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在采取鉆、鉸、鏜工藝加工一些奧氏體組織及馬氏體組織不銹鋼材料如1Cr18Ni9Ti、2Cr13孔時(shí)，加工過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)刀具磨損加快、加工表面完好性差、切屑排除困難等共性問(wèn)題，嚴(yán)重影響了此類材料零件的加工質(zhì)量、生產(chǎn)周期及加工成本。按照金屬工藝學(xué)、金屬切削原理等理論對(duì)上述材質(zhì)加工難點(diǎn)進(jìn)行分析，摸索出一套行之有效的不銹鋼材料鉆、鉸、鏜加工工藝。/ ?" _; t7 K- h3 h
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    不銹鋼材料加工難點(diǎn)分析
不銹鋼材料加工難點(diǎn)主要有以下幾個(gè)方面：
切削力大，切削溫度高: o- R- e9 Q& A; ]7 D9 E
    該類型材料強(qiáng)度大，切削時(shí)切向應(yīng)力大、塑性變形大，因而切削力大。此外材料導(dǎo)熱性極差，造成切削溫度升高，且高溫往往集中在刀具刃口附近的狹長(zhǎng)區(qū)域內(nèi)，從而加快了刀具的磨損。+ \8 Y9 C  O/ ^8 f  t
加工硬化嚴(yán)重3 u, t2 s& b（ B. Q! O& F& `
    奧氏體不銹鋼以及一些高溫合金不銹鋼均為奧氏體組織，切削時(shí)加工硬化傾向大，通常是普通碳素鋼的數(shù)倍，刀具在加工硬化區(qū)域內(nèi)切削，使刀具壽命縮短。（ ^4 X/ Z& G8 x+ J9 `9 v

   3. 容易粘刀. B. i* ?1 ~! h+ C/ R5 @& H, A8 k） {（ C
    無(wú)論是奧氏體不銹鋼還是馬氏體不銹鋼均存在加工時(shí)切屑強(qiáng)韌、切削溫度很高的特點(diǎn)。當(dāng)強(qiáng)韌的切屑流經(jīng)前刀面時(shí)，將產(chǎn)生粘結(jié)、熔焊等粘刀現(xiàn)象，影響加工零件表面粗糙度。
刀具磨損加快
上述材料一般含高熔點(diǎn)元素、塑性大，切削溫度高，使刀具磨損加快，磨刀、換刀頻繁，從而影響了生產(chǎn)效率，提高了刀具使用成本。6 U' b8 e2 v% S0 H5 |, ]7 {, b

不銹鋼零件加工工藝） ]0X. y$ f3 U1 e! [2 N（ F- P' \; i
通過(guò)上述加工難點(diǎn)分析，不銹鋼的加工工藝及相關(guān)刀具參數(shù)設(shè)計(jì)與普通結(jié)構(gòu)鋼材料應(yīng)具有較大的不同，其具體加工工藝如下：  ]$ C- L! F: x
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    1.鉆孔加工% ~# |） H2 i） \# r: |8 k
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    在鉆孔加工時(shí)，由于不銹鋼材料導(dǎo)熱性能差，彈性模量小，孔加工起來(lái)也比較困難。解決此類材料的孔加工難題，主要是選用合適的刀具材料，確定合理的刀具的幾何參數(shù)以及刀具的切削用量。鉆削上述材料時(shí)，鉆頭一般應(yīng)選用W6Mo5Cr4V2Al、W2Mo9Cr4Co8等材質(zhì)的鉆頭，這些材質(zhì)鉆頭缺點(diǎn)是價(jià)格比較昂貴，而且難以采購(gòu)。而采用常用的W18Cr4V普通標(biāo)準(zhǔn)高速鋼鉆頭鉆孔時(shí)，由于存在頂角較小、切屑太寬而不能及時(shí)排出孔外、切削液不能及時(shí)冷卻鉆頭等缺點(diǎn)，再加上不銹鋼材料導(dǎo)熱性差，造成集中在刀刃上的切削溫度升高，容易導(dǎo)致兩個(gè)后刀面和主刃燒傷及崩刃，使鉆頭的使用壽命降低。4 Z# p" o. S1 ^% S, o* P  ]

（1）刀具幾何參數(shù)設(shè)計(jì)     在采用W18Cr4V普通高速鋼鉆頭鉆孔時(shí)，切削力及切削溫度均集中在鉆尖上，為提高鉆頭切削部位的耐用度，可以適當(dāng)增大頂角角度，頂角一般選135°～140°，頂角增大也將使外緣前角減小，鉆屑變窄，以利于排屑。但是加大頂角后，鉆頭的橫刃變寬，造成切削阻力增大，因而必須對(duì)鉆頭橫刃進(jìn)行修磨，修磨后橫刃的斜角為47°～55°，橫刃前角為3°～5°，修磨橫刃時(shí)，應(yīng)將切削刃與圓柱面轉(zhuǎn)角處修磨成圓角，以增加橫刃強(qiáng)度。由于不銹鋼材料彈性模量較小，切屑層下的金屬?gòu)椥曰謴?fù)大，加之加工過(guò)程中加工硬化嚴(yán)重，后角太小會(huì)加快鉆頭后刀面的磨損，而且增加了切削溫度，降低鉆頭的壽命。因此須適當(dāng)加大后角，但后角太大，將使鉆頭的主刃變得單薄，減小了主刃的剛性，所以后角應(yīng)以12°～15°為宜。為使鉆屑變窄，利于排屑，還需要在鉆頭兩個(gè)后刀面上開交錯(cuò)分布的分屑槽。9 l2 }+ B5 P6 r/ G9 W: X8 m
（2）切削用量選擇      鉆削時(shí)，切削用量的選擇應(yīng)從降低切削溫度的基本點(diǎn)出發(fā)，因?yàn)楦咚偾邢鲗?huì)使切削溫度升高，而高的切削溫度將加劇刀具磨損，因而切削用量中zui重要的是選擇切削速度。一般情況下，切削速度以12～15m/min較為合適。進(jìn)給量對(duì)刀具壽命影響較小，但進(jìn)給量選擇太小將會(huì)使刀具在硬化層內(nèi)切削，加劇磨損；而進(jìn)給量如果太大，又會(huì)使表面粗糙度變差。綜合上述兩個(gè)因素，進(jìn)給量選擇為0.32～0.50mm/r為宜。

    （3）切削液選擇     鉆削時(shí)，為降低切削溫度，可采用乳化液作為冷卻介質(zhì)。
鉸孔加工0 L

（1）刀具幾何參數(shù)設(shè)計(jì)   不銹鋼材料的鉸削加工大部分使用硬質(zhì)合金鉸刀。鉸刀的結(jié)構(gòu)和幾何參數(shù)與普通鉸刀有所不同。為增強(qiáng)刀齒強(qiáng)度并防止鉸削時(shí)產(chǎn)生切屑堵塞現(xiàn)象，鉸刀齒數(shù)一般比較少。鉸刀前角一般為8°～12°，但在某些特定情況，為了實(shí)現(xiàn)高速鉸削，也可采用0°～5°前角；后角一般為8°～12°；主偏角的選擇視孔的不同而異，一般情況下通孔為15°～30°，不通孔為45°；鉸孔時(shí)為了使切屑向前排出，也可適當(dāng)增加刃傾角角度，刃傾角角度一般為10°～20°；刃帶寬度為0.1～0.15mm；鉸刀上倒錐應(yīng)較普通鉸刀大，硬質(zhì)合金鉸刀一般為0.25～0.5mm/100mm，高速鋼鉸刀為0.1～0.25mm/100mm；鉸刀校正部分長(zhǎng)度一般為普通鉸刀的65%～80%，其中圓柱部分長(zhǎng)度為普通鉸刀的40%～50%。
（2）切削用量選擇    鉸孔時(shí)進(jìn)給量為0.08～0.4mm/r，切削速度為10～20m/min，粗鉸余量一般為0.2～0.3mm，精鉸余量為0.1～0.2mm。粗鉸時(shí)應(yīng)采用硬質(zhì)合金刀具，精鉸時(shí)可采用高速鋼刀具。7

（3）切削液選擇     不銹鋼材料鉸孔時(shí)，可采用全損耗系統(tǒng)用油或二硫化鉬作為冷卻介質(zhì)。' r# ~: q. _& s  

    3.鏜孔加工& H+ y8 |; [5 k* ]
（1）刀具材料選擇     因加工不銹鋼零件時(shí)切削力大、切削溫度高，刀具材料應(yīng)盡量選擇強(qiáng)度高、導(dǎo)熱性好的YW或YG類硬質(zhì)合金。精加工時(shí)也可使用YT14及YT15硬質(zhì)合金刀片。批量加工上述材料零件時(shí)，可采用陶瓷材料刀具，由于此類材料的特點(diǎn)主要是韌性大，加工硬化嚴(yán)重，切削這些材料的切屑以單元切屑形式產(chǎn)生，將使刀具產(chǎn)生振動(dòng)，容易造成刀刃產(chǎn)生微崩現(xiàn)象，因此選擇陶瓷刀具切削此類材料零件時(shí)首先應(yīng)考慮的是微觀韌性。目前Sialon是一種比較好的選擇，特別是α/βSialon材料，因其優(yōu)異的抗高溫變形的性能以及擴(kuò)散磨損的性能而引人注目，并成功應(yīng)用于切削鎳基合金，其壽命遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)Al2O3基陶瓷。此外，SiC晶須加強(qiáng)陶瓷也是切削不銹鋼或鎳基合金的一種很有效的刀具材料。, t; n+ a& o（ |1 H! Z
    對(duì)于此類材料淬火零件的加工，可以采用CBN（立方氮化硼）刀片，CBN硬度僅次于金剛石，硬度可達(dá)7000～8000HV，因此耐磨性很高，與金剛石相比，CBN突出優(yōu)點(diǎn)是耐熱性比金剛石高得多，可達(dá)1200℃，可承受很高的切削溫度。此外其化學(xué)惰性很大，與鐵族金屬在1200～1300℃時(shí)也不起化學(xué)作用，因此非常適合加工不銹鋼材料。其刀具壽命是硬質(zhì)合金或陶瓷刀具的幾十倍。5 w9 q% z% y1 U3 s9 e4 j, q
    （2）刀具幾何參數(shù)設(shè)計(jì)     刀具幾何參數(shù)對(duì)其切削性能起重要的作用，為使切削輕快、順利，硬質(zhì)合金刀具宜采用較大的前角，以提高刀具壽命。一般粗加工時(shí)，前角取10°～20°，半精加工時(shí)取15°～20°；精加工時(shí)取20°～30°。主偏角的選擇依據(jù)是，當(dāng)工藝系統(tǒng)剛性良好時(shí)，可取30°～45°；如工藝系統(tǒng)剛性差時(shí)，則取60～75°，當(dāng)工件長(zhǎng)度與直徑之比超過(guò)10倍時(shí)，可取90°。0 Z6 q, d5 t$ s
用陶瓷刀具鏜削不銹鋼材料時(shí)，絕大多數(shù)情況下，陶瓷刀具均采用負(fù)前角進(jìn)行切削。前角大小一般選應(yīng)－5°～－12°。這樣有利于加強(qiáng)刀刃，充分發(fā)揮陶瓷刀具抗壓強(qiáng)度較高的*性。后角大小直接影響刀具磨損，對(duì)刀刃強(qiáng)度也有影響，一般選用5°～12°。主偏角的改變會(huì)影響徑向切削分力與軸向切削分力的變化以及切削寬度和切削厚度的大小。因?yàn)楣に囅到y(tǒng)的振動(dòng)對(duì)陶瓷刀具極為不利，所以主偏角的選擇要有利于減少這種振動(dòng)，一般選取30°～75°。選用CBN作為刀具材料時(shí)，刀具幾何參數(shù)為前角0°～10°，后角12°～20°，主偏角45°～90°。

（3）前刀面刃磨時(shí)粗糙度值要小    為避免出現(xiàn)切屑粘刀現(xiàn)象，刀具的前、后刀面應(yīng)仔細(xì)刃磨以保證具有較小的粗糙度值，從而減少切屑流出阻力，避免切屑粘刀。4 Y! F8 i: z: L7 ?; X: n （4）刀具刃口應(yīng)保持鋒利    刀具刃口應(yīng)保持鋒利，以減少加工硬化，進(jìn)給量和背吃刀量不宜過(guò)小，以防止刀具在硬化層中切削，影響刀具使用壽命。） S, z; y/ O4

（5）注意斷屑槽的磨削    由于不銹鋼切屑具有強(qiáng)韌的特點(diǎn)，刀具前刀面上斷屑槽修磨應(yīng)合適，從而使切削過(guò)程中斷屑、容屑、排屑方便。  ^7 P4 v* E%

    （6）切削用量的選擇  根據(jù)不銹鋼材料特點(diǎn)，加工時(shí)宜選用低速和較大進(jìn)給量進(jìn)行切削。） r# \0 x1 H1 y） h
采用陶瓷刀具進(jìn)行鏜削時(shí)，切削用量的合理選擇是充分發(fā)揮陶瓷刀具性能的關(guān)鍵之一。陶瓷刀具連續(xù)切削時(shí)可以按照磨損耐用度與切削用量之間的關(guān)系選擇切削用量；斷續(xù)切削則應(yīng)按照刀具破損規(guī)律確定合理切削用量。由于陶瓷刀具有*的耐熱性和耐磨性，切削用量對(duì)刀具磨損壽命的影響比硬質(zhì)合金刀具要小。一般情況下，用陶瓷刀具加工時(shí)，進(jìn)給量對(duì)刀具的破損影響zui為敏感。因而，根據(jù)工件材料的性質(zhì)，在機(jī)床功率、工藝系統(tǒng)剛度和刀片強(qiáng)度許可的前提下，在鏜削不銹鋼零件時(shí)，盡可能選擇高的切削速度、較大的背吃刀量和比較小的進(jìn)給量。, D+ T7 ]4 S! \; p） ~. t9 e（ @（ S
    （7）切削液選擇要合適  由于不銹鋼具有極易產(chǎn)生粘結(jié)和散熱性差的特點(diǎn)，因此在鏜削中選用抗粘結(jié)和散熱性好的切削液相當(dāng)重要，如選用含氯較高的切削液，以及具有良好冷卻、清洗、防銹和潤(rùn)滑作用的不含礦物油、不含亞酸鹽的水溶液，如H1L－2合成切削液。2 O8 d*     采用上述工藝方法，可以克服不銹鋼的加工難點(diǎn)，使不銹鋼在進(jìn)行鉆、鉸、鏜孔時(shí)刀具壽命得到極大的提高，減少操作中磨刀、換刀次數(shù)，在提高生產(chǎn)效率和孔加工質(zhì)量、降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度和生產(chǎn)成本方面，能取得令人滿意的效果。

 

1 什么不銹鋼？通常，人們把含鉻量大于12%或含鎳量大于8%合金鋼叫不銹鋼。這種鋼大氣或腐蝕性介質(zhì)具有一定耐蝕能力，并較高溫度（>450℃）下具有較高強(qiáng)度。含鉻量達(dá)16%～18%鋼稱為耐酸鋼或耐酸不銹鋼，習(xí)慣上通稱為不銹鋼。 鋼含鉻量達(dá)12%以上時(shí)，與氧化性介質(zhì)接觸，由于電化學(xué)作用，表面很快形成一層富鉻鈍化膜，保護(hù)金屬內(nèi)部不受腐蝕；但非氧化性腐蝕介質(zhì)，仍不易形成堅(jiān)固鈍化膜。為了提高鋼耐蝕能力，通常增大鉻比例或添加可以促進(jìn)鈍化合金元素，加Ni、Mo、Mn、Cu、Nb、Ti、W、Co等，這些元素不僅提高了鋼抗腐蝕能力，同時(shí)改變了鋼內(nèi)部組織以及物理力學(xué)性能。這些合金元素鋼含量不同，對(duì)不銹鋼性能產(chǎn)生不同影響，有有磁性，有無(wú)磁性，有能夠進(jìn)行熱處理，有則不能熱處理。 由于不銹鋼所具有上述特性，越來(lái)越廣泛地應(yīng)用于航空、航天、化工、石油、建筑食品等工業(yè)部門及日常生活。所含合金元素對(duì)切削加工性影響很大，有甚至很難切削。

2 不銹鋼可分為哪幾類？不銹鋼按其成分，可分為以鉻為主鉻不銹鋼以鉻、鎳為主鉻鎳不銹鋼兩大類。 工業(yè)上常用不銹鋼一般按金相組織分類，可分為以下五大類：

馬氏體不銹鋼：含鉻量12%～18%，含碳量0.1%～0.5%（有時(shí)達(dá)1%），常見有1Cr13、2Cr13、3Cr13、4Cr13、1Cr17Ni2、9Cr18、9Cr18MoV、30Cr13Mo等。

鐵素體不銹鋼：含鉻量12%～30%，常見有0Cr13、0Cr17Ti、0Cr13Si4NbRE、1Cr17、1Cr17Ti、1Cr17M02Ti、1Cr25Ti、1Cr28等。

奧氏體不銹鋼：含絡(luò)量12%～25%，含鎳量7%～20%（或20%以上），zui典型代表1Cr18Ni9Ti，常見還有00Cr18Ni10、00Cr18Ni14Mo2Cu2、0Cr18Ni12Mo2Ti、0Cr18Ni18Mo2Cu2Ti、0Cr23Ni28M03Cu3Ti、1Cr14Mn14Ni、2Cr13Mn9Ni4、1Cr18Mn8Ni5N等。

奧氏體+鐵素體不銹鋼：與奧氏體不銹鋼相似，僅組織含有一定量鐵素體，常見有0Cr21Ni5Ti、1Cr21Ni5Ti、1Cr18Mn10Ni5M03N、0Cr17Mn13Mo2N、1Cr17Mn9Ni3M03Cu2N、Cr2bNi17M03CuSiN、1Cr18Ni11Si4AlTi等。

沉淀硬化不銹鋼：含有較高鉻、鎳很低碳，常見有0Cr17Ni4Cu4Nb、0Cr17Ni7Al、0Cr15Ni7M02Al等。

前兩類為鉻不銹鋼，后三類為鉻鎳不銹鋼。

3 不銹鋼有哪些物理、力學(xué)性能？馬氏體不銹鋼：能進(jìn)行淬火，淬火后具有較高硬度、強(qiáng)度耐磨性及良好抗氧化性，有有磁性，但內(nèi)應(yīng)力大且脆。經(jīng)低溫回火后可消除其應(yīng)力，提高塑性，切削加工較困難，有切屑擦傷或粘結(jié)明顯趨向，刀具易磨損。

當(dāng)鋼含碳量低于0.3%時(shí)，組織不均勻，粘附性強(qiáng)，切削時(shí)容易產(chǎn)生積屑瘤，且斷屑困難，工件已加工表面質(zhì)量低。含碳量達(dá)0.4%～0.5%時(shí)，切削加工性較好。 馬氏體不銹鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后，可獲得優(yōu)良綜合力學(xué)性能，其切削加工性比退火狀態(tài)有很大改善。 鐵素體不銹鋼：加熱冷卻時(shí)組織穩(wěn)定，不發(fā)生相變，故熱處理不能使其強(qiáng)化，只能靠變形強(qiáng)化，性能較脆，切削加工性一般較好。切屑呈帶狀，切屑容易擦傷或粘結(jié)于切削刃上，從而增大切削力，切削溫度升高，同時(shí)可能使工件表面產(chǎn)生撕裂現(xiàn)象。

奧氏體不銹鋼：由于含有較多鎳（或錳），加熱時(shí)組織不變，故淬火不能使其強(qiáng)化，可略改善其加工性。通過(guò)冷加工硬化可大幅度提高強(qiáng)度，如果再經(jīng)時(shí)效處理，抗拉強(qiáng)度可達(dá)2550～2740 MPa。

奧氏體不銹鋼切削時(shí)帶狀切屑連綿不斷，斷屑困難，極易產(chǎn)生加工硬化，硬化層給下一次切削帶來(lái)很大難度，使刀具急劇磨損，刀具耐用度大幅度下降。 奧氏體不銹鋼具有優(yōu)良力學(xué)性能，良好耐蝕能力，較突出冷變形能力，無(wú)磁性。 奧氏體+鐵素體不銹鋼：有硬度*金屬間化合物析出，強(qiáng)度比奧氏體不銹鋼高，其切削加工性更差。

沉淀硬化不銹鋼：含有能起沉淀硬化鉈、鋁、鉬、鈦等合金元素，它們回火時(shí)時(shí)效析出，產(chǎn)生沉淀硬化，使鋼具有很高強(qiáng)度硬度。由于含碳量低保證了足夠含鉻量，因此具有良好耐腐蝕性能。

4 不銹鋼有哪些切削特點(diǎn)?不銹鋼切削加工性比碳鋼差得多。以普通45號(hào)鋼切削加工性作為100%，奧氏體不銹鋼1Cr18Ni9Ti相對(duì)切削加工性為40%；鐵素體不銹鋼1Cr28為48%；馬氏體不銹鋼2Cr13為55%。其，以?shī)W氏體奧氏體+鐵素體不銹鋼切削加工性zui差。不銹鋼切削過(guò)程有如下幾方面特點(diǎn)：

加工硬化嚴(yán)重：不銹鋼，以?shī)W氏體奧氏體+鐵素體不銹鋼加工硬化現(xiàn)象zui為突出。如奧氏體不銹鋼硬化后強(qiáng)度sb達(dá)1470～1960MPa，而且隨sb提高，屈服極限ss升高；退火狀態(tài)奧氏體不銹鋼ss不超過(guò)σb30%～45%，而加工硬化后達(dá)85%～95%。加工硬化層深度可達(dá)切削深度1/3或更大；硬化層硬度比原來(lái)提高1.4～2.2倍。因?yàn)椴讳P鋼塑性大，塑性變形時(shí)品格歪扭，強(qiáng)化系數(shù)很大；且奧氏體不夠穩(wěn)定，切削應(yīng)力作用下，部分奧氏體會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體；再加上化合物雜質(zhì)切削熱作用下，易于分解呈彌散分布，使切削加工時(shí)產(chǎn)生硬化層。前一次進(jìn)給或前一道工序所產(chǎn)生加工硬化現(xiàn)象嚴(yán)重影響后續(xù)工序順利進(jìn)行。

切削力大：不銹鋼切削過(guò)程塑性變形大，尤其奧氏體不銹鋼（其伸長(zhǎng)率超過(guò)45號(hào)鋼1.5倍以上），使切削力增加。同時(shí)，不銹鋼加工硬化嚴(yán)重，熱強(qiáng)度高，進(jìn)一步增大了切削抗力，切屑卷曲折斷也比較困難。因此加工不銹鋼切削力大，如車削1Cr18Ni9Ti單位切削力為2450MPa，比45號(hào)鋼高25%。

切削溫度高：切削時(shí)塑性變形及與刀具間摩擦都很大，產(chǎn)生切削熱多；加上不銹鋼導(dǎo)熱系數(shù)約為45號(hào)鋼½～¼，大量切削熱都集切削區(qū)刀—屑接觸界面上，散熱條件差。相同條件下，1Cr18Ni9Ti切削溫度比45號(hào)鋼高200℃左右。

切屑不易折斷、易粘結(jié)：不銹鋼塑性、韌性都很大，車加工時(shí)切屑連綿不斷，不僅影響操作順利進(jìn)行，切屑還會(huì)擠傷已加工表面。高溫、高壓下，不銹鋼與其他金屬親性強(qiáng)，易產(chǎn)生粘附現(xiàn)象，并形成積屑瘤，既加劇刀具磨損，又會(huì)出現(xiàn)撕扯現(xiàn)象而使已加工表面惡化。含碳量較低馬氏體不銹鋼這一特點(diǎn)更為明顯。

刀具易磨損：切削不銹鋼過(guò)程親作用，使刀—屑間產(chǎn)生粘結(jié)、擴(kuò)散，從而使刀具產(chǎn)生粘結(jié)磨損、擴(kuò)散磨損，致使刀具前刀面產(chǎn)生月牙洼，切削刃還會(huì)形成微小剝落缺口；加上不銹鋼碳化物（如TiC）微粒硬度很高，切削時(shí)直接與刀具接觸、摩擦，擦傷刀具，還有加工硬化現(xiàn)象，均會(huì)使刀具磨損加劇。

線膨脹系數(shù)大：不銹鋼線膨脹系數(shù)約為碳素鋼1.5倍，切削溫度作用下，工件容易產(chǎn)生熱變形，尺寸精度較難控制。

5 切削不銹鋼時(shí)怎樣選擇刀具材料？合理選擇刀具材料保證率切削加工不銹鋼重要條件。根據(jù)不銹鋼切削特點(diǎn)，要求刀具材料應(yīng)具有耐熱性好、耐磨性高、與不銹鋼親作用小等特點(diǎn)。目前常用刀具材料有高速鋼硬質(zhì)合金。

高速鋼選擇：高速鋼主要用來(lái)制造銑刀、鉆頭、絲錐、拉刀等復(fù)雜多刃刀具。普通高速鋼W18Cr4V使用時(shí)刀具耐用度很低已不符合需要，采用新型高速鋼刀具切削不銹鋼可獲得較好效果。

相同車削條件下，用W18Cr4V95w18Cr4V兩種材料刀具加工1Cr17Ni2工件，刀具刃磨一次加工件數(shù)分別為2～3件12件，用95w18Cr4V刀具耐用度提高了幾倍。這由于提高了鋼含碳量，從而增加了鋼碳化物含量，常溫硬度提高2HRC紅硬性更好，600℃時(shí)由W18Cr4VHRC48.5上升到HRC51～52，耐磨性比W18Cr4V提高2～3倍。 應(yīng)用高釩高速鋼W12Cr4V4Mo制作型面銑刀加工1Cr17Ni2可以獲得較高刀具耐用度。因?yàn)楹C量增加，可鋼形成硬度很高VC，細(xì)小VC存于晶介，可以阻止晶粒長(zhǎng)大，提高鋼耐磨性；W12Cr4V4Mo紅硬性很好，600℃時(shí)硬度可達(dá)HRC51.7，因此適合于制作切削不銹鋼各種復(fù)雜刀具。但其強(qiáng)度（sb=3140 MPa）及沖擊韌性（ak=2.5 J/cm3）略低于W18Cr4V，使用時(shí)要稍加注意。 隨著刀具制作技術(shù)不斷發(fā)展，對(duì)于批量大工件，采用硬質(zhì)合金多刃、復(fù)雜刀具進(jìn)行切削加工效果會(huì)更好。 硬質(zhì)合金選擇：YG類硬質(zhì)合金韌性較好，可采用較大前角，刀刃也可以磨得鋒利些，使切削輕快，且切屑與刀具不易產(chǎn)生粘結(jié)，較適于加工不銹鋼。特別振動(dòng)粗車斷續(xù)切削時(shí)，YG類合金這一優(yōu)點(diǎn)更為重要。另外，YG類合金導(dǎo)熱性較好，其導(dǎo)熱系數(shù)比高速鋼高將近兩倍，比YT類合金高一倍。因此YG類合金不銹鋼切削應(yīng)用較多，特別粗車刀、切斷刀、擴(kuò)孔鉆及鉸刀等制造應(yīng)用更為廣泛。

較長(zhǎng)時(shí)期以來(lái)，一般都采用YG6、YG8、YG8N、YW1、YW2等普通牌號(hào)硬質(zhì)合金作為切削不銹鋼刀具材料，但均不能獲得較理想效果；采用新牌號(hào)硬質(zhì)合金如813、758、767、640、712、798、YM051、YM052、YM10、YS2T、YD15等，切削不銹鋼可獲得較好效果。而用813牌號(hào)硬質(zhì)合金刀具切削奧氏體不銹鋼效果很好，因?yàn)?13合金既具有較高硬度（≥HRA91）、強(qiáng)度（sb=1570MPa），又具有良好高溫韌性、抗氧化性、抗粘結(jié)性，其組織致密耐磨性好。

6 切削不銹鋼時(shí)怎樣選擇刀具幾何參數(shù)？前角g0：不銹鋼硬度、強(qiáng)度并不高，但其塑性、韌性都較好，熱強(qiáng)性高，切削時(shí)切屑不易被切離。保證刀具有足夠強(qiáng)度前提下，應(yīng)選用較大前角，這樣不僅能夠減小被切削金屬塑性變形，而且可以降低切削力切削溫度，同時(shí)使硬化層深度減小。

車削各種不銹鋼前角大致為12°～30°。對(duì)馬氏體不銹鋼（如2Cr13），前角可取較大值；對(duì)奧氏體奧氏體+鐵素體不銹鋼，前角應(yīng)取較小值；對(duì)未經(jīng)調(diào)質(zhì)處理或調(diào)質(zhì)后硬度較低不銹鋼，可取較大前角；直徑較小或薄壁工件，宜采用較大前角。 高速鋼銑刀取gn=10°～20°，硬質(zhì)合金銑刀取gn=5°～10°；鉸刀一般取g0=8°～12°；絲錐一般取g0=15°～20°（機(jī)用）或g0=20°（手用）。 后角a0：加大后角能減小后刀面與加工表面摩擦，但會(huì)使切削刃強(qiáng)度散熱能力降低。后角合理值取決于切削厚度，切削厚度小時(shí)，宜選較大后角。

不銹鋼車刀或鏜刀通常取a0=10°～20°（精加工）或a0=6°～10°（粗加工）；高速鋼端銑刀取a0=10°～20°，立銑刀取a0=15°～20°；硬度合金端銑刀取a0=5°～10°，立銑刀取a0=12°～16°；鉸刀絲錐取a0=8°～12°。

 

圖1 雙刃傾角斷屑車刀

 

主偏角kr、副偏角k′r，re：減小主偏角可增加刀刃工作長(zhǎng)度，有利于散熱，但切削過(guò)程使徑向力加大，容易產(chǎn)生振動(dòng)，常取kr=45°～75°，若機(jī)床剛性不足，可適當(dāng)加大。副偏角常取k′r=8°～15°。為了加強(qiáng)刀尖，一般應(yīng)磨出e=0.5～1.0 mm刀尖圓弧。

刃傾角ls：為了增加刀尖強(qiáng)度，刃傾角一般取ls=-8°～-3°，斷續(xù)切削時(shí)取較大值ls=-15°～-5°。

生產(chǎn)實(shí)踐，為了加大切屑變形，提高刀尖強(qiáng)度與散熱能力，采用雙刃傾角車刀，取得了良好斷屑效果，也加寬了斷屑范圍，如圖1所示。*刃傾角ls1≥0°，第二刃傾角接近刀尖部位，ls2≈-20°，第二刃傾角刀刃長(zhǎng)度lls2。≈ap/3。 當(dāng)雙刃傾角車刀g0=20°、a0=6°～8°、kr=90°或75°、倒棱前角g01=-10°、re=0.15～0.2 mm時(shí)，Vc=80～100 m/min、f=0.2～0.3 mm/r、ap=4～15 mm條件下切削，斷屑效果良好，刀具耐用度高。 要求刀具前后刀面表面粗糙度值小，刀具磨鈍標(biāo)錐VB為加工一般材料1/2。

 

圖2 切削不銹鋼斷（卷）屑槽

7 切削不銹鋼時(shí)怎樣選擇刀具斷（卷）屑槽刃口形式？切削不銹鋼時(shí)還應(yīng)選擇合適刀具斷（卷）屑槽，以便控制連綿不斷切屑，通常采用全圓弧形或直線圓弧形斷（卷）屑槽。斷（卷）屑槽寬度Bn=3～5 mm，槽深h=0.5～1.3 mm，Rn=2～8 mm。一般情況下，粗車時(shí)ap、f大，斷（卷）屑槽宜寬而淺；精車時(shí)ap、f小，應(yīng)窄而深些。斷（卷）屑槽形式見圖2。 切削加工過(guò)程，如果發(fā)生切屑纏繞工件或刀具上現(xiàn)象，表示斷（卷）屑槽過(guò)寬過(guò)淺，可加大進(jìn)給量，使切屑折斷；如果切屑擠軋槽內(nèi)，發(fā)出吱吱叫聲，或切屑飛濺傷人，表示斷（卷）屑槽太窄太深，這時(shí)可減小進(jìn)給量。同時(shí)還要注意控制斷（卷）屑槽位置。斷（卷）屑槽尺寸見表1、表2表3。

8 切削不銹鋼時(shí)怎樣選擇切削用量？切削用量對(duì)加工不銹鋼時(shí)加工硬化、切削力、切削熱等有很大影響，特別對(duì)刀具耐用度影響較大。選擇切削用量合理與否，將直接影響切削效果。

表4

 

 

切削速度Vc：加工不銹鋼時(shí)切削速度稍微提高一點(diǎn)，切削溫度就會(huì)高出許多，刀具磨損加劇，耐用度則大幅度下降。

為了保證合理刀具耐用度，就要降低切削速度，一般按車削普通碳鋼40%～60%選取。鏜孔切斷時(shí)，由于刀具剛性、散熱條件、冷卻潤(rùn)滑效果及排屑情況都比車外圓差，切削速度還要適當(dāng)降低。 不同種類不銹鋼切削加工性各不相同，切削速度也需相應(yīng)調(diào)整。一般1Cr18Ni9Ti等奧氏體不銹鋼切削速度校正系數(shù)Kv為1.0，硬度HRC28以下2cr13等馬氏體不銹鋼Kv為1.3～1.5，硬度為HRC28～352Cr13等馬氏體不銹鋼Kv為0.9～1.1，硬度HRC35以上2Cr13等馬氏體不銹鋼Kv為0.7～0.8，耐濃硝酸不銹鋼Kv為0.6～0.7。 切削深度ap：粗加工時(shí)余量較大，應(yīng)選用較大切深，可減少走刀次數(shù)，同時(shí)可避免刀尖與毛坯表皮接觸，減輕刀具磨損。但加大切深應(yīng)注意不要因切削力過(guò)大而引起振動(dòng)，可選ap=2～5 mm。精加工時(shí)可選較小切削深度，還要避開硬化層，一般采用ap=0.2～0.5 mm。

進(jìn)給量f：進(jìn)給量增大不僅受到機(jī)床動(dòng)力限制，而且切削殘留高度積屑瘤高度都隨進(jìn)給量增加而加大，因此進(jìn)給量不能過(guò)大。為提高加工表面質(zhì)量，精加工時(shí)應(yīng)采用較小進(jìn)給量。同時(shí)，應(yīng)注意f不得小于0.1 mm/r，避免微量進(jìn)給，以免加工硬化區(qū)進(jìn)行切削，并且應(yīng)注意切削刃不要切削表面停留。

加工不銹鋼切削用量見表4表5。

表5