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　　隨著科學技術的不斷發(fā)展，機械加工技術進入了“高速、高效、智能、復合、環(huán)保”的嶄新發(fā)展階段，許多高速、高效的刀具應運而生：在孔加工方面，大直徑扁鉆、大直徑復合鉆代替了傳統(tǒng)的鉆、擴兩序加工；大直徑螺旋槽絲錐、內容屑絲錐等高精度、高效率刀具也得到廣泛的應用。在汽輪機行業(yè)，大孔套料刀具也起到了高效加工的效果。
　　
　　球面墊圈類工件加工現(xiàn)狀
　　
　　球面墊圈是汽輪機上、下缸體裝配時不可缺少的調節(jié)部件，材質為2Cr12NiMo1W1V高強度耐熱合金鋼，它具有導熱性差、韌性大、易加工硬化、易產生積屑瘤等特點，是常用鋼材中可切削性較差的一個鋼種。
　　
　　常用球面墊圈傳統(tǒng)的加工工藝是先用鉆頭鉆孔，再用內孔鏜刀分幾刀車削至要求的內徑尺寸。由于材質本身的特殊性，使球面墊圈的切削效率較低、刀具磨損較快、輔助時間長、加工質量不穩(wěn)定等缺點暴露出來。再者，由于材料的大部分（棒料中間）都變成了鐵屑，浪費大量的原材料。
　　
　　針對此類零部件加工特點，綜合考慮提高工件的加工效率、降低工具成本、提高材料利用率等幾方面，我們研制了大直徑套料刀，有效的解決了此類零部件的加工難題。
　　
　　大直徑套料刀的研制與應用
　　
　　刀具主要針對內孔為Φ70～Φ136的球面墊圈進行研制。
　　
　　結構參數(shù)的確定
　　
　　套料刀具結構參數(shù)確定得是否合理，直接關系到它的工藝性、切削效率、加工質量以及使用壽命等多方面的問題。
　　
　　結構的確定
　　
　　大直徑套料刀采用莫氏5號錐柄，在普通鉆床及車床均可應用；刀頭采取可換式結構，這樣在加工不同類型零件時只需更換刀頭，減少了輔助加工時間，提高加工效率；套料刀齒數(shù)為4齒，兩個對稱切削刃寬度A、B不同，且軸向高度相差距離C，加工時對稱兩個高齒先接觸工件，后接觸兩個齒加工其余部分，這樣的刀齒結構就能便于分屑，減少了切削阻力；刀刃有2°倒錐，其余為圓柱形，增加了刀具切削時的穩(wěn)定性；為使刀具具有良好的耐磨性和韌性，刃部淬火硬度為62～65HRC，其余部分35～40HRC。
　　
　　幾何參數(shù)的確定
　　
　　大直徑套料刀主要應用于汽輪機球面墊圈的大孔加工。經過大量的試驗證明，對2Cr12NiMo1W1V材料套料的刀具前角γ0選用16°～18° 為宜。前角是影響刀具的鋒利程度和刀體強度的主要因素，前角過小，切削抗力大，加劇刀具磨損，降低刀具使用壽命；前角太大，刀尖強度低，散熱條件差，易產生磨損崩刃現(xiàn)象。主、副切削刃后角α0選用4°，這樣既可保持刀具的加工尺寸精度和提高重磨次數(shù)，同時還能提高切削時的穩(wěn)定性，使之不易產生崩刃。刀具螺旋角ω0則以12°～15°為宜。
　　
　　材料的選擇
　　
　　由于刀具直徑較大及被加工材料的特點，所以要求刀具具有較高的紅硬性和韌性，一般高速鋼（W6Mo5Cr4V2、W9Mo3Cr4V）由于熱處理后的性能較低，不宜采用，因此采用具有強度高、韌性好、刃口鋒利等特性的高性能高速鋼（W2Mo9Cr4VCo8）作為首選。
　　
　　切削用量的選擇
　　
　　影響切削用量的因素很多，有工件材料、刀具材料、刀具結構和幾何參數(shù)、加工工序以及具體的使用條件，如機床、裝夾、切削液等眾多因素。通過大量的切削試驗，確定了轉速n＝80~100r/min，進給量f＝0.20~0.30mm最佳。在加工時，刀具的冷卻也十分關鍵，對加工質量、切削效率和刀具的使用壽命有著不可忽視的作用，所以加工時一定要使用冷卻液并使刀具得到充分冷卻。
　　
　　刀具的表面處理
　　
　　大直徑套料刀選用的材料是M42高性能高速鋼，材料成本和加工難度都很高，為提高刀具的強度，延長刀具使用壽命，可對刀具切削刃部分進行表面涂層處理。經試驗分析表明，采用TiAlN、AlTiN等表面涂層處理效果最佳。經表面處理后的套料刀，耐用度可提高2~3倍。
　　
　　加工實例
　　
　　大直徑套料刀在加工汽輪機超臨界、超超臨界機組的球面墊圈時取得了良好的加工效果。
　　
　　零件加工在普通C630車床上進行，對5種不同規(guī)格的產品球面墊圈進行加工。根據(jù)球面墊圈的規(guī)格不同選用的切削用量為轉速n＝60～90r/min，進給量f＝0.15～0.25mm，冷卻方式采用油基冷卻液。每把大直徑套料刀可加工球面墊圈100件以上，刀具后刀面磨損量僅為0.1mm～0.2mm，而且刀具磨損后可以反復修磨，極大的提高了加工效率并降低了工具成本。
　　
　　結束語
　　
　　在汽輪機制造行業(yè)，球面墊圈每年都有很大的需求量，且品種繁多。采用大直徑套料刀進行粗加工，切削平穩(wěn)、加工穩(wěn)定，代替了鉆、鏜（擴）兩道工序，較原加工工藝提高切削效率5倍以上、降低工具成本50％，刀具壽命提高3倍以上，節(jié)省原材料50％以上，且降低了工人的勞動強度。套出的原材料可以作為小尺寸規(guī)格的零件使用，從而提高了原材料的利用率，降低了原材料成本。此種大直徑套料刀，可以在形狀類似的零件上推廣應用。