关于钼刚材质零件在数控车床上加工技术的应用

关于钼刚材质零件在数控车床上加工技术的应用

付春鹏 宿华龙 胡中军 崔学禹 张宇

吉林江机特种工业有限公司   吉林省吉林市 132021

摘要：钼钢材质零件加工主要用于军工、航天、电子等加工领域，该材料在加工时对刀具的磨损非常快，表面粗糙度也很难达到要求，本文结合多年加工钼钢经验，以钼钢续航喷管加工为例，讲解钼钢材料在实际生产加工时注意事项，刀具、切削参数的选择，提高加工质量，减少刀具损耗，降低加工成本。

关键词：钼钢材料加工；刀具选择；切削参数使用

1.前言

钼刚材料在加工时强度、硬度均较高，韧性差易折断，可加工性差，在国内机械加工领域是公认的难加工材料，对加工刀具的材质、切削参数的选择有着非常高的要求，本文是通过多年加工钼钢材质零件，总结出的加工方法，解决了钼钢材质难加工问题。

2.研究过程

2.1总体思路与主要特点

钼刚续航喷管以下简称钼刚喷管，在加工外圆和内孔时刀具磨损非常快，表面粗糙度很难保证，平均加工3至4件就需要更换刀尖。钻孔时，钻头急剧磨损严重导致钻削抗力加大，零件就会出现崩裂。

为了解决这种钼刚难加工材料，对切削参数、刀具选择、加工过程出现的问题进行了分析，针对该材质加工特性进行研究，并反复试验，摸索加工方法。通过改进切削参数、主轴转速、背吃刀量和进给速度，对刀具、钻头等加工刀具进行定制，改变加工工艺等方式进行加工验证，最后总结出了一套针对钼刚材料的加工方法。提高了生产效率50%，良品率由60%提高98%，降低刀具成本60%，有效解决了钼刚喷管加工效率低、刀具磨损快、零件崩裂、表面粗糙度达不到要求等技术难题。

2.2加工主要存在以下难点；

2.2.1材料加工难题

钼刚材料密度低，表层和内部硬度很高，韧性差、导热慢，在车削外圆、平端面、切断、钻孔时出现掉渣或零件炸裂等现象，尤其产品要求加工精度、表面粗糙度较高时很难保证产品质量。

2.2.2刀具急剧磨损难题

在加工时选用高速钢刀具或普通硬质合金刀具来加工非常困难。首先刀具前、后刀面及刀尖磨损非常快，一般刀片加工不超过4件就需要更换。在钻孔时采用高速钢钻头（钻头φ6.1mm，钻削深度40mm）加工两件就需要从新刃磨钻头。加工小孔径时刀具刚性不足，切屑震动，让刀，尺寸很难保证。

钼刚续航喷管数控车削操作法，是经过两年时间反复摸索实践总结出的一整套操作方法，可以很好的保证加工精度和表面质量，节约刀具成本，大大提高钼钢材料加工效率。

2.2.3具体加工过程

2.2.4加工工艺方法研究与改进

2.2.5工艺路线

钻孔→粗车端面→粗车外圆→粗车内孔→精车外圆→精车外圆→精车内孔→切断。

具体加工工步说明如下：

（1）在加工外轮廓之前，必须先钻φ6.2荒孔，增加零件强度，防止因钻削时产生挤压力，导致零件出现崩裂的现象。

（2）为提高刀具耐用度，选用刀尖圆角为R0.4的刀片粗加工外圆、端面和内孔部位，给精车预留量为0.3mm。

（3）精车外圆选用两把精车刀具，一把刀只针对加工精度要求高的外圆尺寸进行车削，减少非必要车削，提高刀具使用寿命。另一把精车刀具加工公差要求较大，表面粗糙度要求较低的其余部位，这样可以很好的控制加工尺寸的稳定性。

（4）精车内孔时，内孔余量不能太小，太小刀尖磨损快，也不能太大，太大刀具让刀，加工不稳定，切削深度埋过刀尖角即为最佳切削量。

（5）采用1mm切槽刀作为切断刀具，减少切削抗力，防止零件在切断时发生啃刀或炸裂等情况。

2.2.6刀具的选择

（1）定制φ6.2内冷式整体硬质合金PVD涂层钻头。

（2）粗车外圆时，选择刀尖圆角R0.4，35°CVD涂层刀片。

（3）精车外圆时，选择刀尖圆角R0.2，35°PVD涂层且较为锋利的铝合金专用刀片。

（4）粗车内孔时，选择刀尖圆角R0.4，CVD涂层刀片。

（5）精车内孔时，选择刀尖圆角R0.2，PVD涂层且较为锋利的铝合金专用刀片。

（6）切断槽刀刀片在不影响刚性的前提下尽量采用宽度窄且锋利的PVD涂层刀片。

2.2.7合理选用切屑参数

（1）在钻内孔时选用循环钻孔的方式钻削内孔，每钻削6mm深退一次钻头利于排屑，在钻孔时采用快进给（0.2mm），低转速的方式加工有利于延长钻头使用寿命（转速600r/min）。

（2）粗车外圆、端面、内孔采用高速、快走、小吃刀切屑法来加工可提高刀具使用寿命5-10倍。

（3）精加工表面粗糙度要求较高，公差较小的位置时，适当提高转速，减小进给量，精加工公差要求较大，表面粗糙度要求较低的部位时，适当增加进给率，可提高刀具寿命。

（4）粗车内孔时由于内孔孔径较小，刀具直径较小，无法承受较大切削力，应当适当减小吃刀深度。

（5）精车内孔时应当适当提高主轴转速来获取较高的表面粗糙度（精车外圆转速1800r/min、进给0.05mm、切屑深度0.3mm）。

2.2.8选用合适的切削液和合理的冷却方法

（1）经过多次对钼刚加工，对不同切屑液的试验、比较和探索，发现使用乳化液冷却和润滑的效果最好。乳化液的通用性强，成本低，使用广泛。冷却效果优于切屑油，润滑效果优于水溶液。

（2）对冷却方法，最好采用喷雾冷却和内冷法。喷雾冷却法是使高速喷射出的液体细化成雾状，使之在切削区域吸收大量的热量而产生气化作用，从而带走大量切屑热，达到充分冷却及润滑作用。车削时应在刀具主后刀面处向上喷射至刀刃。

（3）内冷却法是使切屑通过刀体的通道流向刀刃，使刀刃在切削过程中得到充分冷却，并使刀具与工件的摩擦力减少，达到润滑作用。

以上总结都是多年加工钼刚材料时累计的宝贵经验，采用钼刚续航喷管数控车削操作法后，使钼刚材质零件在数控车床加工时不在困难，使钼刚零件的加工合格率由60%提高到98%以上，大大提高了生产进度和产品质量。

3.创新性和先进性

本操作法主要针对如何安排加工工艺，在加工时对切削参数的搭配，对刀具的选择等多种加工方法的运用，该操作法是经过多年加工验证所提炼的一种前沿加工方法，有效的解决了钼刚加工难题。技术主要创新点如下：

（1）采用先钻孔后粗车在精车的方法加工，在钻孔时外圆为毛坯，零件和内孔壁厚差最大，保证了零件的强度，有效解决了在钻孔时零件出现炸裂现象。

（2）针对钼刚的加工特性，采用高速、快走、小吃刀切屑法来粗车零件有效的提高了粗加工刀具寿命，钻孔时采用低转速快进给的方式钻孔可提高3倍以上的钻头使用寿命。

（3）在精加工时采用锋利的涂层刀片来加工，可提高表面粗糙度，为了提高刀具寿命采用区域车削方法来加工，从而减少非必要车削。

（4）采用喷雾冷却法和内冷却法，有效地降低切屑温度，减少工件和刀具的热变形，保持刀具硬度，提高加工精度和刀具耐用度。

4.应用效果

应用该操作法加工，解决了以上加工难题，减少了更换刀具频次，提高了加工尺寸的稳定性，现在每班员工可加工70件，一次进检合格率达到98%以上，在提高了加工效率和良品率的同时还降低了刀具成本，钻头由原来加工3至4件更换一次钻头，降低到每加工100件产品更换一次钻头。

5.结束语

    钼钢材质零件车削方法是通过多年在一线加工总结出的宝贵经验，经过了多年的改进，提炼的一种加工方法，并经过了长期的实验总结形成的，可对钼钢材质零件加工起到很好借鉴作用。

  参考文献：

   [1]宿华龙等.关于提高钛合金整体壁板零件生产效率加工案例.中国科技信息，2023（34）.