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GCr15大長(zhǎng)徑比微小孔鉆削

2018-05-24

肖榮　金艷玲　陳蘇麗
（西安飛行自動(dòng)控制研究所）

　　1.技術(shù)背景

　　GCr15，高碳鉻軸承鋼的代表鋼種。由于其綜合性能好，具有高而均勻的硬度，良好的耐磨性和高的接觸疲勞壽命，被廣泛地用于航空、航天產(chǎn)品上。但就加工性能來(lái)講，其硬度較大、較黏，屬于一種難加工材料；而且國(guó)產(chǎn)軸承鋼在精煉過(guò)程中有較多的非金屬夾雜物，主要有氧化物鋁酸鈣、鎂鋁尖晶石等，硫化物MnS和CaS，以及氧化物與氯化物的復(fù)合夾雜，這些夾雜物形成局部硬點(diǎn)，給加工帶來(lái)難度。如圖1所示，某GCr15產(chǎn)品上φ0.5的小孔對(duì)控制流量起著非常重要的作用，孔深約6mm，是典型的大長(zhǎng)徑比（12:1）微小孔。

　　2.加工方法探索

　?。?）加工刀具選擇。

　?、貱o高速鋼鉆頭。因?yàn)榱慵牧嫌捕容^高，Co高速鋼鉆頭磨損較快，切削刃易磨鈍，摩擦力急劇上升，機(jī)床出現(xiàn)悶車(chē)現(xiàn)象，刀具容易折斷，因此無(wú)法滿足加工要求。

　?、谕ㄓ煤辖疸@頭。通用合金鉆頭，切削刃較長(zhǎng)，刀具相對(duì)單薄，當(dāng)鉆頭接觸到零件材料中夾雜的非金屬雜質(zhì)時(shí)，零件發(fā)燙，鉆頭發(fā)出尖銳聲音，很快折斷，亦無(wú)法滿足加工要求。

　?、圩灾票忏@。在綜合考慮小孔的加工特點(diǎn)和零件材料特點(diǎn)后自制刀具，選定YL10.2和YD15合金棒。

　　YL10.2用于高速車(chē)削、銑削，也可用于淬火鋼的加工；YD15用于精車(chē)、半精車(chē)鈦合金、鎳基高溫合金及釬焊后零件的加工。經(jīng)試驗(yàn)，Z終選定韌性較高的YL10.2合金棒，刃磨φ0.5×2中心鉆、φ0.5×4.5扁鉆和φ0.5×6扁鉆各一支，分階段進(jìn)行加工。其中φ0.5×6扁鉆頂角磨成100°，定心較好；刃傾角由一般常用的1.5°變?yōu)?°，剛性好；只在長(zhǎng)3mm范圍內(nèi)開(kāi)扁，增加刀具強(qiáng)度；刃磨30′倒錐利于排屑。刀具結(jié)構(gòu)及實(shí)物如圖2、圖3所示。

　　（2）切削參數(shù)選擇。GCr15在切削過(guò)程中，其切削力是動(dòng)態(tài)變化的。在刀具初始切入的瞬間，切削力急劇增大，隨著刀具開(kāi)始切入工件，切削進(jìn)入了穩(wěn)定階段，穩(wěn)定切削力約220N。隨著刀具繼續(xù)前進(jìn)，切削力總趨勢(shì)不斷增加，但因切屑不斷分離而出現(xiàn)波動(dòng)。同時(shí)，在切削加工中，隨著切削速度的提高，工件表面殘余應(yīng)力逐漸增大。主要原因?yàn)椋寒?dāng)切削速度顯著提高時(shí)，切削層金屬發(fā)生了彈、塑性變形，且后刀面與工件表面、前刀面與切屑摩擦產(chǎn)生切削熱，使切削溫度顯著提高。因此在選擇切削參數(shù)時(shí)，需控制好切削力和切削熱，防止扁鉆斷裂。

　　本次零件小孔加工分三個(gè)階段進(jìn)行，每個(gè)階段的切削參數(shù)如下：①選用φ0.5×2中心鉆定心，轉(zhuǎn)速4000r/min，每進(jìn)給0.3mm退刀一次，每加工25件刃磨一次。②選用φ0.5×4.5扁鉆預(yù)鉆，轉(zhuǎn)速4000r/min，每進(jìn)給0.15mm～0.2mm退刀一次，每加工15件刃磨一次。③選用φ0.5×6扁鉆接通孔，轉(zhuǎn)速4000r/min，每進(jìn)給0.1mm～0.15mm退刀一次，每加工10件刃磨一次。

　?。?）冷卻潤(rùn)滑應(yīng)用。冷卻液具有降低切削溫度、減少刀具磨損、減少工件熱變形以及沖刷鐵屑的作用，本次加工采用攻絲油和煤油混合液作為冷卻液。每次退刀的時(shí)候，及時(shí)用毛刷蘸取冷卻液清理鐵屑，冷卻鉆頭，切削過(guò)程中，其潤(rùn)滑冷卻效果良好。

　　3.結(jié)語(yǔ)

　　本文以某型產(chǎn)品為例，從零件材料、加工刀具、切削參數(shù)以及冷卻潤(rùn)滑等方面入手，介紹了GCr15大長(zhǎng)徑比微小孔的鉆削方法，為類(lèi)似零件的深長(zhǎng)孔加工提供了一些參考。

來(lái)源：《金屬加工》(冷加工)2017年第22期