特殊合金材料深長孔的加工

　　煙氣輪機(jī)是煉油催化裂化裝置中的一種能量回收設(shè)備，其主要零部件轉(zhuǎn)子是由輪盤和主軸組裝而成。輪盤與主軸裝配后需用8組拉桿螺栓將其緊固。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，8個(gè)孔深322mm，母線垂直度0.05mm，孔表面粗糙度0.4µm，因此該孔必須鉸制。

　　主軸和輪盤的材料分別為高強(qiáng)度合金鋼40CrNi2MoA和高溫合金鋼GH864，兩種材料的力學(xué)性能表見表1。

　　從表1可以看出，兩種材料的機(jī)械性能非常特殊，因此其加工性能與普通材質(zhì)不同，從而在選擇刀具材料、幾何角度、工藝參數(shù)等方面造成困難。

　　一、刀具材料的選擇

　　表2所示內(nèi)容為幾種常用刀具材料的力學(xué)性能對比，由上述知GH864和40CrNi2MoA抗拉強(qiáng)度和伸長率極高，因此其“粘度”較大，加工難度大。高速鋼較YT,YG類硬質(zhì)合金有足夠的強(qiáng)度和韌性，又因其含釩量不高，磨加工性能良好，所以刀具材料應(yīng)從高速鋼中選取。為了避免在切削時(shí)因振動(dòng)使刀具崩刃和折斷，并綜合考慮其他因素，選抗彎強(qiáng)度高的W2Mo9Cr4VCo8作為刀具材料。

　　二、刀具主要幾何角度的設(shè)計(jì)

　　刀具的幾何參數(shù)對切削時(shí)金屬的變形、切削力、切削溫度和刀具磨損都有顯著影響，從而影響切削效率、刀具耐用度、加工表面質(zhì)量和加工成本。因此合理選擇刀具幾何參數(shù)非常重要。

　　1、前角的選擇

　　選擇較大前角，可以減小切屑變形，從而使切削力和切削功率減小，切削時(shí)產(chǎn)生的熱量減小，同時(shí)可以抑制刀瘤的產(chǎn)生，使刀具的耐用度提高。但是，過大的前角會(huì)使刀刃的強(qiáng)度降低，容易產(chǎn)生崩刃。由于高速鋼切削性能好，GH864和40CrNi2MoA的塑性好，所以刀具應(yīng)選較大的前角。綜合考慮各種因素，主切削刃和校正切削刃前角g=7°-9°。

　　2、后角和韌帶的選擇

　　后角的主要作用是減小切削過程中刀具后刀面與加工表面之間的摩擦，它對刀具耐用度和加工表面質(zhì)量有很大影響。當(dāng)切削厚度很小時(shí)，磨損主要發(fā)生在后刀面上，為了減小后刀面的磨損和增加切削刃的鋒利程度，宜取較大的后角，本文所述屬薄屑切削，故后角a=9°-11°。

　　高速鋼鉸刀主要利用刀刃的鋒利性使加工表面獲得較高的表面加工質(zhì)量，并不以擠削為主，韌帶應(yīng)選得較窄為好，所以切削刃韌帶f=0.05～0.1mm，校準(zhǔn)刃韌帶f=0.1～0.15mm。

刀具的結(jié)構(gòu)和幾何角度簡圖

　　為防止鉸削過程中由于向上排屑將孔的表面劃傷而影響表面質(zhì)量，刀具應(yīng)采用較大刃傾角，即l=15°-20°，較大的刃傾角不但使排屑向下，同時(shí)還可使刀具實(shí)際前角增大，提高鉸刀耐用度。右圖所示為刀具的結(jié)構(gòu)和幾何角度簡圖。

　　三、切削液的選擇

　　切削液對減小刀具磨損，改善加工表面質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率具有重要作用，它的作用為潤滑和冷卻。鉸削高溫合金時(shí)，宜選用極壓添加劑硫化切削液，該切削液與金屬化合，形成硫化鐵，硫化鐵熔點(diǎn)高達(dá)1193℃，硫化鐵薄膜在高溫下不易破壞，能在1000℃保持良好的潤滑性能，抑制刀瘤的產(chǎn)生，提高表面加工質(zhì)量。

　　四、工藝路線及工藝聾數(shù)的確定

　　 上鉆模，分別在輪盤和主軸上鉆底孔。

　　 組裝主軸與輪盤，保證各孔同軸度小于0.2mm。

　　 工件上鏗床，精找正后緊固，撞拉桿螺栓孔，留余量0.5mm。

　　 裝夾鉸刀，粗鉸該孔，鉸削量t=0.20mm，鉸刀刀刃處線速度v=1.8～2.2m/min，軸向進(jìn)刀量s=0.15～0.20mm/r;

　　 精鉸該孔，鉸削量t=0.10mm，其他參數(shù)如上。