不銹鋼鍛件管板深孔加工
2010年，某公司為山東潤銀生物化工股份有限公司40萬t尿素裝置制作回流冷凝器一臺。該設(shè)備的管板外徑為1 960mm，厚度150mm，材質(zhì)為00Crl7Nil4Mo2。圖樣要求管板按照JB4728 - 2000 《壓力容器用不銹鋼鍛件》規(guī)定的Ⅱ級鍛件進(jìn)行制造和驗收。該設(shè)備共2件管板，9件折流板，折流板尺寸1790mmX20mm。每件管板上管孔數(shù)為2576個。管孔呈正三角形排列。
將倒角用倒角大徑和倒角深度標(biāo)注。這樣當(dāng)精加工T面時，倒角大徑會充當(dāng)前角切削的角色。選擇前角在15°~20° ,可減少切削力，減少前刀面與切屑之間的摩擦，使切削輕快，將產(chǎn)生的切屑順利切斷在倒角大徑處，基本上控制了毛刺翻于花鍵內(nèi)。
管孔應(yīng)嚴(yán)格垂直于管板密封面，其垂直度公差為 0.08mm。由于管孔的長徑比為6，屬于深孔加工范疇。當(dāng)時我公司沒有數(shù)控鉆床和深孔鉆床，只能采用現(xiàn)有的Z3080搖臂鉆床進(jìn)行鉆孔。而管板加工的精度，特別是管孔間距和管徑公差、垂直度、表面粗糙度都極大地影響換熱器的組裝和使用性能。因此，我們使用普通搖臂鉆床鉆孔存在較大的風(fēng)險，稍有控制不慎就有可能造成尺寸超差。為了在現(xiàn)有裝置下高質(zhì)量地完成管板的鉆孔任務(wù)，我們對加工難點進(jìn)行分析并制訂了詳細(xì)的加工方案。
加工難點分析
(1) 管孔數(shù)量多，且對孔橋?qū)挾纫髧?yán)格，因此，對劃線精度要求非常嚴(yán)格。
(2) 鉆孔時對管孔的垂直度要求非常嚴(yán)格，管板厚，鉆孔時稍有偏斜，在管板背面的誤差就會被放大許多，最終造成位置尺寸和垂直度超差。
(3) 管板材料為00Crl7Nil4Mo2,Ⅱ級鍛件，材料塑性髙、切削抗力大，且在鍛造過程中材料組織更加致密，進(jìn)一步增強了材料的韌性，材料本身就有加工硬化現(xiàn)象，因此，鉆削時鉆頭的粘附磨損大；加之不銹鋼的導(dǎo)熱性能差，鉆孔深度又非 常深，切削熱不易散出，以致鉆頭磨損加劇，鉆頭的壽命很低。
(4) 不銹鋼材料切屑呈帶狀排出，不易折斷，甚至?xí)p繞在鉆頭上，劃傷管孔內(nèi)壁，影響管孔的表面粗糙度。
加工方案及注意事項
鑒于以上加工難點的分析，我們決定用先鉆后擴(kuò)的加工工藝，具體如下：
(1)劃線：為保證管板、折流板鉆孔后的同心，我們采用在一塊折流板上劃線，檢驗合格以后用多6mm鉆頭鉆定位孔，使用該折流板作為模板分別套鉆兩塊管板和其他8塊折流板的加工工藝。即把待劃線的折流板在立車上先加工外圓，然后整平，再進(jìn)行劃線。劃線時先將折流板放置水平，對其待劃線表面做著色處理，以使劃線部位清晰醒目。手工劃線由于劃針劃出的線條具有一定的寬度，因此不可避免地存在一定的累積誤差。由于管孔呈正三角形排列，如果從中心向外開始劃，隨著正三角形交叉線向外延伸，原始誤差就會逐步被擴(kuò)散放大，造成外部管孔中心的偏移和中心距誤差超差。
為避免這一情況，我們采用由外向內(nèi)的劃線方法。具體做法是：先使用劃規(guī)找出折流板的中心，劃出十字線，注意務(wù)必保證十字線的精確和相互垂直。然后以折流板中心為中心，以最外面頂點上的管孔中心距離折流板中心的理論數(shù)值為半徑劃圓，做圓內(nèi)切正六邊形，先劃出位于正六邊形的各個邊上的管孔中心點，然后按照圖樣把各個邊上的管孔中心點分別與對應(yīng)的邊上的管孔中心點劃線連接起 來，連接線與連接線的交點就是其他管孔的中心。 劃完線以后首先校核各管孔的中心距誤差，檢驗合格后方可打樣沖眼，鉆定位孔。采用這種方法劃線，外部管孔的位置誤差可以控制不超過0.2mm， 內(nèi)部管孔的位置誤差控制在0.2mm之內(nèi)。注意必須保證劃針和樣沖的尖銳鋒利，以最大可能的降低誤差。
鉆孔：鉆孔前先將作為鉆模的折流板固定在一塊待鉆孔的管板上，檢查折流板與管板的同心度和貼合度，合格后先用06mm鉆頭將折流板上的定位孔引鉆到管板上，鉆孔深度為8?10mm。完成后將折流板拆掉，使用23mm的錐柄麻花鉆鉆 孔。注意鉆孔時必須將管板放在工作臺上固定好， 嚴(yán)格保證管板的水平度，從而保證鉆孔后管孔的垂直度。另外鉆削妗3mm底孔時，每孔應(yīng)進(jìn)行2?3次 提鉆返屑工作，這對切屑的順利排出，以及鉆頭切削刃部分的冷卻都是非常有利的。
擴(kuò)孔：使用623mm的麻花鉆完成第一遍鉆孔后，我們再使用25.4mm的擴(kuò)孔鉆進(jìn)行擴(kuò)孔。 由于第一次鉆孔已經(jīng)使管孔尺寸達(dá)到了23mm，因而在擴(kuò)孔過程中，切削量相對較小，從而使管孔表面質(zhì)量有了較大的保證。擴(kuò)孔時注意檢查鉆頭磨損情況，必須保持鉆頭切削刃的鋒利。
切削液的選擇：在不銹鋼深孔管孔的加工中，潤滑不是主要矛盾，主要矛盾是管板和鉆頭的散熱問題。我們使用10%的乳化液作為切削液， 將其加大流量注入到切削刃上，將切削熱盡量多的帶走；以延長鉆頭的使用壽命，提高管孔的表面質(zhì) 量。
切削用量的選擇：合理的切削用量有利于管孔精度的提高。鉆孔時，轉(zhuǎn)速設(shè)置為105r/min， 進(jìn)給量為0.32 ~ 0.4mm/r ；擴(kuò)孔時轉(zhuǎn)速為200r/min, 進(jìn)給量為0.45?0.6mm/r。實踐證明，選擇這樣的切削用量，既可提高工作效率，又能保證鉆孔質(zhì)量。
采用上述工藝方案加工的管孔，經(jīng)檢查，滿足管板的各項技術(shù)要求。加工時要注意以下幾點：
在滿足鉆孔深度要求的前提下，應(yīng)盡量縮短鉆頭的長度，以獲得鉆頭較高的剛度。
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