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冷風切削薄壁不銹鋼零件的加工探討.

摘要：針對不銹鋼制造的薄壁測試模型的難切削性，采用冷風切削加工技術，實驗結果表明，這方法能夠加工出達到測試模型要求的零件。關鍵詞: 干切削； 模型； 冷風； 不銹鋼

在超高速空氣動力小激波風洞實驗中，實驗使用的各類測試模型大多為各類回轉構成的曲面，形狀如測試模型示意圖1,測試模型為空心零件，由測試模型前段、測試模型后段兩部分組成，壁厚為1mm，測試模型零件的徑向尺寸在20～500mm 范圍內(nèi)，尺寸精度為7～8級，表面粗糙度為0.4-1.6μm，粗糙度越高實驗效果越好，測試模型的零件材料多為不銹鋼（1Cr18Ni9Ti）。

1、加工難點的分析及加工方法

不銹鋼的切削性較差，被稱為難切削材料。不銹鋼材料的特性以及由此產(chǎn)生的切削問題分以下三點說明。

① 加工硬化性大：切削過程中，被加工材料產(chǎn)生塑性變形，由此被加工表面形成硬化層。硬化層的出現(xiàn)加劇刀具的磨損，特別是刀具的邊界磨損。

②導熱率低：切削加工產(chǎn)生的熱量70%-80%是由切屑帶走，但是，材料的導熱率低時，切屑帶走的熱量就少。切削點的溫度上升，刀具壽命就變短。

③親和性大：被加工材料的親和性大，易使刀尖產(chǎn)生積屑瘤和后刀面產(chǎn)生附著物，從而使被加工表面精度下降。

另外此類零件的外形為曲面結構，*后工序采用數(shù)控加工成形，壁厚僅為1mm，增加了加工的難度，采用傳統(tǒng)的切削方法加工成形的零件，變形嚴重，粗糙度達不到要求，加工過程中刀具磨損嚴重，影響數(shù)控成形，外形形狀不易控制。在對傳統(tǒng)的切削方法進行調查之后，研究了用冷風冷卻，微量油潤滑的加工方法。以期達到提高加工精度、延長刀具壽命的目的。

 

2、冷風加工

 

2.1 冷風加工原理

 

一般切削方法要大量使用切削液進行冷卻和潤滑，以期達到提高刀具壽命和表面粗糙度的目的。而冷風切削加工方法是將-10℃---30℃的冷風對切削點進行冷卻的同時，對刀具前后刀面供給微量植物油，以起到降低切削溫度以及潤滑作用。

 

2.2 冷風加工實驗

 

2.2.1冷風和微量切削液供給裝置

如圖! 所示，空氣壓縮機產(chǎn)生的壓縮空氣，一條通過給油機同切削液混合霧化供給刀具的前刀面以

及后刀面，另一條通過渦流式冷卻管被冷卻到供給切削點。

2.2.2 試驗條件

 

試驗在精密數(shù)控車床上進行，刀具為硬質合金K10；切削速度υ=150m/min；進給量?=0.055mm/r

切削深度a=0.1mm。試件為不銹鋼制做的

測力測試模型。

試驗分為3種情況：實驗A 使用水不溶性切削液。實驗B 使用-10℃冷風，不加微量切削液。實驗

C使用微量切削液同-10℃冷風同時使用。在以上給定的試驗條件下進行研究，對所得到的試驗結果

進行分析比較，從而對冷風加工的效果進行評價。

 

2.2.3試驗結果與討論

 

①積屑瘤：冷風切削對減少積屑瘤有非常明顯的效果，微量切削液可以浸透到刀具后刀面和被加工表面之間以及刀具前刀面和切屑間，減少兩者之間的摩擦，進而使積屑瘤減少。冷風試驗中還發(fā)現(xiàn)，微量切削液供給到刀具的后刀面效果為*好。

②刀具的磨損：如圖3 可以看出，試驗a和試驗c的刀具磨損量相近，而試驗b的刀具磨損較大，這表明微量切削液在減少刀具磨損方面起著重要的作用，延長了刀具的壽命，減少了磨刀時間， 降低了加工成本。

③加工表面：隨著積屑瘤的減少，加工表面的精度提高了。雖然試驗7 和試驗8 的刀具磨損量相

近，但試驗8 的表面粗糙度得到改善，加工表面狀況*理想，表面粗糙度從3.2～6.4μm降到了

1.6～3.2μm，在經(jīng)拋光研磨，完全達到測試模型對表面粗糙度的要求。

④尺寸精度：由于冷風切削的工作溫度低，減小了測試模型零件的變形，提高了尺寸精度、形狀精

度，冷風再加微量切削液可大大減少切削力，因此實驗7 加工測試模型零件出現(xiàn)局部變形或腰鼓形的30%，實驗b為24%，實驗c僅為10%。

⑤冷風加工符合環(huán)境保護的要求：大量切削液的使用對于提高產(chǎn)品精度起了很大作用，但是隨著

現(xiàn)代切削技術的發(fā)展和環(huán)境保護的限制，它又將被使用微量植物油的冷風切削加工技術所代替。

 

3結論

 

本研究針對不銹鋼的難削性，從一般切削方法入手，分析了在使用硬質合金&’" 刀具和水不溶性切削液時所出現(xiàn)的問題。進而采用冷風切削加工技術，解決了一般切削加工方法的弊端，得到了滿意的結果，冷風切削不銹鋼的實驗成功，為空氣動力實驗水平上臺階，創(chuàng)造了條件.