去年年中，公司承接了一筆出口意大利的訂單。外商在本公司訂購了9臺型號為2BE503的大型液環(huán)真空泵。由于該批泵將應(yīng)用于強腐蝕環(huán)境工作，所以外商要求極為嚴格。從原材料的各種金屬成份的含量到所有加工尺寸的公差，各項工作性能指標等等都有嚴格明確的合同要求，稍有不符即處以罰款退貨等處罰。由于這筆生意對于本公司產(chǎn)品打開歐洲市場具有重要意義，所以公司從上到下都高度重視，所有環(huán)節(jié)都力求完美。
此批泵所用的材料為超低碳不銹鋼00Cr17Ni14Mo2(316L),具有一定加工難度，訂購坯料有限，交貨期限緊，所以根本不允許出現(xiàn)廢品。
由于我長期承擔本車間大型、重要零件的鉆孔加工任務(wù)，積累了一定的實際工作經(jīng)驗。而且別人不愿干不敢干的硬骨頭活，我都敢勇于嘗試去解決問題。所以廠領(lǐng)導將這次加工任務(wù)交給我，并希望趁機一并解決此道工序不合格品、廢品率過高的問題。
一、在加工過程中遇到的問題
以往加工此道工序時常遇到以下三種問題：
1、孔壁鼓起變形的現(xiàn)象
在已精車好兩平面的不銹鋼板上鉆一長徑比為32的薄壁深長孔（見圖2所示）。加工過程中金屬受熱膨脹產(chǎn)生熱變形，受切削力擠壓產(chǎn)生塑性變形。在雙重變形作用下導致孔壁向左邊薄的一面鼓起變形，令到平面度超差。
2、鉆頭引偏現(xiàn)象
由于鉆頭細長（φ11.5長度 350mm）剛性差，受切削反作用力影響使鉆頭彎曲鉆入鋼板。一種情況是鉆頭中途穿出鋼板，另一種情況是鉆頭到達預(yù)定深度后與φ10的撞穿孔位置對不中。前一種情況只能報廢，后一種情況還可重新找正后補救。
3、鉆削時產(chǎn)生加工硬化的影響
一旦在鉆削過程中產(chǎn)生加工硬化后，會令鉆頭迅速磨損燒毀，待重新刃磨鉆頭后再鉆，則又容易加劇前兩種問題。
奧氏體鉻鎳類不銹鋼是一種廣泛應(yīng)用的耐腐蝕材料，我們在機械加工中經(jīng)常遇到。加 工此類材料所體現(xiàn)出的突出問題主要在兩方面：一是金屬本身導熱性差，受熱變形嚴重；二是加工硬化現(xiàn)象嚴重。在車、銑、鏜等開放狀態(tài)切削時，對于觀察控制材料受力受熱變形，調(diào)整切削量冷卻潤滑等方面都較方便，而且產(chǎn)生加工硬化后的表面硬度相對于硬質(zhì)合金刀具的硬度來說影響不大，所以加工難度不大。但是在鉆孔加工時，尤其是深孔，是處于半封閉狀態(tài)，觀察控制切削工作區(qū)的冷卻潤滑、排屑散熱都較困難。鉆頭為為高速鋼制造，與硬質(zhì)合金刀片相比，紅硬性差，高溫下擴散磨損及因親和作用冷焊現(xiàn)象嚴重，所以比起其他工序有較大加工難度。
二、工藝分析
我接到加工任務(wù)后，并沒有急于動手，而是先去查閱有關(guān)技術(shù)資料，從本質(zhì)上認識問題產(chǎn)生的原因，從理論上找出解決問題的途徑。
1、 先來研究一下超低碳不銹鋼材料的加工切削特性。
為了形象說明問題，下文采用材料對比方式。以我們常用的材料碳素結(jié)構(gòu)鋼45號鋼為基準，從硬度、塑性與韌性、導熱系數(shù)、化學成份、金相組織等方面對比分析,各項指數(shù)見表1:

據(jù)資料顯示，此種超低碳不銹鋼(00Cr17Ni14Mo2)屬于高純度奧氏體不銹鋼，金屬成份以鉻鎳為主。雖然硬度不如45號鋼高，但塑性和韌性要高得多。其切削力比45鋼高`25%，導熱系數(shù)約為45鋼的1/3—1/4，傳遞散熱慢，加工區(qū)切削溫度較高。高溫還加劇鉆頭的擴散磨損，金屬中的元素容易與鉆頭中的同類元素發(fā)生“親和”作用而導致冷焊，易生成積屑瘤加劇磨擦孔壁，使加工硬化更嚴重。
2、加工硬化現(xiàn)象
加工硬化現(xiàn)象是指在切削過程中，因刀刃并非絕對鋒利，工件表層材料會受到刀刃和后刀面的擠壓和磨擦而產(chǎn)生塑性變形，令其硬度顯著提高。硬化層深度為0.02—0.30mm，硬度為工件材料原硬度的1.2—2.0倍。
3、對冷卻潤滑液的認識
切削液在切削過程中能起到冷卻潤滑、清洗防銹的作用。在刀具材料耐熱性、導熱性差，工件材料的熱膨脹系數(shù)較大、導熱性差的情況下，切削液對于降低切削溫度和切削力，減少刀具磨損，提高刀具耐用度，減小工件受熱變形，改善加工表面質(zhì)量，保證加工精度，提高生產(chǎn)效率都有著非常重要的作用。
切削液的冷卻作用，主要是靠熱傳導帶走大量的切削熱量。它的冷卻性能主要決定于它的導熱系數(shù) 、比熱等。
切削液的潤滑作用，主要是通過滲透在刀具、切屑和工件之間的切削工作接觸面上形成吸附膜，從而減少金屬與金屬直接接觸的面積，降低磨擦系數(shù)和磨擦力，減少切屑變形，抑制積屑瘤的成長，減少加工表面粗糙度，并提高刀具的耐用度。
切削液主要分為三大類：水溶液、乳化液和切削油。通過查閱資料和我在實際工作中的實驗，在鉆不銹鋼材料時總結(jié)使用它們的特點：
1) 水溶液的主要成份是水加入少量添加劑。它的導熱系數(shù)比油大3-5倍，所以它的冷卻性能最好但潤滑性最差，沸點最低極易汽化（大約在100℃--150℃,視添加劑不同），產(chǎn)生大量刺激性煙霧，使人操作困難。而且受流量、壓力小的限制，還末到達最高溫度區(qū)便已汽化，實際上使用效果最差。
2) 乳化液是由乳化油（由礦物油、乳化劑及添加劑）用水稀釋而成，實際使用濃度在5%--25%之間。它的導熱系數(shù)比油大2—3倍，冷卻性比油好比水溶液稍差。潤滑性比水溶液較好比油差。沸點汽化溫度比水溶液稍高一點，但也難到達高溫區(qū)。
3) 切削油主要成份是礦物油，少數(shù)是動物油、植物油或復(fù)合油。為了提高油膜的堅固性和潤滑效果，常加入油性、極壓添加劑。例如以全損耗系統(tǒng)用油為基油,添加氯化石蠟、石油磺酸鈣、石油磺酸鋇、二硫化鉬等調(diào)制出的極壓切削油。它的冷卻性較差，潤滑性最好。汽化溫度能達到300℃--400℃,能夠滲透到高溫區(qū)有效潤滑
三、解決問題的措施
1、經(jīng)過前面幾點的分析，我意識到解決問題的關(guān)鍵在于：
1) 減小切削阻力，從而減小材料受切削力擠壓的塑性變形，避免加工硬化的發(fā)生；另一方面避免鉆頭受切削反作用力而彎曲。
2) 控制降低切削溫度，從而減小材料自身受熱變形；另一方面減緩鉆頭磨損，提高鉆頭耐用度。
3) 改善冷卻潤滑、排屑情況，以利于前面兩點的實現(xiàn)。
2、 為達到以上三點目的，在選用鉆頭類型方面的措施：
1） 盡量使用長刃深孔鉆頭，避免使用接長桿鉆頭，如果實在要用，則要注意增加排屑的間隔。
2） 眾所周知，群鉆比麻花鉆具有許多更適合切削的優(yōu)點，所以我決定在深孔鉆頭上刃磨改良型群鉆。
3、 在選定鉆頭類型之后，就需要對鉆頭的切削角度進行合理刃磨，以便達到更好切削效果。在書本理論指導下，并經(jīng)過多次試驗，我找到幾種切削角度的組合，取得較好效果。以下是我刃磨鉆頭時采取的幾點措施
鉆頭如圖3所示。

在鉆心部分，為減小軸向抗力，增加定心作用，內(nèi)刃鋒角取較小值90°±5°。太小則強度不夠，容易崩尖。
1） 為了盡量減小切屑的變形和擠壓磨擦，在鉆頭整體強度允許的情況下，適當增大前角，尤其是內(nèi)刃處前角，須磨到10°以上方好用。其他部分前角不磨也行。加大后角，取20°±5°，這樣鉆頭變得相當鋒利。
2） 在鉆削用量中，對切削溫度影響最大的是鉆削速度（轉(zhuǎn)速），影響最小的是背吃刀量ap(即單邊主切削刃長)，盡可能延長主切削刃，則需要減小鋒角2φ，第二重鋒角取100°±5°較合適，太大不能有效延長主切削刃，太小則增加扭矩。在外切削刃和副切削刃交接處磨出過渡刃寬為1/6d,一般取70—75°
3） 因鉆頭直徑小，可以不磨分屑槽。加工不銹鋼材料很難斷屑，鉆頭上可以不考慮磨斷屑槽。
4） 其他參數(shù)，尖高h=3毫米、橫刃長1—0.5毫米、外刃后角和過渡刃后角取15—20°。
5） 為了減少磨擦，應(yīng)當在鉆頭磨好后，用油石拋光前后刀面。
經(jīng)過以上的改良刃磨后，鉆出的切屑為兩條窄而厚的略彎長直屑，以及少量的扇形短屑，排屑相當順利，可以長時間不用退出鉆頭排屑。
6）有時難以避免遇到鉆頭燒在孔內(nèi)的情況，這時材料已發(fā)生嚴重加工硬化，圖3所示鉆頭就不再適用了。應(yīng)改用圖 4所示鉆頭。為了增強鉆頭強度，它修磨前刀面前角取0—10°。并磨出雙后角，第一后角取10—15°，第二后角取20—30°，以利于切削液流入潤滑散熱。
7）刃磨時如何控制角度�？稍诒°~板上先畫好各種角度，然后再用剪刀剪成角度樣板，刃磨時用來控制角度。
4、關(guān)于切削用量的選用：
1） 為避免切削刃和刀尖在硬化層中切削，進給量要大于硬化層厚度，又要顧及長鉆頭剛性，避免鉆桿彎曲，所以進給量選在0.10—0.20mm之間。
2） 經(jīng)試驗，轉(zhuǎn)速選取在200—300r/min之間，太快的話鉆頭磨損快，溫度升得也快。太慢的話沒有工作效率。
5、 關(guān)于切削液的選用：
1) 由于鉆孔加工區(qū)處于半封閉狀態(tài)，切屑成螺卷形而且不斷屑，容易堵塞排屑槽。因切削液不易流動，散熱困難，所以要求切削液的沸點高，自身能吸吶較多熱量。
2) 前刀面要承受較大的壓力，兩側(cè)棱邊磨擦嚴重，要求潤滑膜有足夠的強度，以減小磨擦力和鉆削阻力。
因此，我在加工此道工序選擇使用冷卻潤滑液時，決定使用極壓切削油。由供應(yīng)商的產(chǎn)品介紹書中發(fā)現(xiàn)一種手刷型攻絲油，它是以動物油、植物油為基油，添加了硫、二硫化鉬等等極壓添加劑調(diào)配而成。呈黑褐色膏狀，潤滑效果極好，能達到前面兩點要求。缺點是流動性差，使用時大多數(shù)往往粘在切屑上帶出，只有少部份流到切削高溫區(qū)。于是我便在其中添加了1/5—1/4濃度為50%的乳化液，太多則會影響它的潤滑效果�；旌虾蟪氏≈酄�，使用時用刷子涂抹在鉆頭上并能順著鉆頭流入切削區(qū)。
鉆削時的注意要點：
1） 剛開始鉆削時，不要直接使用長鉆頭，應(yīng)該先用剛性較好的普通短鉆頭鉆到盡頭，再換深孔專用長鉆頭。
2） 使用深孔長鉆頭剛開始進刀時，注意觀察鉆頭是否彎曲而需要調(diào)整進給量，待平穩(wěn)鉆削后，再將主軸定位機構(gòu)鎖緊，以防主軸偏移而導致孔軸偏移。
3） 時刻注意鉆削狀態(tài)，用看、聽、摸的方法進行監(jiān)測。用眼看鉆桿是否彎曲，出屑是否連續(xù)順暢。切屑的顏色能夠指示溫度的變化，當切屑與工件同色時說明溫度不高，切削正常；當切削顏色發(fā)黃、發(fā)藍黑則說明溫度過高，須暫停加入冷卻潤滑液或者刃磨鉆頭了。通過聽聲音是否突然異常變化，用手摸著工件感覺振動是否正常。正常切削時聲音是輕微連續(xù)順暢的，振動幾乎微不可覺；切屑堵塞時聲音雜亂爆響，鉆頭鈍化時聲音尖銳刺耳，振動明顯加大。
四、效果
   加工完首件后檢測，所有公差均符合技術(shù)要求。該批所有工件加工完畢后，不合格品、廢品率均為0�？偨Y(jié)這次加工所得到的經(jīng)驗，并在本車間其他鉆工中推廣應(yīng)用，現(xiàn)在不銹鋼板上鉆薄壁深孔這一工序基本上不再出現(xiàn)廢品，不合格品也大大減少，并提高了一定的勞動生產(chǎn)率，為企業(yè)減少了廢品損耗。
五、結(jié)束語
綜上所述，本人在這次加工過程中，通過對材料的加工性能分析、切削角度的改良、冷卻潤滑液的選用，達到了降低切削溫度，減少工件的變形，減小切削抗力的目的。使加工工件質(zhì)量符合工藝設(shè)計要求。并從中得到一些體會，提示當我們遇到一些難加工材料或者加工難題時，不要蠻干瞎干，要通過現(xiàn)象看到本質(zhì)，用理論指導實際，走研究—分析—試驗—解決的路子。利用現(xiàn)有的工具，配合一些輔助手段，盡可能挖掘生產(chǎn)潛力，以解決實際生產(chǎn)中的難題。