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淺談不銹鋼切削加工中刀具切削參數(shù)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(yīng)用于石油、化工、航空、航天、食品以及冶金等領(lǐng)域，因此，探討不銹鋼的切削加工具有較大的實(shí)際意義。因?yàn)榍邢骷庸ば圆睿讳P鋼為難加工材料。依據(jù)不銹鋼切削加工的實(shí)際特點(diǎn)，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(shù)的合理選擇問題。
論文關(guān)鍵詞：不銹鋼切削加工;切削參數(shù);合理選擇
1、 不銹鋼切削加工的實(shí)際特點(diǎn)
1.1 具有很強(qiáng)的加工硬化趨勢(shì)，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(qiáng)的加工硬化趨勢(shì)，同時(shí)，因?yàn)榧庸び不瘜泳哂泻芨叩挠捕?通常高于原有硬度2倍左右，表面硬度HV能夠達(dá)到400-570kg/mm?2)。不同的切削條件與不銹鋼工件材料，會(huì)讓加工硬化層深度從數(shù)十μm一直深入到數(shù)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(shù)控機(jī)床上切削不銹鋼時(shí)，斷屑與排屑是重點(diǎn)考慮的問題。
1.3 切屑具有很強(qiáng)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(duì)其它金屬材料具有較強(qiáng)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(qiáng)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(qiáng)度。例如溫度維持在700°C的奧氏體類不銹鋼的機(jī)械性能仍不會(huì)顯著降低。
2 、合理選用加工刀具
合理選用加工刀具是進(jìn)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(diǎn)：較高的強(qiáng)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(zhì)合金和高速鋼兩大類，形狀復(fù)雜的刀具主要采用高速鋼材料。由于高速鋼切削不銹鋼時(shí)的切削速度不能太高，因此影響生產(chǎn)效率的提高。對(duì)于車刀類較簡(jiǎn)單的刀具，刀具材料應(yīng)選用強(qiáng)度高、導(dǎo)熱性好的硬質(zhì)合金，因其硬度、耐磨性等性能優(yōu)于高速鋼。常用的硬質(zhì)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(zhì)合金的韌性和導(dǎo)熱性較好，不易與切屑粘結(jié)，因此適用于不銹鋼粗車加工;而YW類硬質(zhì)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(shí)，不宜選用YT類硬質(zhì)合金，由于不銹鋼中的Ti和YT類硬質(zhì)合金中的Ti產(chǎn)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(jìn)行切削加工時(shí)的切削力、表面粗糙度、加工硬化趨勢(shì)、生產(chǎn)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(zhì)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(jìn)行不銹鋼切削時(shí)，應(yīng)該在不降低刀具強(qiáng)度的前提之下，適當(dāng)提高前角 。刀具前角的適當(dāng)提高會(huì)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(shì)也會(huì)隨之減輕，相應(yīng)地，刀具耐用度便會(huì)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(jù)實(shí)際需要來調(diào)整。
3.2 合理選擇后角
在彈性與塑性兩方面均高于常規(guī)碳素鋼的不銹鋼，進(jìn)行切削時(shí)，如果刀具后角 過小，會(huì)增加車刀后角與切斷表面的接觸面積，此時(shí)，摩擦高溫區(qū)集中于車刀后角部位，刀具的磨損會(huì)顯著加快，并且工件的表面光潔度會(huì)顯著降低。因此，進(jìn)行不銹鋼工件切削時(shí)，車刀后角 應(yīng)該大于車削普通碳鋼時(shí)的角度，但是不可以過大，因?yàn)檫^大的后角會(huì)導(dǎo)致刀刃強(qiáng)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(qiáng)度會(huì)有所削弱。為增強(qiáng)刀尖強(qiáng)度而又不使背向分力增加過大，刃傾角宜取較小數(shù)值，一般為-5°至 -15°，連續(xù)切削時(shí)取較大值，斷續(xù)切削時(shí)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(zhì)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(xué)合理地確定切削用量。
合理選擇切削用量時(shí)應(yīng)該注意以下幾個(gè)問題：首先，不同的不銹鋼毛坯具有不同的硬度，應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況來選擇切削用量;其次，合理選擇切削用量，同時(shí)需要考量刀具材料、刀具刃磨條件以及焊接質(zhì)量等因素;再次，除了以上兩點(diǎn)，合理選擇切削用量需要認(rèn)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(zhì)合金刀具加工時(shí)，其切削用量應(yīng)該低于常規(guī)碳鋼類工件，并保持較低的切削速度，此舉在提高表面質(zhì)量的同時(shí)，能夠降低積屑瘤與鱗刺的產(chǎn)生幾率。
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