不锈钢铰削加工工艺性能的分析

王士良

摘要：本文介绍了不锈钢铰削加工工艺性能的特点和使用时容易出现的不良现象及原因，提出完善铰削加工工艺性能的措施。结合铰削加工工艺的实际使用情况，指出不锈钢在铰削加工中合理的铰削加工工艺，进一步提高加工准确性和综合性能。

关键词：不锈钢;铰削加工;工艺性能;分析

前言

不锈钢材料本身具备良好的化学稳定性和抗腐蚀性，在外界物质的影响下也会体现出一定的自我保护能力，较强的强度使不锈钢材料大量应用在化工、建筑等领域中。但是不锈钢中含有大量的合金元素，在对材料进行铰削加工时，这些内部的合金元素会提高不锈钢材料的韧性、塑性变形、热强度，加工出现严重的硬化现象，大大提高了铰削加工的难度。不锈钢材料自身会产生大量的铰削热，破坏自身的结构，对铰削加工的刀具来说也会加大道具磨损的情况。基于此，在对不锈钢材料进行铰削加工时，需要结合材料的综合性能指标，确定合理的铰削加工工艺模式，使铰削加工工艺可以简化难加工材料的加工流程。

1.不锈钢铰削加工工艺性能特点

1.1加工硬化严重

在对不锈钢材料进行铰削加工时，奥氏体和奥氏体+铁素体的不锈钢材料的加工硬化现象最为突出，加工难度也越大，奥氏体不锈钢硬化后的强度为1470-1960MPa，随着加工工艺性能的改变，强度也会随着改变，如果强度处于提高的状态，不锈钢材料的屈服极限也会升高。但是，退火状态下的奥氏体不锈钢材料的屈服极限不会超过自身强度30%-45%，而加工硬化后达85%-95%，这就说明，不锈钢材料的加工硬化层深度比较深，已经可以影响到材料的形态。不锈钢材料在铰削加工中会展现出非常大的塑性，强化系数也很大，但奥氏体不够稳定，加工形态无法有效控制，在化合物杂质的作用下，铰削热的作用会直接作用在材料上，大大提高了材料硬化水平[1]。

1.2铰削力度大

随着不锈钢使用范围的扩大，不锈钢材料在铰削过程中表现出的塑性变形能力也会提高，这时操作人员会施工会增加铰削力，尤其是奥氏体不锈钢材料，综合材料的强度和韧性，施工的力度的伸长率超过45号钢的1.5倍以上，而不锈钢材料出现的加工硬化现象严重，会增加铰削的难度。不锈钢材料本身指标系数的改变，在较高热强度的条件下，增大的铰削抗力，切屑的卷曲折断也比较困难[2]。

1.3铰削温度高

不锈钢材料在铰削时，由于刀具作用在不绣钢材料表面时间的加长，不锈钢材料的塑性变形及与刀具间的摩擦力会加大，在铰削操作中就会产生大量的铰削热。在不锈钢材料导热系数范围的比较下，产生的铰削热已经高出原件温度的1/2-1/4，大量铰削热在不锈钢材料表面的长时间停留，会转移部分铰削热到刀具上，降低了切屑接触界面的性能，也阻碍了铰削热的消除途径，导致铰削温度过高[3]。

2.不锈钢铰削加工工艺的应用以及提高加工工艺性能的措施

2.1不锈钢铰削加工工艺的应用

利用铰刀从已加工的孔壁切除不锈钢材料，以获得精确的孔径和几何形状以及较低的表面粗糙度的切削加工，不锈钢铰削加工一般在钻孔、扩孔或镗孔以后进行，用于加工精密的圆柱孔和锥孔，加工孔径范围一般为3～100毫米，操作人员也可以结合实际的使用需求，调节孔径。由于铰刀的切削刃长，铰削时各刀齿同时参加切削，这样可以提高不锈钢加工和生产的效率，实际操作时，固定不锈钢材料，由铰刀旋转并向孔中作轴向进给。在车床上铰削时，不锈钢要能随着加工流程进行旋转，铰刀作轴向进给，铰削过程中，铰刀前端的切削部分进行切削，后面的校准部分起引导、防振、修光和校准作用。铰孔在不锈钢材料铰削加工属于二次精加工，其作用是满足对孔的尺寸、形状等要求，为了提高铰削加工的精度，提高加工工艺的性能，操作人员必须要按照规范的行为和方法对不绣钢材料进行加工，利用合理的技术降低铰削加工的难度[4]。

2.2提高不锈钢铰削加工工艺性能的措施

首先，根据对不锈钢材料的分析，确定铰削加工方案，选择合适的刀具材料，根据铰削加工的经验，操作人员需要使用含有Co、Al等高性能的高速钢刀具，不锈钢材料的不同使用刀具材料也可以不同，但是要确保不会因为不锈钢材料较强的强度，而破坏刀具结构。在实际铰削加工中，操作人员要严格控制铰削加工的深度，铰削余量不宜过大或过小，以免降低孔的精度，影响到铰刀的使用，切削速度一般情况下会控制在小于3m/min的范围内。提高不锈钢铰削加工工艺性能最重要的环节就是改进加工工艺，实际操作之前需要对不锈钢工件进行适当热处理，使其可以具备一定的抵抗热度的能力，并要保持工件材质硬度不变，针对奥氏体不锈钢材料来说，可在高温下退火，通过这种途径降低自身的切屑硬度，改善其切削加工性能。对马氏体不锈钢来说，采用调质处理的方式最合适，调质处理可以把马氏体不锈钢的硬度控制在28-35HRC之间，尤其对2Cr13马氏体不锈钢，调质处理后的硬度应在28HRC以下，这种状况下不锈钢铰削加工工艺性能最好[5]。

提高不锈钢铰削加工工艺性能还需要操作人员注意加工工序的步骤，确保每一个加工步骤的准确性，防止出现不正规的操作，而破坏加工孔的结构，刀具安装要满足实际加工的需求，使刀具和加工工件可以处于正确的加工位置。铰刀必须装正，避免加工过程中刀具的松动对操作人员造成伤害，铰刀轴线应和工件预加工孔的轴线保持一致，以保证各刀齿均匀切削，提高加工工件的综合质量。做好充分的准备之后，操作人员要注意严格控制铰削的全过程，消除一切影响因素的影响，注意铰孔的过程，对使用的刀具进行严格检查，确保刀齿的跳动量，降低刀具受到损坏的几率。在实际铰削的过程中，操作人员要通过实时的监控，注意切屑材料的形状，如果铰削余量小，材料会残留一部分原件，这时需要操作人员及时调整切屑的力度，使材料的大小和形状都得到统一，提高铰削的均匀度。如果切屑材料呈现出条的弹簧状，说明施加的铰削余量不够大，不能满足材料的尺寸要求，这时通过对针状、碎片状材料的测量，确定调节尺度的大小，可以进一步提高调节的准确性，防止切屑堵塞。加工过程中，操作人员还需要观察刀齿是否有粘屑，避免孔径超出预定的尺寸，使用硬质合金铰刀铰孔时，材料会出现孔收缩现象，要设置一定的措施，防止孔的结构变化。

3.结语

在上文的分析中，笔者分析了不锈钢铰削加工工艺性能的特点，进而确定了对性能造成影响的因素，所以在实际加工的过程中，操作人员必须要深入到每一个加工环节中，才能从根本上找到影响不锈钢铰削加工工艺性能的因素，最终制定出更加高效的处理方法。不锈钢铰削加工工艺需要极其严格的规格控制，可见，细节决定了不锈钢铰削加工工艺性能的高低，提高加工工艺性能，基本措施就是提高操作水平。

参考文献：

[1]张有为，何黎明，马先雨，等.不锈钢铰削加工工艺性能的分析[J].工具技术，2010，11（14）：170-172.

[2]张世杰，高秀芝，唐力杰，等.高锰钢铰削加工工艺性能的分析[J].工具技术，2013，03（14）：372-374.

[3]张世杰，张志平，李德龙，等.基于不锈钢铰削加工工艺性能的分析[J].煤矿机械，2013，10（19）：106-108.

[4]解贝，高珊珊，高露，等.机件加工中深孔的铰削工艺及技术分析[J].科技视界，2014，02（17）：197-217.

[5]李桂玉，宋金燕，李明宇，等.叠层复合材料钻削加工缺陷产生机理及工艺参数优化[J].山东大学学报（社会科学版），2011，04（19）：150-155.