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1Cr18Ni9Ti不锈钢细长孔的钻削攻丝工艺研究

1Cr18Ni9Ti不锈钢细长孔的钻削攻丝工艺研究

  
摘要:1Cr18Ni9Ti属于奥氏体不锈钢难加工材料,存在韧性大、切屑粘附性强、导热性及加工性能差等难题,尤其是细长孔钻削及小直径内螺纹攻丝等加工极为困难,在这方面普遍存在钻头、丝锥易折断、加工质量差和加工成本高等问题。依据切削理论及长期的实践经验,探索出影响加工质量及加工成本的主要因素,发现通用类钻头、丝锥在加工不锈钢类材料所具有的局限性。通过改变钻头、丝锥的刀体结构,切削刃的几何参数及合理的工艺方案,在奥氏体不锈钢钻削细长孔、攻内螺纹加工方面取得了较好的效果。

0 引言

鉴于1Cr18Ni9Ti材料具有优良的耐腐蚀性和韧性,在液气体传输管件中应用日趋广泛,尤其在高压输送酸碱性液体时,多采用该类材料制造阀管件。这类零件形状复杂、精度要求高、批量大。由于1Cr18Ni9Ti属奥氏体不锈钢类材料,其具有韧性大、高温机械性能好、切屑粘附性强及导热性差,加工硬化趋强等特性,切削加工性差,尤其小孔的钻削及螺纹的加工更为困难。而采用传统工艺,刀具消耗量大,废品率极高。因此通过反复实践,不断对工艺方案进行改进,取得了良好的效果。

在该类阀体零件中,有大量的孔直径在?8mm以下,孔长在240mm以上,长径比为l/d>30,表面粗糙度为Ra1.2,圆柱度误差为0.05mm,并有许多小于M6内螺纹。在此类细长孔及小径内螺纹的加工中,如果采用传统工艺方法加工,首先是加长钻头的稳定性差,很难满足技术要求。特别是排屑困难,极易造成钻头折断,使工件报废;其次是钻头、丝锥磨损加剧,一般加工几个零件就需更新钻头、丝锥,使加工成本上升,加工效率降低。

1 钻孔工艺设计及参数确定

加长钻杆及提高钻头稳定性

由于是深孔加工,需要一些加长钻头,订做这种加长钻头,不仅成本高,而且周期长,在无专用夹具的情况下,对通用标准钻头焊一个加长柄时不易焊正,无法满足技术要求。为此,设计一套专用夹具,如图1所示,使其焊后变形小。其原理是:利用带有V型夹具座,保证钻头及钻柄的同心度,用螺栓压板将钻头、钻柄定位夹持进行焊接,采用铜材料钎焊。加长的钻柄尺寸应准确,并使其具有导向作用,以提高钻孔时钻头的稳定。
 

1.V型槽座 2.钻头、钻柄 3.压板 4.螺栓

图1 焊接钻杆夹具

钻头的几何参数确定

由于1Cr18Ni9Ti属于奥氏体不锈钢难加工材料,按常规几何参数:锋角116°~120°;后角10°~14°;副后角a=0°进行磨制钻头,其耐用度极低,加工质量差等问题非常突出,对切削过程进行分析后,从以下5个方面改变钻头切削部分的几何参数。

改变后角及锋角:通过大量试验证明,后角改变12°~15°较为适宜;锋角135°~140°较为理想。

修磨棱边:将原来副后角a=0°磨成a为3°~5°,并留有一条宽度的刃带棱边。这样不但可保留原棱边的导向作用,并可以减少棱边与孔壁之间的摩擦,从而降低切削热及钻头与工件的"咬死"现象。

开分屑槽:利用钻头刃磨机床磨制分屑槽,其目的是减小切屑宽度,改善切削条件,便于排屑。通过大量的试验,对直径?6~12mm的钻头可以开出1~2条分屑槽,分屑槽宽度c为0.05~0.06d;分屑槽深度t为0.04~0.05d,其中d为钻头直径。

修磨横刃:应尽量缩短横刃,降低尖高,修磨横刃处前刀面,使修磨部分的负前角变正前角。切削速度v为8~10m/min;进给量f为0.12~0.20mm/r较适宜。



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