前方高能技術！殼體法蘭加工技巧

作 者:趙忠剛侯典帥趙樂樂

單位名稱：泰安聚力鋁業工貿有限公司

山東塔高礦業機械裝備製造有限公司

山東能源重型裝備製造集團新汶分公司

文章來源：《金屬加工》(冷加工)2017年第10期

在對高壓開關站鋁合金殼體的加工過程中，其法蘭面的加工是最為重要的環節，由於殼體在應用過程中內腔充滿了具有一定壓力的六氟化硫氣體，法蘭面的表面粗糙度值要求較低，且不得有劃傷痕迹及其他影響密封效果的缺陷。該類殼體的法蘭面都是在車床和鏜床上加工的，即車削和鏜削。為杜絕加工面出現接刀痕迹，須在工件旋轉或刀具旋轉的情況下採取單刀進給方式，即利用偏刀對加工面進行車鏜。由於鋁合金的塑性較高，其在切削時的高溫狀態下的塑性更高，很容易導致切屑纏繞在刀具上並刮傷已加工面，嚴重影響了該平面的加工質量，需採用砂布、油石等對其進行打磨。嚴重者則需重新對法蘭面車削或鏜削。該問題長久以來一直困擾著加工該類殼體法蘭的車工和鏜工師傅們。為此，筆者通過長期摸索和研究，反覆試驗後，找到了幾種較好的克服上述問題的措施，現將其分別介紹如下。

1.車削鋁合金殼體法蘭端面防止切屑劃傷已加工面的措施

根據工件的加工精度要求和車削的經濟性，通常選擇YT15刀頭車削該類法蘭。但在車削塑性較高的鋁合金法蘭時，切屑卻很容易纏繞在刀頭上，並很容易劃傷工件的已加工面。如果加工面較窄，切削餘量較小，可以將車刀的主切削刃調至與加工面呈60°～75°的狀態，如圖1所示，使切屑向刀桿方向滑移；另外，粗車車刀前角為20°～25°，副后角和后角均為8°～10°，刃傾角為°～3°，刀尖圓弧角為r1～r2mm；精車車刀前角為25°～30°（目的是讓切削輕快，防止切削過程中發生切削擠壓力過大和鋁屑撕裂母材的現象），副后角和后角均為10°～12°（以克服由於材料塑性高和強度差而引起的加工面反彈所導致的刀具與加工面發生磨擦的隱患），刃傾角為6°～10°（以使刀具切削刃鋒利，減小切屑與刀頭面磨擦阻力，從而預防積屑瘤，提高工件表面的加工精度，使切屑向遠離加工面的方向滑移），修光刃取1.5～2倍的進給量（以確保修光有效，提高刀具的使用壽命）。加工鋁合金車刀斷屑槽寬度一般按照1.5倍左右的進給量修磨，並結合切削速度、切屑熱變形、斷屑槽狀態、吃刀深度及刀具角度情況等進行切削試驗，以使切屑遠離工件加工面。刀頭各角度修磨完成後，應當用油石打磨切削刃部分，儘可能減少切屑與刀頭的磨擦，從而杜絕積屑瘤。

如果加工面較寬、加工直徑較大、吃刀深度較大而導致切削餘量較多、切屑過多時，上述方法只能使切屑捲成的團體在變大到一定程度後，增加劃傷加工面的隱患。此時可用擋屑板對已加工面進行保護，如圖2a所示，擋屑板可採用厚度3～5mm的鋼板彎制，其直板部分放在車刀刀體的底部，連同刀體一起壓在刀台上，其豎直端與法蘭加工面平行，並與加工面保持3mm左右的間隙，它可使切屑與法蘭加工面隔離。如果再配以導向罩，如圖2b所示，那就會使切屑更加遠離加工面。導向罩也是用厚度3～5mm的鋼板彎制的，其平板部分放置在車刀上面，連同刀體一起壓在刀台上。

需要注意的是，加工面餘量過大導致切屑過多而影響其與法蘭加工面隔離時，可以適當將刀桿向外伸一些，以增加切屑的纏繞空間。

2.鏜削鋁合金殼體法蘭端面防止切屑劃傷已加工面的措施

為使法蘭端面的加工表面粗糙度值達到圖樣要求的數值（一般Ra=3.2μm左右），鏜削該類殼體的法蘭端面時，都是採用平旋盤旋轉而滑盤走刀切削的方式。平旋盤在旋轉過程中，由於離心力的作用，很容易把切屑向外甩掉。但如果鏜削走刀方式是由法蘭內部向外運行，如圖3所示，雖然切屑剛被切下時是向法蘭內部運行並纏繞在刀頭或刀桿上的，但由於切屑在刀頭上受到離心力的作用，還是會往外甩，但受到刀頭的阻礙而甩不出來，只好纏繞在刀頭和刀桿上，導致越纏越大，造成劃傷已加工面的現象。但在採用圖4所示的走刀方式時，切屑流向是往外的，刀桿對其產生不了阻礙作用，在旋轉過程中隨離心力的作用也很容易被甩掉，避免了切屑對已加工面的劃傷。

3.切削過程中的注意事項

由於法蘭基本都是5052和5A02的鍛制鋁合金，其高溫塑性都很高。因此，在切削過程中注意降低切削溫度，有必要澆注一些切削液，以防止切屑纏繞嚴重的現象；同時，由於該類鋁合金的熔點在660℃左右，很容易在切削過程中發生半熔狀態，這也嚴重影響加工面的表面粗糙度質量，要適當控制切削速度。由於該類法蘭都是鍛製件，並經淬火時效處理的，一般採用W18Cr4V高速鋼刀具和YT15的刀具切削。為了提高效率和節約成本，通常採用YT15的合金刀對該類法蘭進行加工。

由於該類材料的強度降低，一般在170～240MPa之間，精加工時必須控制好其切削餘量和進給量，即吃刀深度和走刀速度。一旦吃刀深度和走刀速度過大，必然會導致在切削過程中發生被切材料在工件上「撕下」的現象，這可直接降低法蘭的加工精度。

當已加工面出現「拉毛」現象時，通常是由於刀具的副切削刃被嚴重磨損，使副后角變≤0°，出現了刀具副後面與工件表面發生磨擦的現象，致使切削不順暢造成的。此時必須重新修磨刀具。

切削過程中應當使用切削液，注意降低切削溫度，以克服因工件溫度高引起工件已加工麵塑性變形大造成的已加工面與刀頭副後面及後面的磨擦隱患。

4.切削用量的選擇

粗車：切削速度v=200～400m/min，進給量f=0.3～0.8mm/r，切削深度ap=3～15mm；精車：切削速度v=300～700m/min，進給量f=0.1～0.25/r，切削深度ap=0.3～2.5mm。如果精車餘量為0.1～0.3mm，刀具修光刃可修磨到0.5～0.6mm，進給量f可調到0.4～0.5mm/r，但此時刀具的前角和刃傾角應適當增大些，以保證切削刃鋒利，切削輕快。

5.結語

該文敘述的車鏜高壓開關站殼體法蘭端面的措施切實能夠杜絕切屑劃傷法蘭加工面的現象，辦法雖然簡捷，但比較實用，值得借鑒推廣。

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