不銹鋼的車削加工 關鍵詞：刀具材料、刀具參數(shù)、切削用量、涂層刀具 目前應用的不銹鋼，按其組織狀態(tài)主要分為馬氏體不銹鋼、鐵素體不銹鋼和 奧氏體不銹鋼，常把含鉻量超過 11.7%或含鎳量大于 8%的合金鋼，叫不銹鋼， 在合金鋼種加入較多的金屬元素 （Cr 和 Ni） ，而改變了合金的物理性質(zhì)和化學性
不銹鋼的車削加工 關鍵詞：刀具材料、刀具參數(shù)、切削用量、涂層刀具 目前應用的不銹鋼，按其組織狀態(tài)主要分為馬氏體不銹鋼、鐵素體不銹鋼和 奧氏體不銹鋼，常把含鉻量超過 11.7%或含鎳量大于 8%的合金鋼，叫不銹鋼， 在合金鋼種加入較多的金屬元素 （Cr 和 Ni） ，而改變了合金的物理性質(zhì)和化學性 質(zhì)。增強了抗腐蝕能力，無論在空氣中還是在酸鹽的溶液中，均不易氧化生銹并 在較高溫度（450℃）下仍具有較高的強度，因此被廣泛應用于航空，航天、化 工、不銹鋼加工件石油、建筑和食品等工業(yè)部門及日常生活中。 1 不銹鋼的主要切削特點 （1）切削力大 其中奧氏體不銹鋼尤為突出，這種材料雖然硬度不高，以牌號 1Cr18Ni9Ti 為例，其硬度≤187HBW，但塑性很好（斷后伸長率δ =40%,斷面收縮率 =60%） ， 因此在切削過程中塑性變形大，使切削力增加。在切削用量相同時，切奧氏體不 銹鋼耗能比低碳鋼約高 50%。 （2）加工硬化嚴重 在不銹鋼中，以奧氏體和奧氏體鐵素體不銹鋼的加工硬化現(xiàn)象為突出。他 們塑性大，塑性變形時晶格產(chǎn)生強烈歪扭；同時奧氏體穩(wěn)定性差，在切削力的作 用下，部分奧氏體會轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體；再加上化合物雜質(zhì)在切削熱的作用下，易于 分解呈彌散分布， 使切削加工時產(chǎn)生硬化層。 這一切均使加工硬化現(xiàn)象更為明顯。 （3）刀具易產(chǎn)生粘附磨損 不銹鋼材料在切削過程中產(chǎn)生高溫下，與刀具材料的親和性較大，使刀具與 切削間產(chǎn)生粘結(jié)、擴散，易形成“刀瘤” ，而造成刀具粘附磨損，降低刀具的 使用壽命。 （4）切削區(qū)局部溫度高 這類材料所需切削力大，分離切削消耗的功率也大，產(chǎn)生的切削熱也就多， 傳入刀具的熱量可達 20%， 而加工碳素鋼時僅占 9%，同時由于不銹鋼的導熱性不 好 （不銹鋼的導熱系數(shù)約為碳鋼的 1/3 左右） ，大量切削熱都集中在切削區(qū)和刀屑接觸的界面上，從而是切削區(qū)局部溫度很高。 2.刀具材料的選擇 根據(jù)前述不銹鋼的切削特點，要求刀具材料應具有耐熱性好、耐磨性高、與 不銹鋼的親和作用小等特點。 目前常用的刀具材料有硬質(zhì)合金、高速鋼和涂層刀 具。 （1）硬質(zhì)合金 通常情況下，多數(shù)難加工材料都宜選用 YG 類硬質(zhì)合金加工。不選用 YT 類硬質(zhì)合金，尤其是在加工 1Cr18Ni9Ti 奧氏體不銹鋼時，應避免選用 YT 1 類硬質(zhì)合金。因為不銹鋼中的鈦（Ti）和 YT 類硬質(zhì)合金中的 Ti 產(chǎn)生親和作用， 切削容易把合金中的 Ti 帶走，促使刀具磨損加劇。YG 類硬質(zhì)合金的韌性較好， 有較高的耐磨性和紅硬性，更適合不銹鋼材料的加工，可采用較大的前角，使切 削輕快；導熱性也好;同時切屑與刀具間不易粘接。 （2）高速鋼 當工件的形狀、 尺寸、結(jié)構(gòu)不便使用硬質(zhì)合金刀具或或硬質(zhì)合金刀具易于損壞 時，需選用高性能高速鋼刀具。普通高速鋼（如 W18Cr4V 等）的刀具壽命很低， 不符合要求，可采用新型高速鋼刀具如含鈷高速鋼（W2Mo9Cr4Vco8） 、含鋁超硬 高速鋼(W6Mo5Cr4V2Al)、含氮高速鋼（W12Mo3Cr4V3N）等。 （3）新型刀具材料涂層刀具 采用化學氣相沉積(CVD)或物理氣相沉積(PVD)法，在硬質(zhì)合金或其他材料刀 具基本上涂覆一薄層耐磨性高的難溶金屬 （或非金屬） 化合物而得到的刀具材料。 涂層刀具的鍍膜可以防止切屑和刀具直接接觸， 減小摩擦， 降低各種機械熱應力。 使用涂層刀具，可縮短切削時間，不銹鋼加工件降低成本，減少換刀次數(shù)，提高加工精度，且 刀具壽命長。涂層刀具可減少或取消切削液的使用。 3 刀具參數(shù)的確定 合理選擇道具參數(shù)， 對提高刀具的壽命和工件的加工質(zhì)量非常重要。在保證 刀具有足夠強度，力求不蹦刃的前提下，應選用較大前角，不僅能降低切削力和 切削溫度， 而且也將使硬化深度降低。 車削各種不銹鋼的前角一般為 12°-13°。 在保證刀具足夠的前提下，宜選較大的后角。一般取 10°-20°，還可采用在主 刀刃上負倒棱等措施來強化到頭，以提高刀具的耐磨能力。由于不銹鋼韌性、塑 性大，切削時斷屑困難，應用強迫變形的方法，主要是合理地選擇前刀面上斷屑 槽的參數(shù)和切削用量。 我們在合理選擇切削用量基礎上，一般采用雙刃傾角加外 斜式卷屑槽的辦法。對外圓車刀磨出雙刃傾角，使切屑面呈棱面形，刀具前刀面 上刃磨出外斜式圓弧卷屑槽， 使切屑沿卷屑槽導流卷曲成寶塔狀卷屑或短緊螺旋 卷屑。 加工不銹鋼時， 切屑對刀具的粘附性強， 容易產(chǎn)生積屑瘤， 因此刀具的前、 后刀面及刃口要有較小的表面粗糙度值，以降低切削阻力。減小切削粘附、提高 刀具壽命。 4．切削用量 （1）切削速度 v 為了保證合理的刀具壽命，可降低切削速度。一般切削不銹鋼時切削速度可 按車削普通碳鋼的 40%-60%。 （2） 進給量 f 為提高加工表面質(zhì)量，給進量宜采用較小值。 （3） 背吃刀量 ap （4） 一般粗加工時可選 ap=2—5mm，精加工時可選 ap=0/2—0.5mm。 加工不銹鋼的切削用量 名稱 v/m.min 車外圓 40-120 鏜孔 40-100 切斷 40-100 f/mm.r 0.1-0.5 0.1-0.5 0.1-0.25 2 Ap/mm 0.2-1 0.1-0.4 刀具 涂層刀具 涂層刀具 涂層刀具 車螺紋 鉆孔 擴孔 餃孔 20-50 12-20 8-18 2.5-5 0.1-1 0.1-0.25 0.1-0.4 0.1-0.2 0.1-1 0.1-1 涂層刀具 高速鋼 高速鋼 高速鋼 5，切削液 由于不銹鋼的切削加工性較差，切削區(qū)溫度高，要求切削液具有較高的冷卻 性能、潤滑性能和滲透性。為強化冷卻效果，可采用高壓噴住或油霧冷卻。 常用的切削液有： （1）硫化油：具有一定的冷卻性能和潤滑性能，而且來源豐富，成本較低。 （2）四氯化碳+礦物油或其他油類：礦物油或其他油類添加四氯化碳后，大大提 高了切削液的滲透性，特由于不銹鋼材料的精加工。 6 實例 在數(shù)控車床粗工 1Cr18Ni9Ti 不銹鋼軸類零件（直徑為 60mm） 采用涂層刀 。 具，切削速度 n=800r/min 背吃刀量 ap=0.7-1mm，進給量 f=0.2-0.3mm/r，切削 輕快，斷屑良好。刀具磨損較少，一個刀片能夠連續(xù)加工 4 個小時以上，節(jié)約了 更換到片的時間，同時我采用精車用過的刀片進行粗加工，可以節(jié)約刀具成本，不銹鋼加工件 對刀片進行二次利用節(jié)約能源，達到同樣的效果。 7 結(jié)束語 基于以上所述，不銹鋼材料車削的基本原則是：刀具材料應用堅韌好、強度高 的硬質(zhì)合金或涂層刀具，刀具參數(shù)應盡可能的合理并盡可能將刀具刃磨得鋒利 些， 便于切屑的卷曲、折斷，還應使切削用量適當和切削液供應充足。相關措 施方法應盡量配合使用。使用涂層刀具時，合理選用車削要素，通過多次試驗， 批量加工涂層刀具更勝一籌，比以往在普通車床加工效率提高五倍以上。 3
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