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无磁钢转轴加工问题分析及解决措施 【摘 要】无磁材料因其导磁率低、机械强度高等优点被应用到永磁电机上，但其硬度高、韧性大等机械特性给切削加工带来了一系列困难本文针对一种无磁钢材料转轴，在试制过程中暴露出来的尺寸超差、刀具磨损过快和钻孔钻不动等问题进行了探讨分析，并在刀具、切削参数以及设备等方面进行了验证，最终问题得以解决 【关键词】无磁钢；转轴；加工；刀具参数 1 引言 无磁钢属于一种低碳高铬锰合金钢，机械强度高，并且具有优异的耐腐蚀和耐磨性更重要的是，无磁钢磁导率低，在磁场中的涡流损耗小，因此极其适用于永磁电机，但同时也给机械加工带来了一系列的困难我公司某型号永磁电机转轴选用无磁锻造圆钢，其主要特征见图1 图1 无磁钢转轴结构简图 2 试制工艺流程 鉴于该转轴具有典型结构特征，同时参考已成熟应用的高速动车组牵引电机35CrMoA材质转轴的工艺流程，试制流程初步设定为：精车外圆（卧式车削中心）粗磨外圆（普通外圆磨床）铣键槽（立式加工中心）钻油孔（卧式镗床）精磨外圆（数控外圆磨床）攻丝精整（手工） 3 异常问题及分析 3.1 外圆车削时尺寸超差且刀具磨损快 车削工步为：毛坯轴外圆及端面单边余量均为2mm，粗车后留单边1mm，再一次精车将端面以及过渡圆弧精车到位，外圆留单边0.35mm磨削余量。

外圆车削后，钻传动端端面M20中心孔和3M8的底孔 相比35CrMoA材料，车削外圆时切削噪音更大，声音低沉程序运行结束后自检发现，过渡圆弧R4实测值R2.6，R2.5实测值R1.7，而R1.6实测值只有刀尖圆弧大小R1.2，同时表面粗糙度很差同时，刀尖部分磨损严重，颜色发黑另外，端面M8和M20的底孔钻孔困难，孔内的粗糙度不符合要求转轴加工面有被铁屑割伤的情况在攻丝过程中，出现断丝锥的现象 原因分析：①由于转轴硬度太高且韧性大，超高应力接触下的快速车削产生沉闷的噪音，同时刀杆和转轴均发生弹性变形，而精车时刀尖始终被排挤在材料实体外侧，导致圆弧实际值小于程序设定值②在硬度太高的同时，无磁钢优异的耐磨性使得刀尖局部温度过高而发黑，刀片的刚性以及耐磨性变差，从而磨损严重③由于高速钢钻头红硬性差，不耐磨，导致加工时钻头磨损严重，且孔内粗糙度较差④由于材料韧性好，导致铁屑成团缠绕在刀具上，造成转轴已加工面被铁屑割伤⑤由于机用丝锥在攻丝过程中不能及时将铁屑排出来，造成断丝锥现象 3.2 铣键槽时键槽尺寸超差 铣削加工工步为：①普通立铣刀粗铣：键槽两侧各留精铣余量0.5mm。

②合金立铣刀精铣：两次走刀铣削到位③自检键槽尺寸在刀具寿命的后期，通过调整刀具补偿参数，最多精铣三次即可加工到位 但在无磁钢转轴的铣削过程中，普通立铣刀切入材料十分困难，刀具刃口崩裂，键槽圆弧处让刀情况明显 分析认为，高速钢立铣刀有硬度较低，红硬性和耐磨性较差等缺点，在强行铣削时被崩断，且易出现让刀情况 3.3 钻φ4油孔时钻头漂移 钻油孔工序安排在卧式镗床加工，试制过程中出现钻头频断现象，加工时钻头在转轴表面左右漂移，钻削速度缓慢，且位置度不能保证 分析认为，转轴的硬度高和无磁钢的耐磨性导致钻头钻削不畅，钻削余量仍过大，难以一次加工到位另外，卧式镗床需手工操作，钻孔位置以及参数不能可靠保证 4 解决措施 4.1 精车外圆工序 （1）刀具 刀片：P类硬质合金涂层刀片的耐磨性和抗粘附性好，红硬性好，故选择刀尖圆弧半径为R0.8mm的DNMG-150608-DM牌号精车刀片 钻头：改用硬质合金钻头来加工M8、M20的螺纹底孔 程序：在精车数控程序中加入G04指令用以解决不断屑问题 丝锥：将机用丝锥更换为磨制螺旋槽丝锥。

另外，核对刀杆的安装悬臂长度，确认将弹性变形降到最低限度 （2）参数 1）背吃刀量：增加半精加工工步，背吃刀量选择0.2mm，最终精加工选择0.05mm 2）切削速度：综合考虑工件材料、刀具材料与加工性质等因素，粗加工选择80m/min，半精加工选择100m/min，精加工选择120m/min 3）主轴转速：根据切削速度的计算公式V= 得出：粗加工转速约为260r/min，半精加工约为350r/min， 精加工约为420r/min 4）进给速度：适当加大粗加工的走刀量，取0.3mm/r，半精加工取0.2mm/r，精加工取0.1 mm/r 5）钻孔参数：鉴于钻头材料的变化，结合数控车削中心动力头的功率，最终将钻孔的切削参数调整为：φ6.7的转速800r/min、进给量50mm/min，φ17.5的转速800r/min、进给量80mm/min （3）增大冷却液流量 （4）毛坯加工余量 将毛坯转轴的单边余量减小到1.5mm 4.2 铣键槽工序 （1）刀具 粗铣键槽时选用合金铣刀 （2）参数 粗铣参数修改为：转速1500r/min、进给量50mm/min。

精铣参数修改为：转速2000r/min、进给量120mm/min 通过小量多次铣削，多次测量，验证刀具变形和加工尺寸变化的对应关系，选取效率和质量相对平衡的参数配置 （3）增大冷却液流量 4.3 钻φ4油孔工序 （1）设备 由卧式镗床加工改为立式加工中心 （2）参数 为防止钻孔时钻头飘移，先用φ3的合金铣刀以螺旋走刀的形式铣沉台引孔至φ4，深度4mm，再换用φ4的合金的深孔排屑钻头，钻至设计要求深度同时，参数修改为转速1500r/min、进给量50mm/min （3）程序 为解决加工过程中的排屑问题，在数控加工程序中使用G73深孔加工循环指令，以达到间歇进给的目的，使切屑可以容易从孔中排出 5 实施效果 经过对以上措施的落实与全程跟踪，无磁钢转轴试制得以完成，在加工效率和质量方面取得了可以接受的效果后续将持续验证和改善，积累无磁钢加工相关经验，在保证质量的前提下，逐步提高产品加工经济性 参考文献： [1]郑修本.机械制造工艺学[M].机械工业出版社，2004. [2]谭永刚.陈江进.数控加工工艺[M].国防工业出版社，2009.第 6 页 共 6 页。