薄壁不銹鋼管的加工研究

徐中坤

(河南經(jīng)濟(jì)貿(mào)易高級(jí)技工學(xué)校，河南 鄭州 450000)

1 前言

一直以來機(jī)械加工中難度較大的就是薄壁零件，為相關(guān)人士帶來了刺手問題。究其根源，主要是薄壁零件強(qiáng)度比較弱、剛性較差，加工中稍微不慎就可能導(dǎo)致變形，讓零件闡述較大形位誤差。而且隨著不銹鋼管的大量使用，加工薄壁不銹鋼的質(zhì)量難度越來越大，對車削各種刀具的選用與切削用量都提出了較高要求。

2 薄壁不銹鋼管的加工研究

下水器中有一個(gè)重要的零件，即是薄壁不銹鋼尾管（圖1）。本文就是以不銹鋼尾管作為案例，因每月要加工20萬件以上，還必須要確保質(zhì)量降低成本呢，難度確實(shí)不小。

圖1 不銹鋼尾管

（1）加工分析。該零件大都是按照下料、倒角、車外螺紋的工藝流程操作，使用的鋼管壁厚0.91mm，外圓的直徑為31.75mm不銹鋼薄壁管加工。但是現(xiàn)場中存在如下一些問題:①薄壁不銹鋼管是由拉制成的，起表面的洛氏硬度高達(dá)90HRC，為加工帶來了較大難度。②數(shù)控車床之上所使用的專用數(shù)控車刀為RT161.1w-28UN。在削切不銹鋼之時(shí)，需要承受較高的溫度，加之不銹鋼在高溫下強(qiáng)度比較高，導(dǎo)致加工的硬化增強(qiáng)，具備了較高的硬度層，對刀具的磨損較大。③對下料的工藝有兩種方法:其一是使用沖壓設(shè)備實(shí)施裁剪法進(jìn)行加工，這種方法極易導(dǎo)致管件的內(nèi)徑及外形變形，致使產(chǎn)生出不良的質(zhì)量，不能夠滿足客戶要求；其二是使用車床進(jìn)行切削法加工，但是要增強(qiáng)切削刀具切削量，增加了加工成本。相比之下，目前使用第二種方法比較多。④加工螺紋之時(shí)，因?yàn)槁菁y的高度僅僅為0.541mm，因此大都使用了刀尖切削，極易磨損刀具，增加了加工的成本。

從上面四點(diǎn)分析可以看出來，科學(xué)合理的下料、加工螺紋的方法與螺紋加工參數(shù)、刀具都是薄壁不銹鋼加工關(guān)鍵所在。

（2）下料工序的分析。因?yàn)樯厦鎯煞N加工方法都有缺陷，都不能夠?qū)崿F(xiàn)低成本高質(zhì)量要求，因此根據(jù)管件外形內(nèi)徑的變形、刀具的切削量進(jìn)行分析，采用了無切削余量裁剪方法，具體的加工工序如圖2所示:

上圖是由左右兩個(gè)半模具1和4共同安置形成的裁剪模具，這兩半模具經(jīng)過中心軸孔中螺母2和螺桿5的軸向固定一起，并且還可以徑向錯(cuò)位，其中模具1的螺桿5之上套置著彈簧7，而另一個(gè)模具4的螺桿5之上套置著由彈簧7經(jīng)過壓緊的，當(dāng)兩半模具在錯(cuò)位之時(shí)彈簧7就會(huì)受壓讓移動(dòng)的6（圓錐形的復(fù)位器）。

操作時(shí)，要把左半模具1固定在機(jī)床或者其他的固定位置，并在模具上套上圓管管件，當(dāng)給右半模具4的上方加壓之時(shí)，復(fù)位器6就會(huì)向左移動(dòng)，就會(huì)壓縮彈簧7與螺桿5超著右移動(dòng)，同時(shí)右半模具4就會(huì)朝下運(yùn)動(dòng)，這樣就形成了和相鄰左半模具錯(cuò)位，實(shí)現(xiàn)了裁剪的效果。如果將右半模具上方加壓取消之后，右半模具勢必向上移動(dòng)，因彈簧作用讓整個(gè)機(jī)構(gòu)自行復(fù)位。

（3）螺紋加工分析。本文研究中使用的數(shù)控車床的轉(zhuǎn)速為230～1800r/min，對三種加工方法做實(shí)驗(yàn)進(jìn)行比較:①采用刀尖切削加工法:這種加工法車床的主軸轉(zhuǎn)速為300～500r/min，總共分為8次進(jìn)刀，而每次的進(jìn)刀量都在0.0676mm，加工之時(shí)要采用切削液進(jìn)行冷卻。在研究中發(fā)現(xiàn)使用RT161.1W-28UN車刀時(shí)損耗較大，就改用了16ER-28UN車刀，但結(jié)果發(fā)現(xiàn)對車刀損失還是比較大。②采用左刀刃單面削切加工法:這種方法車床的主軸轉(zhuǎn)速為800r/min，總共也是分為8次進(jìn)刀，每次的進(jìn)刀量是0.052mm，采用了RT161.1W-28UN車刀進(jìn)行加工，使用切削液實(shí)施冷卻。但是從使用中發(fā)現(xiàn)，這種加工法對RT161.1W-28UN的車刀有較大磨損，導(dǎo)致單個(gè)產(chǎn)品成本增高了。改用了16ER-28UN車刀之后，采用了切削液之后沒有明顯的效果，但是刀具的磨損確實(shí)比較前一種少一些，降低了單個(gè)加工的成本。但是通過研究發(fā)現(xiàn)，采用左刀刃加工法比上面那種辦法利用率高，幾乎提高了51%左右。通過幾個(gè)月試用之后，使用16ER-28UN車刀在確保質(zhì)量前提下降低了成本，但是和設(shè)定目標(biāo)相比還相差甚遠(yuǎn)。通過研究分析，使用3ER-28UN的車刀進(jìn)行加工，在確保了質(zhì)量情況之下，確實(shí)將成本降低了不少，而還將過去的八次加工更改為六次加工，這樣每次的切削量就為0.052mm，有效地提升了加工工作效率。③左右刀刃交替進(jìn)行切削加工法:采用這種加工法車床主軸的轉(zhuǎn)速為800r/min，也是按照8次進(jìn)刀進(jìn)行加工，而每次進(jìn)刀的進(jìn)度為0.052mm，采用3ER-28UN的車刀進(jìn)行左右刀刃交替削切，鑒于數(shù)控車床強(qiáng)度、精度等多種原因，而且隨著加工機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)床都有振動(dòng)，導(dǎo)致多次試驗(yàn)失敗，這種加工法如若應(yīng)用到大型的數(shù)控車床上確實(shí)可行，但是成本比較大。

對最終結(jié)構(gòu)進(jìn)行比較；在同樣的設(shè)備上采用3ER-28UN的車刀左對比研究，經(jīng)過檢測得出試驗(yàn)結(jié)果，具體如表1所示:

表1 試驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)表

3 結(jié)語

通過上面的各種比較來看，薄壁不銹鋼管加工一定要選擇科學(xué)合理的加工法，才能有效提高加工精度與質(zhì)量。而幾種加工法中無切削余量裁剪加工法，實(shí)現(xiàn)了低成本、高質(zhì)量的要求；并且經(jīng)過相應(yīng)改進(jìn)，有效提升了薄壁不銹鋼質(zhì)量、降低了加工的成本、提升工作效率，確保了產(chǎn)品質(zhì)量和進(jìn)度，讓客戶滿意。

[1]郭洪明.薄壁不銹鋼管的加工[J].金屬加工，2011，（15）:30-32.

[2]林黎鋒.薄壁不銹鋼管的加工[J].金屬加工工藝，2009，（4）:53-56

[3]時(shí)永利.不銹鋼薄壁管件的加工工藝改進(jìn)[J].重工與起重技術(shù)，2009，（1）:16-18.

[4]耿忠民.不銹鋼加工工藝[D].鄭州:北方工業(yè)出版社，2007.