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不锈钢锻件管板深孔加工
某设备的管板外径为1
960mm厚度150mm材质为00Cr17Ni14Mo2图样要求管板按照
JB4728— 2000《压力容器用不锈钢锻件》规定的U级锻件进行制造和验收。该设备共 2件管 板，9件折流板，折流板尺寸© 1 790mmK 20mm每件管板上管孔数为2 576个，管孔尺 寸如图1所示。管孔呈正三角形排列，如图 2所示。
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图1管孔
图样要求，管板钻孔后，96%勺孔桥宽度必须》5.77mm允许的最小孔桥宽度为3.48mm 管孔应严格垂直于管板密封面，其垂直度公差为 0.08mm由于管孔的长径比为6,属于深孔 加工范畴。当时我公司没有数控钻床和深孔钻床，只能采用现有的Z3080摇臂钻床进行钻孔。 而管板加工的精度，特别是管孔间距和管径公差、垂直度、表面粗糙度都极大地影响换热器 的组装和使用性能。因此，我们使用普通摇臂钻床钻孔存在较大的风险，稍有控制不慎就有 可能造成尺寸超差。为了在现有装置下高质量地完成管板的钻孔任务，我们对加工难点进行 分析并制订了详细的加工方案。
图2管板排列
1. 加工难点分析
(1) 管孔数量多，且对孔桥宽度要求严格，因此，对划线精度要求非常严格。
(2) 钻孔时对管孔的垂直度要求非常严格，管板厚，钻孔时稍有偏斜，在管板背面的误 差就会被放大许多，最终造成位置尺寸和垂直度超差。
(3) 折流板层数多，对管板、折流板管孔的同心度要求严格，一旦不能保证同心度，则 在设备制作中将会大大增加换热管穿管的难度。
(4)
管板材料为00Cr17Ni14Mo2 U级锻件，材料塑性高、切削抗力大，且在锻造过程 中
材料组织更加致密，进一步增强了材料的韧性，材料本身就有加工硬化现象，因此，钻削 时钻头的粘附磨损大；加之不锈钢的导热性能差，钻孔深度又非常深，切削热不易散出，以 致钻头磨损加剧，钻头的寿命很低。
( 5)不锈钢材料切屑呈带状排出，不易折断，甚至会缠绕在钻头上，划伤管孔内壁，影 响管孔的表面粗糙度。
2. 加工方案及注意事项 鉴于以上加工难点的分析，我们决定用先钻后扩的加工工艺，具体如下：
( 1 )划线：为保证管板、折流板钻孔后的同心，我们采用在一块折流板上划线，检验合 格以后用© 6mm钻头钻定位孔，使用该折流板作为模板分别套钻两块管板和其他
8块折流板
的加工工艺。即把待划线的折流板在立车上先加工外圆，然后整平，再进行划线。划线时先 将折流板放置水平，对其待划线表面做着色处理，以使划线部位清晰醒目。手工划线由于划 针划出的线条具有一定的宽度，因此不可避免地存在一定的累积误差。由于管孔呈正三角形 排列，如果从中心向外开始划，随着正三角形交叉线向外延伸，原始误差就会逐步被扩散放 大，造成外部管孔中心的偏移和中心距误差超差。
为避免这一情况，我们采用由外向内的划线方法。具体做法是：先使用划规找出折流板 的中心，划出十字线，注意务必保证十字线的精确和相互垂直。然后以折流板中心为中心， 以最外面顶点上的管孔中心距离折流板中心的理论数值为半径划圆，做圆内切正六边形，先 划出位于正六边形的各个边上的管孔中心点，然后按照图样把各个边上的管孔中心点分别与 对应的边上的管孔中心点划线连接起来，连接线与连接线的交点就是其他管孔的中心。
划完线以后首先校核各管孔的中心距误差，检验合格后方可打样冲眼，钻定位孔。采用 这种方法划线，外部管孔的位置误差可以控制不超过
0.2mm内部管孔的位置误差控制在
0.2mm之内。注意必须保证划针和样冲的尖锐锋利，以最大可能的降低误差。
(2)
钻孔：钻孔前先将作为钻模的折流板固定在一块待钻孔的管板上，检查折流板与管 板
的同心度和贴合度，合格后先用 © 6mm钻头将折流板上的定位孔引钻到管板上，钻孔深度 为8〜10mm完成后将折流板拆掉，使用© 23mm的锥柄麻花钻钻孔。注意钻孔时必须将管板 放在工作台上固定好，严格保证管板的水平度，从而保证钻孔后管孔的垂直度。另外钻削
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23mn底孔时，每孔应进行2〜3次提钻返屑工作，这对切屑的顺利排出，以及钻头切削刃部 分的
冷却都是非常有利的。
(3) 扩孔：使用© 23mm的麻花钻完成第一遍钻孔后，我们再使用 © 25.4mm的扩孔钻 进行扩孔。
由于第一次钻孔已经使管孔尺寸达到了 © 23mm因而在扩孔过程中，切削量相对较小， 从而使管孔表面质量有了较大的保证。扩孔时注意检查钻头磨损情况，必须保持钻头切削刃 的锋利。
(4) 切削液的选择：在不锈钢深孔管孔的加工中，润滑不是主要矛盾，主要矛盾是管板 和钻头的散热问题。我们使用 10%的乳化液作为切削液，将其加大流量注入到切削刃上，将 切削热尽量多的带走，以延长钻头的使用寿命，提高管孔的表面质量。
( 5)切削用量的选择：合理的切削用量有利于管孔精度的提高。钻孔时，转速设置为 105r/min，进给量为0.32〜0.4mm/r;扩孔时转速为 200r/min，进给量为0.45〜0.6mm/r。 实践证明，选择这样的切削用量，既可提高工作效率，又能保证钻孔质量。
3. 结语
采用上述工艺方案加工的管孔，经检查，满足管板的各项技术要求。加工时要注意以下 几点： ( 1)在满足钻孔深度要求的前提下，应尽量缩短钻头的长度，以获得钻头较高的刚度。 ( 2)钻头必须装正，保持钻头锋利，用钝后及时修磨。
(3)钻削过程及时观察切屑排出状况，若发现切屑杂乱卷结应立即退刀检查，以防止切 屑堵塞。
本文来源：https://www.wddqxz.cn/a4cce6c75322aaea998fcc22bcd126fff7055dc6.html
2022-01-10
