鉸削工藝是用來使不銹鋼上的孔具有準確的尺寸精度和良好光潔度的一種機加工方法。這種方法是在已經經過鉆孔、鏜孔或穿孔操作而形成孔的基礎上完成的。各種不銹鋼的切削特性各不相同,為此鉸削必須根據加工的不銹鋼的種類,改變鉸刀的類型和角度。標準型鉸刀,無論是高速鋼制的還是焊有硬質合金刀頭的,都設計有直線形的或螺旋形的溝槽,通常都可以用來加工各種牌號的不銹鋼。有些情況下使用的刀是套裝的,可調和鑲裝刀頭。盡管上述各類鉸刀都可以對不銹鋼進行鉸孔,但是具有螺旋形溝槽的那一種鉸刀加工精度通常較高,對振動的敏感性較小,在鉸削深孔時,排屑能力較好。
對于絕大多數螺紋機床加工來說,建議使用短柱螺紋機床鉸刀。鉸削時,左旋溝槽的鉸刀右向旋轉鉸削被認為是標準的。進行鉸削的速度與鉆削近似,切削深度通常掌握在每個刀齒0.05~1.0mm,如果切削深度在0.05mm以下,則加工表面很可能會發生打滑,這時要注意鉸刀的磨損。如果需要鉸削的最終孔徑超過19.05mm,則所鉆的孔徑應比這個值小1.6mm,以便為鉸刀提供足夠的切削深度,直徑超過50.8mm的孔,可以按比例增大鉸削的加工余量。
根據各種鉸刀的構造不同,對尺寸較小的孔進行鉸削時,宜選用整體式鉸刀,因為這樣可以減少誤差和偏斜。但是在加工尺寸較大的孔時,由于成本較高,用整體式鉸刀有時就不合算了。在規格允許的情況下,有時可把尺寸較大的整體鉸刀重新磨成尺寸接近的、較小的鉸刀使用。
鉸孔的精度很大程度上取決于適當的刃帶寬度和切削刃的鋒利程度。對鉸刀進行拋光可以提高零件的光潔度。刃磨以后用油石研可以顯著地延長刀具的使用壽命。
對不銹鋼進行鉸孔的鉸刀必須有一定的切削作用,否則就會引起打滑或金屬加工硬化。如果鉸削時去除的毛坯量不夠,鉸刀的壽命就會縮短。如果鉆頭的尺寸過于接近鉸刀的尺寸,或者鉆孔時尺寸超差,同樣是接近鉸刀的尺寸(這是經常發生的),鉸削時就沒有足夠的余量,有可能是擠入而不是切入,從而導致鉸刀的過度磨損或斷裂。
鉸削在生產量大到可以證明使用硬質合金刀具是合算的場合時,選用這種刀具也可以成功地進行鉸削。對于鉸削,可行的辦法之一是以大約24m/min的速度開始切削,相反地,用高速鋼刀具鉸削的速度為9m/min,然后增加速度,直至有效而無過分損傷地進行切削為止。
鉸刀應安裝在一個可移動的夾具上。通常,對于直徑為6.35~25.4mm的孔來說,切削可以鉸去0.152~0.406mm的金屬厚度。隨著孔徑的增大,允許鉸削的金屬厚度也隨之增加。短型鉸刀或盡可能短的鉸刀可以避免產生喇叭口或錐形孔。
鉸刀的刃磨應該在夾具上或工具磨和刃磨機上進行。這樣的鉸刀就可以保證鉸出具有均勻精確度的孔。通常,在其有大約7°后角的倒角上采用30°的導前角。加工不銹鋼的鉸刀應具有較窄刃帶,減少發熱和摩擦,從而減少材料的加工硬化。
①. 鉸削速度
為了達到尺寸公差、表面光潔度的要求或者同時兼顧兩者時,鉸削速度應隨不銹鋼種類的不同而變化。工件上孔的尺寸公差是主要因素。可以采用較高速度,而要求高的光潔度的地方,則建議采用較低鉸削速度。使用高速鋼鉸刀時,如果要求高的光潔度,則鉸削速度用11~15m/min;如果孔的尺寸精度是最重要的,則鉸削速度用18~37mm/min.如果使用硫基潤滑油不能達到所要求的光潔度,那么可以將其用煤油稀釋后拭之。
②. 進給量
進給量是由材料種類、孔深、要求的光潔度和所用的鉸刀決定的。每一轉給量通常在0.076~0.203mm之間,或者比鉆削同類材料所采用的進給量稍微快一點點。
對不銹鋼鉸孔時,經常遇到的問題是,孔表面容易劃出溝槽,粗糙度差,孔徑超差,呈喇叭口,鉸刀易磨損等。不同種類不銹鋼的切削加工性不同,在鉸孔中所表現出的問題也不一樣,如對06Cr18Ni11Ti等奧氏體不銹鋼和耐濃硝酸不銹鋼鉸孔時,主要是鉸刀磨損問題;而對20Cr13等馬氏體不銹鋼鉸孔時,主要是不容易保證鉸孔的粗糙度和尺寸精度問題。為了避免這些問題,應注意以下事項:a. 合理選擇鉸刀和鉸削用量,是保證鉸孔順利進行的關鍵;b. 提高預加工工序質量,防止預加工孔出現劃溝、橢圓、多邊形、錐度或喇叭口、腰鼓形狀、軸心線彎曲、偏斜等現象。保持工件材質硬度適中,尤其對20Cr13馬氏體不銹鋼,調質處理后的硬度在HRC 28以下為宜。正確安裝鉸刀和工件,鉸刀必須裝正,鉸刀軸線應和工件預加工孔的軸線保持一致,以保證各刀齒均勻切削。選用合適的切削液,可以解決不銹鋼的切屑黏附問題,并使之順利排屑,從而降低孔表面粗糙度和提高刀具耐用度。一般以使用硫化油為宜,對降低表面粗糙度有顯著的效果。
由于四氯化碳(CC14)對人體有害,宜采用硫化油85%~90%和煤油10%~15%的混合液。鉸刀直徑較大時,可采用內冷卻方式。認真注意鉸孔的過程,嚴格檢查刀齒的跳動量,是獲得均勻鉸削的關鍵。在鉸削過程中,注意切屑的形狀,由于鉸削余量小,切屑呈箔卷狀或呈很短的螺卷狀。若切屑大小不一,有的呈碎末狀、有的呈小塊狀,說明鉸削不均勻。若切屑呈條的彈簧狀,說明鉸削余量太大。若切屑呈針狀、碎片狀,說明鉸刀已經磨鈍。還要防止切屑堵塞,應勤于觀察刀齒有無粘屑,以避免孔徑超差。使用硬質合金鉸刀鉸孔時,會出現孔收縮現象,為防止退刀時將孔拉毛,可采取加大主偏角來改善這種情況。