不銹鋼切削加工的特點及方法
隨著航空、航天、石油、化工、冶金和食品等工業(yè)的蓬勃發(fā)展，不銹鋼材料已得到廣泛應用。今天，小編single潤滑油談談不銹鋼切削加工的特點及方法。不銹鋼材料由于韌性大、熱強度高、導熱系數(shù)低、切削時塑性變形大、加工硬化嚴重、切削熱多、散熱困難等原因，造成刀尖處切削溫度高、切屑粘附刃口嚴重、容易產(chǎn)生積屑瘤，既加劇了刀具的磨損，又影響加工表面粗糙度。此外，由于切屑不易卷曲和折斷，也會損傷已加工表面，影響工件的質(zhì)量。為提高加工效率和工件質(zhì)量，正確選擇刀具材料、車刀幾何參數(shù)和切削用量至關重要。
正確選用刀具材料是保證高效率加工不銹鋼的決定因素。根據(jù)不銹鋼的切削特點，刀具材料應具備足夠的強度、韌性、高硬度和高耐磨性且與不銹鋼的粘附性要小。常用的刀具材料有硬質(zhì)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(chǎn)效率的提高。對于較簡單的車刀類刀具，刀具材料應選用強度高、導熱性好的硬質(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，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。
二、刀具幾何角度的選擇
刀具切削部分的幾何角度，對于不銹鋼切削加工的生產(chǎn)率、刀具耐用度、被加工表面粗糙度、切削力以及加工硬化等方面都有很大的影響，合理選擇和改進刀具幾何參數(shù)是保證加工質(zhì)量、提高效率、降低成本的有效途徑。
1.車刀前角γ0的選擇
前角的大小決定刀刃的鋒利與強度。增大前角可以減小切屑的變形，從而減小切削力和切削功率，降低切削溫度，提高刀具耐用度。但是增大前角會使楔角減小，降低刀刃強度，造成崩刃，使刀具耐用度下降。車削不銹鋼時，在不降低刀具強度的條件下，應把前角適當取大一些。在刀具前角大時其塑性變形小，切削力和切削熱降低，減輕加工硬化趨勢，提高刀具耐用度，一般刀具前角宜取12°～20°。
2.車刀后角α0的選擇
在切削過程中，后角可以減小后刀面與切削表面的摩擦。若后角過大，則楔角減小，使散熱條件惡化，刀具刃口強度下降，降低刀具耐用度；若后角過小，摩擦嚴重，則會使刃口變鈍，增大切削力，增高切削溫度，加劇刀具磨損。在一般情況下，后角變化不大，但必須有一個合理的數(shù)值，以利于提高刀具的耐用度。車削不銹鋼時，由于不銹鋼的彈性和塑性都比普通碳素鋼大，所以刀具后角過小會使切斷表面與車刀后角的接觸面積增大，摩擦產(chǎn)生的高溫區(qū)集中于車刀后角，加快車刀磨損，降低被加工表面光潔度，所以車削不銹鋼時的車刀后角要比車削普通碳鋼時稍大一些，但后角過大又會降低刀刃強度，直接影響車刀的耐用度，因此，一般情況下車刀后角宜取6°～10°。
3.車刀主偏角Kr的選擇
當切削深度ap和進給量f不變時，減小主偏角Kr可使散熱條件得到改善，減少刀具損壞，使刀具切入、切出平穩(wěn)。但主偏角減小又會使徑向力增大，在切削時容易引起振動。車削不銹鋼的硬化傾向性強，易產(chǎn)生振動，振動又會使加工硬化嚴重。因此，主偏角一般宜取45°～90°。具體角度應根據(jù)機床、零件、刀具系統(tǒng)的剛性和切削用量來選擇。
4.車刀刃傾角λs的選擇
刃傾角可控制切屑流向，當刃傾角λs為負值時，切屑流向已加工表面；當刃傾角λs為正值時，切屑流向待加工表面。為了使切屑不劃傷已加工表面，在精加工時，刃傾角λs值為正值。當λs為正值時，刀尖強度低并首先接觸工件，易損壞；當λs為負值時，刀尖強度高，耐沖擊，可避免崩壞刀尖，切入、切出平穩(wěn)，車削不銹鋼時，一般刀具刃傾角宜取0°～20°。
三、切削用量的選擇
切削用量的大小對生產(chǎn)效率和加工質(zhì)量有很大影響，因此在確定了刀具的幾何參數(shù)以后，還要選定合理的切削用量。在選擇切削用量時，應注意考慮以下因素：一是要根據(jù)不銹鋼及各類毛坯的硬度等來選擇切削用量；二是要根據(jù)刀具材料、焊接質(zhì)量和車刀的刃磨條件來選擇切削用量；三是要根據(jù)零件直徑、加工余量和車床精度等來選擇切削用量。同時為了抑制積屑瘤和鱗刺的產(chǎn)生，提高表面質(zhì)量，在采用硬質(zhì)合金刀具進行加工時，切削用量應比車削一般碳鋼類工件稍低些，特別是切削速度不宜過高(vc=50～80m/min)；切削深度ap不宜過小，以避免切削刃和刀尖劃過硬化層，ap=0.4～4mm；因此進給量f對刀具耐用度影響不如切削速度大，但會影響斷屑和排屑，拉傷、擦傷工件表面，影響加工的表面質(zhì)量，進給量一般取f=0.1～0.5mm/r。
不銹鋼尤其是奧氏體型不銹鋼的塑性較好，在切削加工時，產(chǎn)生的切屑難以折斷，加大了切屑與刀具前刀面之間的摩擦力，增大了切削力。同時，因加工硬化會增大被切削材料的硬度和強度，也導致切削力增大。為此，在合理選擇刀具材料、刀具的幾何角度和切削用量的基礎上，對不銹鋼和45鋼做了切削力對比試驗。試驗結(jié)果表明，在相同切削用量的情況下，加工不銹鋼時切削力比加工45鋼時只增加了8.5%。
合理選擇刀具材料、刀具幾何角度和切削用量，對于提高不銹鋼切削加工的生產(chǎn)效率和加工工件質(zhì)量是完全能夠?qū)崿F(xiàn)的。
四、切削不銹鋼時怎樣選擇切削液和冷卻方式
由于不銹鋼的切削加工性較差，對切削液的冷卻、潤滑、滲透及清洗性能有更高的要求。常用的切削液有以下幾類：
不銹鋼切削油：以精制礦物油為基礎油，加入多量活性極壓、油性、抗磨及防銹等添加劑經(jīng)科學調(diào)制而成。專用于不銹鋼的加工，提供極佳的產(chǎn)品表面光潔度，延長刀具使用壽命；具有良好的極壓、潤滑、清洗和防銹性能；抗乳化性能良好，容易與接觸的水分離。
適用于各種不銹鋼材質(zhì)的切削。如:303，304，316，410等等
不銹鋼切削液：由多種油性潤滑劑、極壓劑、防銹添加劑和助劑等配制而成的合成型切削液，具有優(yōu)良的表面滲透性、潤滑性、冷卻性、清洗性和防銹性。符合ROHS標準，對皮膚無刺激性，夏季使用不霉變，使用壽命長，用于不銹鋼切削和磨削加工冷卻和潤滑。
用法:兌水使用，用以磨削普通切削加工，常用量為5%，鉆孔和攻絲等加工，用量為10%-20%。
在切削加工過程中應使切削液噴嘴對準切削區(qū)，或最好采用高壓冷卻、噴霧冷卻等冷卻方式。
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