不銹鋼加工對(duì)刀具材質(zhì)和參數(shù)的要求1 不銹鋼加工對(duì)刀具的基本要求1. 對(duì)刀具幾何參數(shù)的要求 加工不銹鋼時(shí)，刀具切削部分的幾何形狀，一般應(yīng)從前角、后角方面的選擇來考慮。在選擇前角時(shí)，要考慮卷屑槽型、有無倒棱和刃傾角的正負(fù)角度大小等因素。不論何種刀具，加工不銹鋼時(shí)都必須采用較大的前角。增大刀具的前角可減小切屑切離和清出過程中所遇到的阻力。對(duì)后角選擇要求不十分嚴(yán)格，但不宜過小，后角過小容易和工件表面產(chǎn)生嚴(yán)重摩擦，使加工表面粗糙度惡化，加速刀具磨損。并且由于強(qiáng)烈摩擦，增強(qiáng)了不銹鋼表面加工硬化的效應(yīng)；刀具后角也不宜過大，后角過大，使刀具的楔角減小，降低了切削刃的強(qiáng)度，加速了刀具的磨損。通常，后角應(yīng)比加工普通碳鋼時(shí)適當(dāng)大些。2. 對(duì)刀具切削部分表面粗糙度的要求 提高刀具切削部分的表面光潔度可減少切屑形成卷曲時(shí)的阻力，提高刀具的耐用度。與加工普通碳鋼相比較，加工不銹鋼時(shí)應(yīng)適當(dāng)降低切削用量以減緩刀具磨損；同時(shí)還要選擇適當(dāng)?shù)睦鋮s潤(rùn)滑液，以便降低切削過程中的切削熱和切削力，延長(zhǎng)刀具的使用壽命。3. 對(duì)刀桿材料的要求 加工不銹鋼時(shí)，由于切削力較大，故刀桿必須具備足夠的強(qiáng)度和剛性，以免在切削過程中發(fā)生顫振和變形。這就要求選用適當(dāng)大的刀桿截面積，同時(shí)還應(yīng)采用強(qiáng)度較高的材料來制造刀桿，如采用調(diào)質(zhì)處理的45號(hào)鋼或50號(hào)鋼。4. 對(duì)刀具切削部分材料的要求 加工不銹鋼時(shí)，要求刀具切削部分的材料具有較高的耐磨性，并能在較高的溫度下保持其切削性能。目前常用的材料有：高速鋼和硬質(zhì)合金。由于高速鋼只能在600°C以下保持其切削性能，因此不宜用于高速切削，而只適用于在低速情況下加工不銹鋼。由于硬質(zhì)合金比高速鋼具有更好的耐熱性和耐磨性，因此用硬質(zhì)合金材料制成的刀具更適合不銹鋼的切削加工。硬質(zhì)合金分鎢鈷合金(YG)和鎢鈷鈦合金(YT)兩大類。鎢鈷類合金具有良好的韌性，制成的刀具可以采用較大的前角與刃磨出較為鋒利的刃口，在切削過程中切屑易變形，切削輕快，切屑不容易粘刀，所以在一般情況下，用鎢鈷合金加工不銹鋼比較合適。特別是在振動(dòng)較大的粗加工和斷續(xù)切削加工情況下更應(yīng)采用鎢鈷合金刀片，它不象鎢鈷鈦合金那樣硬脆，不易刃磨，易崩刃。鎢鈷鈦合金的紅硬性較好，在高溫條件下比鎢鈷合金耐磨，但它的脆性較大，不耐沖擊、振動(dòng)，一般作不銹鋼精車用刀具。2 刀具材料牌號(hào)的選擇刀具材料的切削性能關(guān)系著刀具的耐用度和生產(chǎn)率，刀具材料的工藝性影響著刀具本身的制造與刃磨質(zhì)量。宜選擇硬度高、抗粘結(jié)性和韌性好的刀具材料，如YG類硬質(zhì)合金，最好不要選用YT類硬質(zhì)合金，尤其是在加工1Gr18Ni9Ti奧氏體不銹鋼應(yīng)絕對(duì)避免選用YT類硬質(zhì)合金，因?yàn)椴讳P鋼中的鈦(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。生產(chǎn)實(shí)踐表明，選用YG532、YG813及YW2三種牌號(hào)材料加工不銹鋼具有較好的加工效果（見附表）。三種硬質(zhì)合金牌號(hào)的性能比較牌號(hào) 密度g/cm3 抗彎強(qiáng)度Mpa 硬度HRA 性能即用途 相當(dāng)于ISOYG532 14 ≥1760 ≥91.5 紅硬性高，韌性好，抗粘能力強(qiáng)，適用于奧氏體、馬氏體不銹鋼、無磁鋼、高溫合金鋼等大型工件的粗、精加工；合金耐用度高，高溫性好，被加工工件表面質(zhì)量高。K10~K20M20YG813 14.05~14.1 ≥1570 ≥91 耐磨性好，有較高的抗彎強(qiáng)度和抗粘結(jié)能力，適于高溫合金鋼；對(duì)容易產(chǎn)生加工冷作硬化現(xiàn)象的奧氏體不銹鋼、高錳鋼等，加工效果優(yōu)于YW2。 K10~K20M20YW2 12.4~13.5 ≥1320 ≥90.5 使用強(qiáng)度高，紅硬性較好，能承受較大的沖擊載荷。適用于耐熱鋼、高錳鋼、不銹鋼等材料的粗、精加工。M203 刀具幾何參數(shù)的選擇1. 前角的選擇 從切削熱的產(chǎn)生和散熱方面說，增大前角可減小切削熱的產(chǎn)生，切削溫度不致于太高，但前角過大則因刀頭散熱體積減小，切削溫度反而升高。減小前角可改善刀頭散熱條件，切削溫度有可能降低，但前角國(guó)小，則切削變形嚴(yán)重，切削產(chǎn)生的熱量不易散掉。實(shí)踐表明，取前角?o=15°~20°最為合適。2. 后角的選擇 粗加工時(shí)，對(duì)強(qiáng)力切削的刀具則要求切削刃口強(qiáng)度高，則應(yīng)取較小的后角；精加工時(shí)，其刀具磨損主要發(fā)生在切削刃區(qū)和后刀面上，對(duì)于不銹鋼這種易出現(xiàn)加工硬化的材料，其后刀面摩擦對(duì)加工表面質(zhì)量及刀具磨損影響較大，合理的后角應(yīng)為：加工奧氏體不銹鋼(185HB以下)，其后角可取6°~8°；加工馬氏體不銹鋼(250HB以上)，其后角取6°~8°；加工馬氏體不銹鋼(250HB以下)，其后角為6°~10°為宜。3. 刃傾角的選擇 刃傾角的大小和方向，確定了流屑的方向，合理選擇刃傾角?s，通常取-10°~20°為宜。在微量精車外圓、精車孔、精刨平面時(shí)，應(yīng)采用大刃傾角刀具：應(yīng)取?s45°~75°。4 切削用量的選擇為了抑制積屑瘤和鱗刺的產(chǎn)生，提高表面質(zhì)量，用硬質(zhì)合金刀具進(jìn)行加工時(shí)，切削用量要比車削一般碳鋼類工件稍低些，特別是切削速度不宜過高，一般推薦切削 速度Vc=60~80m/min，切削深度為ap=4~7mm，進(jìn)給量f=0.15~0.6mm/r為宜。刀具切削部分的幾何角度，對(duì)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(jìn)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。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(qiáng)度下降，降低刀具耐用度；若后角過小，摩擦嚴(yán)重，則會(huì)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(gè)合理的數(shù)值，以利于提高刀具的耐用度。車削不銹鋼時(shí)，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(huì)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(shí)的車刀后角要比車削普通碳鋼時(shí)稍大一些，但后角過大又會(huì)降低刀刃強(qiáng)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°。當(dāng)切削深度ap和進(jìn)給量f不變時(shí)，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(huì)使徑向力增大，在切削時(shí)容易引起振動(dòng)。車削不銹鋼的硬化傾向性強(qiáng)，易產(chǎn)生振動(dòng)，振動(dòng)又會(huì)使加工硬化嚴(yán)重。因此，主偏角一般宜取45°～90°。具體角度應(yīng)根據(jù)機(jī)床、零件、刀具系統(tǒng)的剛性和切削用量來選擇。刃傾角可控制切屑流向，當(dāng)刃傾角λs為負(fù)值時(shí)，切屑流向已加工表面；當(dāng)刃傾角λs為正值時(shí)，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(shí)，刃傾角λs值為正值。當(dāng)λs為正值時(shí)，刀尖強(qiáng)度低并首先接觸工件，易損壞；當(dāng)λs為負(fù)值時(shí)，刀尖強(qiáng)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(shí)，一般刀具刃傾角宜取0°～20°。切削用量的大小對(duì)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(shí)，應(yīng)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(shí)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(jìn)行加工時(shí)，切削用量應(yīng)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(jìn)給量f對(duì)刀具耐用度影響不如切削速度大，但會(huì)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(jìn)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(shí)，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(shí)，因加工硬化會(huì)增大被切削材料的硬度和強(qiáng)度，也導(dǎo)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(chǔ)上，對(duì)不銹鋼和45鋼做了切削力對(duì)比試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明，在相同切削用量的情況下，加工不銹鋼時(shí)切削力比加工45鋼時(shí)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(duì)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