深孔车削工艺探讨
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[摘 要]石油行业钻采配件的一些管道零件，其流体通道要求耐腐蚀，抗冲刷，需对其通道表面堆焊nconel625合金焊材，堆焊后需对其表面进行机械加工，以满足通道尺寸及对焊层表面进行PT（着色探伤）的要求。针对焊有nconel625合金焊材的超深孔零件，本文提出了如何在车床上进行超深孔加工的解决方案。
[关键词]深孔加工 nconel625 合金刀体钢度
中图分类号：G635 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）07-0024-01
深孔车削加工在机械制造行业一直是个技术难题。目前常见的深孔解决方案是专用的深孔钻床进行钻削加工，如枪钻、喷吸钻等。此种方法一般限于加工实心孔。另一种常见的深孔解决方案是专用的深孔镗削加工，此方法可加工实心孔，也可进行扩孔加工。目前还有一种解决方案，由专业的刀具生产厂家定制防振刀杆。此方法价格昂贵，且对加工机床钢性要求极高。
我公司为油田加工一种测温测压套，其中78-70测温测压套，内孔加工总长为2200mm，孔径加工前尺寸约为φ70mm，精加工尺寸φ78.5±0.5mm，且内孔焊有inconel625高合金焊材，属于典型超深孔加工。如果采用对接加工，刀杆悬伸量L/D也将超过14，且inconel625材质硬度高、韧性强，采用普通车削是无法完成的。我们工艺人员先对加工方案进行了研讨。为了保证交货期，最终确定如下两种方案进行：一、将公司部分焊好的测温套先交到泸州有深孔加工能力的一家液压件厂进行试加工，因为该厂有专业的深孔镗床。到泸州加工主要是验证该深孔镗的加工刀具对inconel625材质（极难加工的一种合金材料）的耐受性。二、工艺部门自己设计制作车刀杆，利用我们自己成熟焊接刀片，刀杆前端采用支承铜套支承刀杆，用此方案解决刀杆刚性不足的问题。
公司去往泸州的工艺人员，见证了深孔镗床加工inconel625材质的全过程。最终因专用镗头上的定位支承合金不能承受与inconel625材质之间的相互磨擦而磨损殆尽（因为inconel625合金材料硬度高，粘性强），不能准确导向而宣告失败。如果重新制作定位镗头，周期长，使用寿命短，成本高，且不能满足交货期。
最后我们工艺人员确定采用自已设计制作的深孔车削方案。主要有以下几方面要点：
一、确定加工机床为C61125普通车床，该车床刀台安装尺寸为260×48×80mm（长×宽×高），刀台基面对回转中心高为48mm。且此机床纵向行程为5000mm，能满足零件加工的长度要求，同时刀台安装尺寸能满足刀杆柄部设计尺寸。
二、确定定位支承环采用材料为铝青铜（QAl 9-4），该材料韧性好，自润性好，相比聚四氟乙烯有更好的耐磨性。
三、定位支承环与刀杆采用间隙配合，支承环外径设计尺寸为φ78.3mm，零件内孔精加工尺寸定为φ78.6mm，支承环前面用防脱块定位，后面采用轴肩定位（见文后简图，后改为过盈配合，取消后面轴肩定位）。
四、采用双刀头车削一次加工成形，这样能大大提高生产效率。前面用粗加工刀头，后面用精加工刀头。为了保证良好的断屑条件，精加工切削深度ap保证0.7mm-1.00mm。
五、为了保证良好的排屑，刀杆侧面设计气管槽，以便安装压缩空气管道，伸至精加工刀头后面。刀杆上方设计冷却槽伸至精加工刀头上面，以便安装冷却管，保证刀尖在加工过程中得到充分冷却，同时也有助于排屑。
经过三天时间，刀杆的图样设计、加工完成。
第四日便进入了深孔车削试加工阶段。为了保证刀尖加工inconel625材质的耐受性，刀片材质选用YG8N，转速采用低转速，线速度Vc=5m/min，走刀f=0.15mm/rev，切削深度ap=0.80mm。当天8小时加工深度为700mm（含辅助时间），内径精加工尺寸为φ78.6mm，加工过程中换粗车刀及精车刀各一次。换精车刀时对操作者技能要求较高，必须保证与之前的精车刀尖高度保证一致，用游标尺不易准确测量，当天针对此情况专门设计加工了一个专用对刀块，解决了此问题。
第五日继续跟踪刀杆使用情况，在加工第一面最后400mm时，出现了意外状况。支承铜套卡死在零件内壁，不能纵向进刀，机床振动明显，后经主轴箱通孔将刀杆顶出，重新更换铜套刀头。后经分析原因，刀尖加工625材质磨损严重，冷却不够充分，操作者未及时更换刀具，导致需加工的φ78.6mm尺寸，其实际加工尺寸已经小于φ78.3mm，从而卡死铜套。
第五日上午，第一面总长1100mm深孔加工完毕。当日，工艺人员针对此前出现的情况再次研究整改方案。提出了铜套与刀杆采用过盈配合，过盈量为0.05mm-0.07mm，这样可以保证刀具在轻微磨损条件下铜套可以自动后移，避免过度卡死铜套而耽误拆缷时间，同时用一根细铁丝前端顶在铜套端平面，尾端伸出1200mm，并使铁丝终端与刀杆刻度线重合。当发现铁丝终端超过刻度线时，说明铜套开始有卡阻现象，需及时换刀了。第五日上午，工艺人员按此方案进行整改，下午开始加工第二面。第六日，第二面1100mm加工完毕，效果较为理想。后来，此批零件按此方法顺利加工完毕，按时交付了产品。
我们工艺人员最后对此工艺进行了总结。内容如下：
一、采用自制深孔车削刀具，相比传统加工工艺效率大幅提高，而且成本低廉。我公司原来加工一件1500mm长的78-70测温测压套（内孔焊有inconel625材料），共用时115h，现采用新工艺，加工一件2200mm的78-70测温测压套（内孔焊有inconel625材料），共用时为28h。
二、加工过程中，排屑的冷卻液压力要充分，需要达到充分冷却和排屑的作用。同时排屑用的压缩空气也必须保证压力足够，以保证铁屑通过通孔顺利排出。
三、此方法只能用于扩孔工序，不能加工盲孔，盲孔无法进行排屑。
四、此方法对操作者的技能要求较高，要能及时发现进刀过程中出现的异常现象，并根据自己的加工经验，结合机床，刀具状况，及时换刀，避免卡阻现明。
五、加工的零件表面质量要求不高。我公司此种零件的表面加工，主要是为了满足焊后表面探伤，排除焊后缺陷，其内孔尺寸位置仅为流体通道。
此次深孔车削加工工艺取得成功，不仅有效提高了零件加工效率，节约了生产成本，保证了交货期，后期用户的类似的订单源源不断，从而为公司创造了良好的经济效益。
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