摘 要：不锈钢转轮叶片外圆加工是转轮精加工中的难点工序，切削加工时产生震动并形成抖纹，叶型也容易变形，造成转轮出力不合要求。本文通过对不锈钢材料断续切削加工的特点分析，进而对车削刀具选用进行了探究，结合转轮叶片悬臂的特点，对此类零件的装夹及工艺加固进行了针对性改进，从而提高了加工效率，保证了转轮加工的精度及外观要求。
 
     关键词：不锈钢；转轮叶片；刀具；断续切削加工；切削用量
 
     1 、不锈钢转轮叶片零件的加工特点
 
     不锈钢转轮是由四块叶型面已精加工的螺旋叶片等分焊于转轮体外圆，由于叶片材料为ZG06Cr3NiMo，其切削加工的韧性大，强度高，切削力大及导热性差，因此切削时热量难以扩散，致使刀具易于发热及磨损，同时不锈钢材料易“粘结”到刀具上而形成“刀瘤”，给车削带来困难，影响零件表面粗糙度，且加工时为断续切削，不均衡的切削过程使刀具的振动增强，从而引起转轮外圆表面产生抖纹[1]。
 
      转轮加工在C6150 卧式车床上进行，装夹时，由于转轮叶片端外圆直径较大，需增加工艺顶尖套，确保加工时的稳定性。
 
      2、 刀具的选择
 
     2.1 刀具材料
 
     由于叶片外圆加工时冲击性比较大，切削加工时刀具表面温度高，因而选用耐冲击性能较高的YW2硬质合金车刀，YW2刀具材料属于钨钴钛类合金，此合金的抗弯强度≥150kg/mm2，硬度≥91HRA，耐磨性较YW1稍差，但使用强度高，能承受较大的冲击负荷，YW2牌号的硬质合金车刀特别适用于不锈钢材料的粗车及精车等断续切削，其切削速度可提高10%～20%。
 
     2.2 刀具几何角度
   
     刀具的几何角度对于不锈钢切削加工的生产效率、刀具的耐用度、被加工表面的粗糙度、切削力以及加工硬化等方面都有很大影响。
 
     1）前角γ ：当前角过小时，切削力增大，振动增强，使零件表面出现波纹，切削不易变形，使排屑困难，高温下易形成“刀瘤”；当前角过大时，刀具强度降低，使刀具磨损加快且易打刀，因此粗车时，前角γ =10°～12°，精车时，前角γ =12°～15°。
 
     2）后角α ：因为不锈钢的弹性和塑性都比普通碳钢大，所以当刀具后角过小，会使其切削表面与车刀后角接触面积增大，摩擦产生的高温区集中在车刀后角，造成车刀磨损加快，被加工表面的粗糙度降低。但后角过大又会降低刀刃强度，影响车刀耐用度。因此后角取：α =8°～10°较适宜[2]。
 
     3）主偏角φ ：当主偏角小时，刀刃工作长度增加，散热性好，刀具耐用度相对提高，但在切削过程中容易产生振动。因此粗车时， 主偏角φ =75°，精车时， 主偏角φ =90°。
 
     4）刃倾角λ ：刃倾角影响切屑形成和排屑方向。在车削冲击不锈钢转轮叶片外圆时，刃倾角λ =5°～8°。
 
     5）排屑槽圆弧半径R：由于车削不锈钢时不易断屑，若排屑不好，切屑飞溅容易伤人，若切屑缠在工件上，则容易损坏车刀和已加工表面的光滑程度，因此需在车刀前刃面上磨出圆弧形排屑槽，使切屑卷曲后沿一定方向排屑，其排屑槽的圆弧半径及槽的宽度随着被加工直径的增大面增大，在车削不锈钢转轮叶片外圆时，取排屑槽圆弧半径R=5mm，槽宽取5mm，排屑效果较好。
 
     6）负倒棱f：车削不锈钢的车刀应刃磨出负倒棱，以提高刀具强度；同时由负倒棱将车削时所产生的热量分散到车刀的前面和后面，减轻刀刃部分的磨损，以提高刀具的耐用度。负倒棱的大小依据加工余量来选定，由于不锈钢转轮外圆所留余量比较大，所以负倒棱f 应愈大，粗车时，f=0.3～0.8mm；精车时，f=0.1～0.2mm，并有-3°～-5°的负前角[3]。
 
     3、切削用量选择
 
      由于不锈钢转轮外圆的车削属断续加工，加工余量较大，转轮外圆直径范围0.8～1.2m，转轮装夹较困难，切削过程中稳定性较差，因此切削速度尽量选低些，粗车时，切削速度为v=50m/min，主轴转速为n=15～30rpm，切削深度取t=2～4mm，走刀量s=0.3～0.5mm/转；精车时，切削速度为v=120m/min，主轴转速为n=30～50rpm，切削深度取t=0.4～1mm，走刀量s=0.13～0.3mm/转。
 
     4 、转轮装夹
 
     转轮加工在C6150 卧式车床上进行，由于转轮叶片端外圆直径为φ 1010，其直径已接近车床的最大旋转直径，装夹时，以四爪夹头夹持转轮体的非叶片端外圆，校正中心，因转轮工件的重心在叶片端，为了确保加工时的稳定性，需在转轮叶片端的内孔装置加长工艺闷头，再通过机床尾座活动顶尖顶靠工艺闷头，保证机床大拖板能正常移动，使转轮工件可靠固定在机床主轴及尾座之间，从而使直径较大的转轮叶片在卧式车床上也能顺利完成装夹及精加工，其加工精度及表面粗糙度要好于在立车上加工。
 
     5 、结束语
 
     不锈钢转轮叶片因其结构特殊，螺旋叶片焊在转轮体上后悬臂较长，转轮装夹比较困难，在车削加工中难以保证加工质量，通过多次实践证明，根据不锈钢断续切削的加工特点分析，对刀具牌号、刀具各种角度的选取、切削用量的选择都进行了合理配置，对较大直径的转轮在卧式车床上装夹也作相应的改进，在普通C6150 车床上加工比较复杂的不锈钢转轮是完全可行的，加工质量能满足设计要求，加工效率及制造成本均优于在立车上加工。