某难加工材料的孔加工刀具及工艺改进

摘要：随着社会经济的高速发展以及城市化建设的持续深入，社会已经进入到了全新的发展阶段当中，而在机械加工领域当中，对于部分难加工材料进行高效处理始终都是阻碍其发展的关键所在，如果仍旧采用传统的加工工艺以及孔加工刀具，不仅很难有效提升难加工材料的加工效率以及加工质量，也无法满足社会高速发展提出的基本需求，这就需要进一步探寻全新的孔加工刀具，并展开必要的工艺优化，以此来确保难加工材料的整体加工水平能够稳步提升。因此，文章首先对难加工材料的孔加工刀具改进展开深入分析;在此基础上，提出难加工材料的具体工艺优化措施。

关键词：难加工材料;孔加工刀具;工艺改进措施

引言：在机械加工领域中，钛合金或是高强钢等难加工材料，其自身大多都具备着强度高、抗氧化以及抗腐蚀等多种特点，这也使得这部分材料被广泛应用在军事领域以及航空航天领域当中。然而，在满足其高性能使用需求的同时，由于这些材料的难加工性，也会对刀具产生较为严重的磨损，不仅会逐步降低刀具的使用寿命，还会导致切削区的整体温度维持在较高的水平中，工件的加工质量也会受到较为严重的影响，特别是那些对精密度要求较高的高端结构部件，表面的加工质量更是会直接影响到部件的可靠性。因此，这就需要积极探寻全新的孔加工刀具以及工艺手段，尽量采取绿色切削技术以及高效加工工艺，以此来更好的代替传统的加工方式。

一、难加工材料的孔加工刀具改进

在对难加工材料展开加工的过程中，应当根据实际情况来设计出具备着实用性特征的孔加工刀具，首先，应当确保两块机夹硬质合金刀具保持在180°，并安装在空心圆柱的刀杆部位，同时，两块合金刀具都拥有着主切削刃以及副切削刃，并且主副切削刃都处在圆柱的端面方向上，其中处在外圆柱面方向上的刀片被称之为外刀片，而在内圆柱面方向的切削刃则被称为内刀片，在对难加工材料进行加工时，内外刀片可以同时进行切削，直接在材料当中切削出对应的环形槽，去除中间的材料，从而形成通孔;其次，应当采取绿色切削技术，不采用切削液来进行难加工材料的切削，由于干式切削方式当中不采用切削液，这也使得整体机床的结构相对较为简单，具备着较高的环保性，可以采取调整切削速度的方式，对难加工材料表面的粗糙程度展开必要的完善优化，其对于加工硬化程度以及参与应力也起到了良好的改善效果，然而，由于其中没有采取切削液，缺少润滑以及冷却处理，整体切削温度就会维持在较高的水平上，不利于提升表面加工质量。而低温切削技术，则是在难加工材料的实际加工过程当中，添加必要的冷源来有效降低加工区域的整体温度，而局部深冷能够促进难加工材料冷脆性的提升，更好的提升切削分离效率，达到优化加工质量的主要目的;最后，还可以采用微量润滑切削的方式，这种微量润滑技术，主要就是将压缩气体与少量切削液加以混合处理过后，采取喷雾的方式来将其转化为微米级别的液滴油雾，进一步喷射到加工区当中，以此来实现加工面以及刀具的润滑处理。在近年来的发展进程中，国内以及国外的学者对于MQL技术的润滑机理、工艺参数优化以及各种难加工材料的基本加工性能等方面都展开了深入研究，并且在大量的实验中可以明显看出，MQL技术具备着切削液整体用量比较少、降低刀具磨损以及切削力强等多种优势，而在一些特殊的情况下，MQL技术则存在着冷却性能较低以及润滑失效等多种问题。因此，这就需要将MQL技术与低温切削之间具备的优势有效结合在一起，在保证其具备着良好冷却性能的同时，也能够高效发挥出润滑剂所具备的润滑特性，对加工材料的基本加工状态进行全面的改善优化[1]。

二、难加工材料的具体工艺优化措施

（一）设备的选用

为了更好的均匀车间各个单元内部的基本生产负荷，就应当对外壳内孔加工所使用的设备进行必要的优化处理，使其能够从原本的卧式数控车床进一步调整为DMG DMU60数控铣加工中心，这样不仅能够有效降低难加工材料加工过程中，各大车加工单元的基本负担，还可以更好的满足新型刀具所提出的基本内冷需求，防止因自重或是刀具装夹等因素而引发刀具中心与主轴回转轴线之间出现偏离，降低刀具振动等问题的发生几率。对于骨架零件来说，应当保证来料过后的内孔成型加工以及外圆粗加工能够在一次装夹中有效完成，为了提高加工质量以及工艺流程的精简程度，骨架内孔加工就应当采用哈挺Quest8/51数控工车床来进行操作，这样即便是在其中产生了刀具震颤问题，也可以采取后续装夹的方式来进行科学合理的优化[2]。

（二）优化主要的切削参数

在难加工材料工艺优化的过程中，在保证加工效率以及加工质量不受影响的前提下，就应当进一步控制成本，在可换刀头的使用寿命接近极限时，或是孔壁质量出现下降时，就可以在同一个设备中增加精铰工步去除高点，而由于去量相对较少，单边大多小于等于0.01mm，使得铰刀的磨损速度不断降低，在加工了多个批次的材料过后仍旧无需刃磨，通过这种方式大约可以提升刀头20%左右的使用寿命。而骨架内孔加工，由于其是在哈挺Quest8/51卧式数控机床当中所展开的，就应当采用液压主轴装夹，确保刀具可以稳定固定在刀盘架部位，在加工过程中可以通过孔壁粗糙程度以及切削噪音，来判断相应的切削参数是否符合标准。而在薄壁深孔零件装夹变形仿真控制的研究过程当中，由于骨架在实际加工阶段中出现了刀具震颤以及装夹变形等不利因素，就应当对这方面内容展开深入研究，具体内容就在于零件装夹变形仿真研究、变形控制研究以及装夹方式优化等多方面内容，而Quest8/51的主轴夹持力，如果能够稳定在890-4450N之间，就可以通过建立有限元仿真模型并进行准确计算，就可以对部分径向收缩变形量以及轴向影响长度的具体范围加以判断，以此来找寻出最为科学合理的夹持部位。而为了保证难加工材料在实际切削加工过程当中，能够保持基本的稳固性，通常都会采用1800N以上的力来进行夹持，可以利用ANSYS有限元仿真软件来实现对于夹持受力的建模，进一步模拟出车床主轴在1800N加持力的影响下，棒材30mm长度的锁紧状态，而在棒料模型建立完毕后，则要对模型的表面部位展开准确判断，而在对边界条件展开设置的过程中，应当根据接触面积将1800N力转换为压强，从而实现静态的结构模式[3]。

结论：在当前的社会环境中，各行各业都已经得到了较为全面的发展优化，而为了更好的促进机械加工行业的稳步发展，就必须要解决其内部难加工材料的加工问题，通过优化孔加工刀具、切削技术以及加工工艺的方式，在根本上提升難加工材料的加工效率以及加工质量，特别是那些对于精度要求较高的难加工材料，通过必要的工艺优化以及技术优化，不仅能够更好的满足客户所提出的基本需求，也可以大幅度降低各类加工问题的发生几率。

参考文献：

[1]丁文锋，李敏，李本凯，徐九华.难加工金属材料磨削加工表面完整性研究进展[J].航空材料学报，2021，41（04）：36-56.

[2]王文革.某难加工材料的孔加工刀具及工艺改进[J].金属加工（冷加工），2019（09）：62-63.

[3]雷运清.基于难加工材料钻铣孔加工的新工艺分析[J].中国新技术新产品，2017（17）：57-58.

简介：柴忠民，1982年6月出生，男，山西省运城市，职称：工程师，大学本科，研究方向：机械设计及加工工艺改进