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1、 装配钳工 （高级）案例分析姓名： 杨朝辉部门： 机械系分院： 机电分院 联系方式：136511720692011 年 5 月 11 日星期三2011 年教育教学论文征文摘要：关键词：不锈钢 钻孔 排屑 精度 正文：题目：不锈钢孔系深孔钻削加工一：题目、问题的提出、案例导引该零件是某有色冶炼厂高炉底吹炼铜氧枪。底吹炼铜氧枪的主要作用是在冶炼过程中向炉体内加注氧气，使氧气能够均匀分布在炉体内，并保证足够的压力与流量。由于炉体内的温度较高，因此选用 0Cr25Ni20 不锈钢材料。该零件属于易损件，年使用量 100 件左右，属于小批量生产。1、该零件从图纸分析，在加工过程中难点有：（1） 5 深孔
2、加工，深径比达到 31 倍，属于超深孔加工，难度很大。（2） 材料为 0Cr25Ni20 不锈钢，硬度高，黏度大，切削加工难度大。（3）该孔系孔数多。5 深孔多达 47 个，有一个孔加工失误将导致整个工件的报废。如何解决以上问题是本课题的关键。图 1 零件图2、通过本模块的学习，能够解决的基本问题是：合理安排钻削加工工艺及工步，掌握钻削高精度孔系、深孔的钻削加工、难加工材料的钻孔及钻头的刃磨等技能。二：相关知识与技能要求1、理论知识0Cr25Ni20 不锈钢属于奥氏体型炉用材料不锈钢，耐热性在 1600以下的间断使用和在 1700以下的连续使用中，0Cr25Ni20 不锈钢具有好的耐氧化性能。
3、在 800-1575的范围内，最好不要连续作用 0Cr25Ni20 不锈钢，但在该温度范围以外连续使用 0Cr25Ni20 不锈钢时，该不锈钢具有良好的耐热性,硬度值178HRB。其含 C 量0.1%,含 Cr 量 25%左右，含 Ni 量 20%左右，由于加入了合金元素，材料具有较高的强度、硬度和冲击韧性；切削时，刀具易磨损，耐用度低，切削温度高，加剧刀具的磨损程度。孔径、孔距虽然图纸给的都是自由公差，但两孔距尺寸很小，两孔最小的距离只有 2mm 多一点，查表可以得出公差值只有0.1mm，对于轴向尺寸 157 mm 的长度，实际加工精度是很高的。2、实操设备知识根据零件的精度和生产批量，加工
4、该零件，厂家使用卧式加工中心两边定心点窝，台钻两边对接钻孔的加工方法。由于卧式加工中心定位精度很高，性能稳定，保证了孔系的位置精度；而台钻轻巧灵便，两边对接钻孔，降低了钻孔的劳动强度，提高了加工效率，适合该零件的生产加工。如果全部采用卧式加工中心钻孔加工，钻头用钝后很容易折断，而且加工成本高。3、检具相关知识检测外径使用外径千分尺，孔距用卡尺检测，5 深孔用自制的 S4.9 钢球检测（要求 S4.9 钢球能够通过） 。4、基本技能要求要求操作者具有高级装配钳工的理论知识和操作技能，能够编写正确的加工工艺及工步；能够进行难加工材料的深孔钻削加工；能够根据材料的机械加工性能合理地选用钻头的刃磨角度
5、；能够选用合理的切削液及切削参数。三、生产实践中的案例与分析1、问题的提出：在钻削加工该零件的过程中，出现的主要问题是：孔的歪、斜问题；钻头耐用度低，易折断；如何解决以上问题是本课题的关键。2、解决方案要点（1）孔的歪、斜问题a. 首先要检查台钻的主轴与工作台的垂直度,要求要在主轴全行程范围内检查, 如果垂直度0.1mm,则需要对台钻工作台进行调整,否则不能保证钻孔精度要求。b.工件安放在工作台上,由于工件的底面积比较小,同时也是出于保证垂直度的要求,采用精密平口钳对工件进行横向装夹,这样在保证垂直度的前提下又增加了工件的稳定性。 c.合理划分钻孔工步,第一工步,用较短的钻头钻下 20 mm
6、深左右,因为钻头越短刚性越好,找正起钻的时候越不容易产生歪斜； 第一工步是比较关键的一步,对孔的歪、斜问题影响最大;另外在刚开始起钻时, 进给压力要小,因为5 的钻头刚度较低, 进给压力过大很容易弯曲, 要随着孔的深度逐步加深而逐步增大进给压力； 第一工步禁止使用长钻头。第二工步可选用标准长度的(85 mm 左右)5 钻头钻削,在钻头排屑槽没有没入孔之前可根据排屑的具体情况进行排屑,进给压力可适当大一些,当钻头排屑槽没入孔之后,要适当减小进给压力并增加排屑次数,否则钻头很容易折断。第三工步可选用加长的 5 钻头钻削, 因为钻头越长刚度越差,同时孔越深，钻头与孔壁的摩擦力越大，所以进给压力还要进
7、一步适当减小,否则很容易造成钻头的弯曲，使孔产生歪斜，同时还要更加及时地排屑。当钻孔深度达到总长的一半时,就可以翻转工件钻另一面了。d.起钻时,钻头刃磨的质量对于孔的歪、斜影响也很大,必须做到钻头刃磨要对称，能够做到两刃出屑。e.禁止使用磨钝的钻头钻孔。钻头磨钝后钻孔势必要增加进给压力, 进给压力增加, 钻头就会发生弯曲变形, 从而导致孔的歪、斜现象发生。钻头磨钝还会增加切削热的产生，产生加工硬化现象，造成切削力的增加，增加钻孔难度。 （2）钻头耐用度低，折断问题由于 0Cr25Ni20 不锈钢不仅硬度高，而且还很黏，钻削的时候普通高速钢钻头很不耐用，一根普通高速钢钻头钻不了 10 mm 深的
8、孔就要换钻头，因此生产厂家选用含钴的不锈钢专用钻头，同时在使用时注意以下几点：a. 钻头刃磨的角度要适当，钻削不锈钢温升快，很容易烧毁钻头，因此钻头最好要修磨出二重后角，修磨出二重后角可以减少后刀面与已加工平面的摩擦，减少切削热的产生；后角可以适当的磨大一些，实践证明后角大约在 15-18比较合适，后角大同时还能起到减小摩擦的效果；横刃要尽可能的磨短一些，这样可以减小轴向抗力，同时还要尽可能的增加横刃处的前角。b. 在排屑槽没有没入孔口之前，钻头的顶角修磨可以适当大一些（135） ，这样可以减少屑的弯曲程度，出直屑，屑可以直接从排屑槽中排出；在排屑槽没入孔口之后，钻头的顶角修磨的可以适当小一些
9、（110） ，这样可以增大屑的弯曲程度，有利于屑积存在排屑槽中，减少退刀的次数，提高切削效率。 c.合理选择切削液。因为主要以冷却为主,所以可以选用较稀的乳化液为切削液。d. 必须选择合理的切削速度。通过反复试验，选用台钻最低的转速比较合理(大约 475 r /min)。e. 防止钻头折断主要是要保证不塞屑、堵屑，这就需要及时退屑、排屑，及时清理切屑；还要保证进给压力适当，进给压力过大也容易引起钻头折断；工件与刀具的歪斜也是钻头折断一大原因，因此要及时清理工件与工作台之间的切屑，保证工件与主轴的垂直度要求。f.严谨认真的工作作风是成功的关键。本零件采用对头接的方法加工，深径比也达到了 16 倍
10、，加工是非常困难的，稍有不慎就会造成钻头折断使工件报废，因此，不但需要操作者具有较高的操作技能，还需要操作者具有严谨认真的工作作风。四、出现问题的解决办法1.加工此工件经常出现钻头折断的现象，钻头一旦折断在孔中，补救办法要视在孔中深浅而定，如果断在比较深的位置，可把对面的孔钻深一些，当钻通后用铁棍顶出；如果断的位置比较浅，可采用震动的办法试着将断钻头取出；如果以上的办法都不行，可采用电火花加工的办法。2. 如果两孔通的位置不正，S4.9 钢球不能够通过，可把钻头的顶角修磨的更小一些（70）进行修正；如果还不行，可采用毛笔形的硬质合金锪钻（最大直径处 5）锪孔。五、总结本案例是某有色冶炼厂的生产实例，作为一名高级的装配钳工，不但需要具有一定的理论知识和专业技能，还需要我们在工作中磨练自己，注重理论与实践相结合，用理论去指导实践，并在实践中不断总结、不断提高，逐步丰富自己的工作经验，提高分析问题、解决问题的能力。六、参考文献：1、工程师手册 2、金属材料手册
