淺談不銹鋼切削加工中刀具切削參數的合理選擇

淺談不銹鋼切削加工中刀具切削參數的合理選擇

　　論文摘要：不銹鋼(即含鎳量>8%或者含鉻量>12%的合金鋼)目前被廣泛應用于石油、化工、航空、航天、食品以及冶金等領域，因此，探討不銹鋼的切削加工具有較大的實際意義。因為切削加工性差，不銹鋼為難加工材料。依據不銹鋼切削加工的實際特點，從刀具本身、刀具幾何角度、切削用量等三名方面的選擇論述了不銹鋼切削加工中刀具切削參數的合理選擇問題。

　　論文關鍵詞：不銹鋼切削加工;切削參數;合理選擇

　　1、 不銹鋼切削加工的實際特點

　　1.1 具有很強的加工硬化趨勢，極易磨損刀具

　　大部分不銹鋼材料(馬氏體類不銹鋼例外)具有很強的加工硬化趨勢，同時，因為加工硬化層具有很高的硬度(通常高于原有硬度2倍左右，表面硬度HV能夠達到400-570kg/mm?2)。不同的切削條件與不銹鋼工件材料，會讓加工硬化層深度從數十μm一直深入到數百μm(通常為100μm-200μm)。

　　1.2 切屑不易折斷或者卷曲

　　切削過程中切屑不易卷曲和折斷。特別是鏜孔、鉆孔、切斷等工序的切削過程中，排屑困難，切屑易劃傷已加工表面。在數控機床上切削不銹鋼時，斷屑與排屑是重點考慮的問題。

　　1.3 切屑具有很強的粘附性，極易造成刀瘤

　　不銹鋼材料具有很高的韌性，尤其是對其它金屬材料具有較強的親和力，加工過程非常容易造成刀瘤。

　　1.4 “三高”(高溫度、高硬度、高強度)不易分離切屑

　　不銹鋼的特性之一就是高溫度、高硬度、高強度。例如溫度維持在700°C的奧氏體類不銹鋼的機械性能仍不會顯著降低。

　　2 、合理選用加工刀具

　　合理選用加工刀具是進行不銹鋼材料加工的重要先決條件。不銹鋼加工刀具的必須具有以下特點：較高的強度、硬度、韌性、耐磨性以及較低的不銹鋼親和力。

　　常用的刀具材料有硬質合金和高速鋼兩大類，形狀復雜的刀具主要采用高速鋼材料。由于高速鋼切削不銹鋼時的切削速度不能太高，因此影響生產效率的提高。對于車刀類較簡單的刀具，刀具材料應選用強度高、導熱性好的硬質合金，因其硬度、耐磨性等性能優于高速鋼。常用的硬質合金材料有：鎢鈷類(YG3、YG6、YG8、YG3X、YG6X)，鎢鈷鈦類(YT30、YT15、YT14、YT5)，通用類(YW1、YW2)。YG類硬質合金的韌性和導熱性較好，不易與切屑粘結，因此適用于不銹鋼粗車加工;而YW類硬質合金的硬度、耐磨性、耐熱性和抗氧化性能以及韌性都較好，適合于不銹鋼的精車加工。加工1Cr18Ni9Ti奧氏體不銹鋼時，不宜選用YT類硬質合金，由于不銹鋼中的Ti和YT類硬質合金中的Ti產生親合作用，切屑容易把合金中的Ti帶走，促使刀具磨損加劇。

　　3、 合理選擇刀具幾何角度

　　合理選擇刀具幾何角度非常重要，其切削部分的幾何角度直接影響著不銹鋼工件進行切削加工時的切削力、表面粗糙度、加工硬化趨勢、生產率、刀具耐用程度等諸多方面。合理選擇刀具幾何角度不僅可以提高工件的加工質量和加工效還可以顯著降低加工成本(如降低刀具的更換頻率和廢品率等)。

　　3.1 合理選擇前角

　　進行不銹鋼切削時，應該在不降低刀具強度的前提之下，適當提高前角 。刀具前角的適當提高會降低刀具的塑性變形能力、切削熱以及切削力，加工硬化的趨勢也會隨之減輕，相應地，刀具耐用度便會顯著提高。綜合看來，通常情況下刀具前角保持在12°-20°為最佳，具體角度根據實際需要來調整。

　　3.2 合理選擇后角

　　在彈性與塑性兩方面均高于常規碳素鋼的不銹鋼，進行切削時，如果刀具后角 過小，會增加車刀后角與切斷表面的接觸面積，此時，摩擦高溫區集中于車刀后角部位，刀具的磨損會顯著加快，并且工件的表面光潔度會顯著降低。因此，進行不銹鋼工件切削時，車刀后角 應該大于車削普通碳鋼時的角度，但是不可以過大，因為過大的后角會導致刀刃強度地急劇下降，刀具的耐用度得不到保證。所以，刀具后角保持在6°-10°之間為最佳。

　　3.3 刃傾角

　　由于采用較大的前角，刀尖強度會有所削弱。為增強刀尖強度而又不使背向分力增加過大，刃傾角宜取較小數值，一般為-5°至 -15°，連續切削時取較大值，斷續切削時取較小值。

　　4、 合理選擇切削用量

　　合理選擇切削用量直接影響著不銹鋼加工的效率與質量，所以，在合理確定刀具類型和刀具幾何角度之后，必須要科學合理地確定切削用量。

　　合理選擇切削用量時應該注意以下幾個問題：首先，不同的不銹鋼毛坯具有不同的硬度，應該根據實際情況來選擇切削用量;其次，合理選擇切削用量，同時需要考量刀具材料、刀具刃磨條件以及焊接質量等因素;再次，除了以上兩點，合理選擇切削用量需要認真考量零件的直徑、車床精度以及加工余量問題。

　　此外，在使用硬質合金刀具加工時，其切削用量應該低于常規碳鋼類工件，并保持較低的切削速度，此舉在提高表面質量的同時，能夠降低積屑瘤與鱗刺的產生幾率。

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