大型不銹鋼零件的加工方法

不銹鋼在抗蝕性和耐磨性方面具有優(yōu)勢，且不銹鋼成品的強(qiáng)度高、韌性大，廣泛應(yīng)用于機(jī)械裝備、模具等領(lǐng)域，該不銹鋼零件是某機(jī)械設(shè)備關(guān)鍵部件，精度要求較高。 不銹鋼切削難度大，若以..碳素鋼45的可切削性為參考標(biāo)準(zhǔn)（設(shè)為1.0），則奧氏體不銹鋼304的可切削性約為0.37，不銹鋼是一種含鉻量大于12%或含鎳量大于8%的合金鋼，其導(dǎo)熱性能較差，加工過程中易出現(xiàn)粘刀、不易斷屑等問題。由于不銹鋼導(dǎo)熱性能較差，其切削溫度比切削常規(guī)鋼種高，.高可達(dá)1000℃，加工時(shí)零件變形大，精度較難控制。實(shí)際切削過程中，鐵屑對熱量的攜帶.多是Fz（每刃進(jìn)給量）上下兩面，如果被加工材料具有理想的導(dǎo)熱性能，熱量就會(huì)在短時(shí)間內(nèi)在Fz的表面?zhèn)鲗?dǎo)至內(nèi)部，將更多的機(jī)加工熱量帶走。不同的切削參數(shù)對殘余應(yīng)力的影響程度也不同，從大到小依次是切削速度、切削深度和進(jìn)給量，這和切削參數(shù)對切削力、切削溫度的影響規(guī)律一致，說明切削參數(shù)對加工殘余應(yīng)力的影響同樣是通過機(jī)械效應(yīng)和熱效應(yīng)起作用的。因此，設(shè)置合理的切削參數(shù)對減少零件加工變形具有優(yōu)勢。不銹鋼燒焊變形大，焊縫區(qū)因應(yīng)力作用而開始收縮，拉伸殘余應(yīng)力在焊接區(qū)產(chǎn)生，而壓縮殘余應(yīng)力被焊接區(qū)周邊區(qū)域承受，不銹鋼材料面臨不同程度的收縮變形。燒焊面積大、燒焊時(shí)間長，燒焊工件變形現(xiàn)象相應(yīng)增多。

圖2整體備料和分解備料質(zhì)量差異 設(shè)計(jì)零件加工模型時(shí)，考慮其加工性，將大型零件的各形狀特征分解成若干實(shí)體模型，如圖1所示，分解后的構(gòu)件為A、B、C、D、E、F，分解后的構(gòu)件特征變得簡單。分解前整體備料和分解后單件備料需用的材料進(jìn)行相比，分解備料可節(jié)約55.4%的材料，如圖2所示。被加工零件分解成單個(gè)簡單的構(gòu)件，加工特征變簡單，加工難度降低，去除體積也減少，加工工時(shí)、刀具使用量等生產(chǎn)成本都隨之減少，可降低制造成本，還可以避免數(shù)量較多的電極設(shè)計(jì)、電極加工、放電加工等。化整為零的設(shè)計(jì)方法可以降低零件加工成本、縮短加工周期，提高競爭力。 02  制造工藝分析  被加工零件可分解成2個(gè)主體構(gòu)件A、B及較小的構(gòu)件C、D，還有多個(gè)加強(qiáng)筋E、F，共20多個(gè)構(gòu)件鑲接而成（見圖1）。加工該零件精度控制的難點(diǎn)：①主體構(gòu)件尺寸大、壁簿、去除體積大的特點(diǎn)，導(dǎo)致切削時(shí)間長、應(yīng)力變形大，容易造成加工尺寸超差；②所有鑲接處都需要燒焊連接密封，燒焊區(qū)域大，加工的零件變形控制難。

零件的裝備精度要求高，如圖3所示，要求.大平面的平面度為0.05mm，A構(gòu)件屬大型簿板類，單件加工變形較大，燒焊鑲接后變形量更難預(yù)估；B構(gòu)件兩通槽側(cè)壁垂直90°、高度達(dá)425mm，垂直度要求為0.05mm，要達(dá)到圖紙技術(shù)要求，加工難度較大。

根據(jù)以上分析，采用單個(gè)構(gòu)件精加工后，再燒焊鑲拼無法..零件的公差要求，因此工藝制定時(shí)，單個(gè)構(gòu)件加工預(yù)留余量，設(shè)計(jì)銷釘（孔）定位、螺釘（孔）緊固，裝配一體后燒焊鑲拼，再精加工到要求的尺寸。零件上對精度要求高的特征，通過粗銑加工留余量、空冷時(shí)效、去余量加工管控變形的方法，釋放和消除單個(gè)工件的應(yīng)力變形。裝配后無法再加工的面和精度要求不高的特征按圖紙要求一次加工到位，再裝配鑲拼燒焊成整體構(gòu)件，.后對精度要求高、留余量的特征進(jìn)行精加工，如圖4所示。通過上述工藝方法可有效管控加工精度，對于無法管控的變形面，如圖5所示的P1大平面，燒焊后會(huì)變形且不可管控，但又有平面度要求，在滿足機(jī)械零件使用要求的前提下，優(yōu)化設(shè)計(jì)模型，根據(jù)實(shí)際使用需求增加P2小平面，燒焊變形后再精銑P2小平面，這樣既能使加工變得簡單又能..零件的加工技術(shù)要求和降低加工成本。

構(gòu)件B如圖6所示，采用效率高的CNC加工。該構(gòu)件是粗銑切削難度較大的工件，70%材料需去除，且是深型腔加工，為降低排屑的難度，選擇臥式CNC機(jī)床加工，據(jù)現(xiàn)場工況確定表1所示的加工參數(shù)，刀具的切削效率達(dá)到40min/次，可減少操作人員換刀頻率而提高加工效率。加工步驟如下。 （1）CNC機(jī)床粗銑加工375mm的高度，軸向留單邊余量2mm，工件四周外形面、兩通槽暫不加工。 （2）CNC機(jī)床粗銑加工四周外形面、兩通槽貫通，徑向、軸向留余量2mm/單邊。 （3）空冷時(shí)效處理48h。 （4）CNC機(jī)床精銑底面、銷釘孔、螺釘孔、倒角，底面精銑后用于和A構(gòu)件鑲拼。 （5）CNC機(jī)床四周側(cè)面精銑，加工各螺釘孔、銷釘孔，648mm×346mm×82mm的臺(tái)階面暫不加工，留后續(xù)裝配燒焊后再加工。 （6）裝配，鉗工通過銷釘及孔，組裝構(gòu)件A、B、C、D和加強(qiáng)筋后，進(jìn)行燒焊。

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