穩(wěn)。
二、鈦合金的深孔加工
鈦合金材料分為3大類:TA1-TA8稱為。型鈦合金:TB1TB2稱為β型鈦合金: TC1~TC11 稱為(a+β)兩相鈦合金。
1.鈦合金的加工性質(zhì) (1)彈性模量低:鈦合金的彈性模量約為鋼的1/2(即108 GPa),后刀面與已加工表面之
間產(chǎn)生強(qiáng)烈摩擦,它是造成切削鈦合金切削溫度高的主要原因之一。
(2)單位切削力大鈦合金密度r=4.51kg/cm,是一種“比強(qiáng)度”(強(qiáng)度/密度)、“比剛度”(剛度/密度)都很高的材料。切削時(shí)
,刀刃與切屑的接觸長度極短,因而單位切削力比
較大。
(3)化學(xué)活性大:在高溫狀態(tài)時(shí),鈦和空氣中的O2N2,H2,CO,C0?等氣體成分產(chǎn)生強(qiáng)烈的化學(xué)反應(yīng).特別是與氧、氮產(chǎn)生間隙固溶體，生成一層硬度很高的硬質(zhì)層
,對刀具有強(qiáng)烈的磨損作用。
(4)親合性大:在切削時(shí),由于切屑與刀面之間的強(qiáng)烈摩擦,在高的切削溫度及高的切削壓力的作用下,刀具材料和工件材料中的鈦元素相互親合，產(chǎn)生咬合、粘刀
，使刀具產(chǎn)生粘結(jié)磨損
。
(5)導(dǎo)熱性差:鈦合金的導(dǎo)熱系數(shù)約為45#鋼的1/5~1/3,切削溫度高,切削熱集中在刃口部分，刀具磨損較快。
2.主要的工藝措施
(1)控制切削溫度:實(shí)踐證明加工鈦合金時(shí)，降低切削溫度是提高刀具耐用度的有效途徑。因此,宜用較低的切削速度，采用大前角、大后角、大副偏角,為的是減小摩擦,切削輕快，切削熱源“產(chǎn)的少”
;采用一定壓力和流量的冷卻液,進(jìn)行充分的冷卻,使切削熱“散得快”。
(2)選用鎢鈷類硬質(zhì)合金:該刀具材料與鈦元素的親合力小，導(dǎo)熱性較好，硬質(zhì)合金晶粒愈細(xì)
，切削效果就愈好。
(3)提高工藝系統(tǒng)剛度:可以有效地減小切削振動(dòng),提高刀具的耐用度。如選用剛性好的鉆桿
、中心架等。
(4)采用內(nèi)斜式斷屑槽:槽底圓孤較大,減小切屑的變形量,切屑卷曲的曲率半徑較大,似乎是“自由卷曲”、“自由斷屑”而不是“強(qiáng)迫斷屑”
、“沖擊斷屑”
,可有效提高刀具的耐用度。
三、高溫合金的深孔加工
1.高溫合金的類別
高溫合金分為鐵基、鎳基和鈷基三大類。三類高溫合金中鐵基的抗氧化性能最差
，價(jià)格也最低廉
，切削也較為容易
.鐵基的組織是奧氏體,但比起奧氏體不銹鋼來,其相對加工性僅為奧氏體 不銹鋼的1/2左右，加工的難度要比奧氏體不銹鋼大得多。它的主要牌號是
GH135(Cr15Ni35W2Mo2Al2.5Ti2)和GH36(4Cr12Ni8Mn8MoVNb)。
鎳基高溫合金的抗氧化性能高于鐵基而低于鉆基，價(jià)格比鐵基貴，但又比鈷基便宜
。加工難度大于鐵基，低于鈷基
。主要牌號分別是
GH33(Cr20Ni77AlTi2.5), K3(17Cr12Ni68W5M04C05Al5Ti3).GH33屬變形合金,K3屬鑄造合金。
2.鎳基高溫合金的切削特性
(1)加工硬化嚴(yán)重,加工表層的硬化程度可達(dá)200%~500%。(2)切削力大,切削力是45#鋼的2~3倍。
(3)切削溫度高,可達(dá)1000℃。
(4)刀具磨損快。
3.對待鎳基高溫合金的主要工藝措施
(1)選用YD15的硬質(zhì)合金材料,它可以耐高溫,具有較高的抗氧化、抗擴(kuò)散磨損的性能
。
(2)對鎳基高溫合金進(jìn)行“淬火”處理，使內(nèi)部金屬間的化合物轉(zhuǎn)變?yōu)楣倘荏w,從而減少切削力。
(3)提高工藝系統(tǒng)的剛度,盡可能采用剛性好的中心架 、鉆桿
;另外,在設(shè)計(jì)刀具時(shí)可采取一些措施來提高刀具切削時(shí)的剛度,例如適當(dāng)減小偏心量,加大壓向?qū)驂K的徑向力，采用減振塊 、減振條
,用四刃鉆代替三刃鉆等 。
(4)降低切削速度,但不宜將進(jìn)給量降得過小,避免刀刃在硬化層上進(jìn)行切削。(5)冷卻要充分,排屑要流暢 。
