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不銹鋼的切削加工技術(shù)1 什么是不銹鋼？通常，人們把含鉻量大于12%或含鎳量大于8%的合金鋼叫不銹鋼。這種鋼在大氣中或在腐蝕性介質(zhì)中具有一定的耐蝕能力，并在較高溫度(450)下具有較高的強(qiáng)度。含鉻量達(dá)16%18%的鋼稱為耐酸鋼或耐酸不銹鋼，習(xí)慣上通稱為不銹鋼。 鋼中含鉻量達(dá)12%以上時(shí)，在與氧化性介質(zhì)接觸中，由于電化學(xué)作用，表面很快形成一層富鉻的鈍化膜，保護(hù)金屬內(nèi)部不受腐蝕；但在非氧化性腐蝕介質(zhì)中，仍不易形成堅(jiān)固的鈍化膜。為了提高鋼的耐蝕能力，通常增大鉻的比例或添加可以促進(jìn)鈍化的合金元素，加Ni、Mo、Mn、Cu、Nb、Ti、W、Co等，這些元素不僅提高了鋼的抗腐蝕能力，同時(shí)改變了鋼的內(nèi)部組織以及物理力學(xué)性能。這些合金元素在鋼中的含量不同，對(duì)不銹鋼的性能產(chǎn)生不同的影響，有的有磁性，有的無(wú)磁性，有的能夠進(jìn)行熱處理，有的則不能熱處理。 由于不銹鋼所具有的上述特性，越來(lái)越廣泛地應(yīng)用于航空、航天、化工、石油、建筑和食品等工業(yè)部門(mén)及日常生活中。所含的合金元素對(duì)切削加工性影響很大，有的甚至很難切削。 2 不銹鋼可分為哪幾類？不銹鋼按其成分，可分為以鉻為主的鉻不銹鋼和以鉻、鎳為主的鉻鎳不銹鋼兩大類。 工業(yè)上常用的不銹鋼一般按金相組織分類，可分為以下五大類： 1. 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(jiàn)的有1Cr13、2Cr13、3Cr13、4Cr13、1Cr17Ni2、9Cr18、9Cr18MoV、30Cr13Mo等。 2. 鐵素體不銹鋼：含鉻量12%30%，常見(jiàn)的有0Cr13、0Cr17Ti、0Cr13Si4NbRE、1Cr17、1Cr17Ti、1Cr17M02Ti、1Cr25Ti、1Cr28等。 3. 奧氏體不銹鋼：含絡(luò)量12%25%，含鎳量7%20%(或20%以上)，最典型的代表是1Cr18Ni9Ti，常見(jiàn)的還有00Cr18Ni10、00Cr18Ni14Mo2Cu2、0Cr18Ni12Mo2Ti、0Cr18Ni18Mo2Cu2Ti、0Cr23Ni28M03Cu3Ti、1Cr14Mn14Ni、2Cr13Mn9Ni4、1Cr18Mn8Ni5N等。 4. 奧氏體+鐵素體不銹鋼：與奧氏體不銹鋼相似，僅在組織中含有一定量的鐵素體，常見(jiàn)的有0Cr21Ni5Ti、1Cr21Ni5Ti、1Cr18Mn10Ni5M03N、0Cr17Mn13Mo2N、1Cr17Mn9Ni3M03Cu2N、Cr2bNi17M03CuSiN、1Cr18Ni11Si4AlTi等。 5. 沉淀硬化不銹鋼：含有較高的鉻、鎳和很低的碳，常見(jiàn)的有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？1. 馬氏體不銹鋼：能進(jìn)行淬火，淬火后具有較高的硬度、強(qiáng)度和耐磨性及良好的抗氧化性，有的有磁性，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)的明顯趨向，刀具易磨損。 當(dāng)鋼中含碳量低于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)良的綜合力學(xué)性能，其切削加工性比退火狀態(tài)有很大改善。 2. 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。 3. 奧氏體不銹鋼：由于含有較多的鎳(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)25502740 MPa。 奧氏體不銹鋼切削時(shí)的帶狀切屑連綿不斷，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)良的力學(xué)性能，良好的耐蝕能力，較突出的是冷變形能力，無(wú)磁性。 4. 奧氏體+鐵素體不銹鋼：有硬度極高的金屬間化合物析出，強(qiáng)度比奧氏體不銹鋼高，其切削加工性更差。 5. 沉淀硬化不銹鋼：含有能起沉淀硬化的鉈、鋁、鉬、鈦等合金元素，它們?cè)诨鼗饡r(shí)時(shí)效析出，產(chǎn)生沉淀硬化，使鋼具有很高的強(qiáng)度和硬度。由于含碳量低保證了足夠的含鉻量，因此具有良好的耐腐蝕性能。4 不銹鋼有哪些切削特點(diǎn)?不銹鋼的切削加工性比中碳鋼差得多。以普通45號(hào)鋼的切削加工性作為100%，奧氏體不銹鋼1Cr18Ni9Ti的相對(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%。其中，以?shī)W氏體和奧氏體+鐵素體不銹鋼的切削加工性最差。不銹鋼在切削過(guò)程中有如下幾方面特點(diǎn)： 1. s不超過(guò)的b30%45%，而加工硬化后達(dá)85%95%。加工硬化層的深度可達(dá)切削深度的1/3或更大；硬化層的硬度比原來(lái)的提高1.42.2倍。因?yàn)椴讳P鋼的塑性大，塑性變形時(shí)品格歪扭，強(qiáng)化系數(shù)很大；且?jiàn)W氏體不夠穩(wěn)定，在切削應(yīng)力的作用下，部分奧氏體會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體；再加上化合物雜質(zhì)在切削熱的作用下，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)生的加工硬化現(xiàn)象嚴(yán)重影響后續(xù)工序的順利進(jìn)行。ss升高；退火狀態(tài)的奧氏體不銹鋼sb的提高，屈服極限sb達(dá)14701960MPa，而且隨s加工硬化嚴(yán)重：在不銹鋼中，以?shī)W氏體和奧氏體+鐵素體不銹鋼的加工硬化現(xiàn)象最為突出。如奧氏體不銹鋼硬化后的強(qiáng)度 2. 切削力大：不銹鋼在切削過(guò)程中塑性變形大，尤其是奧氏體不銹鋼(其伸長(zhǎng)率超過(guò)45號(hào)鋼的1.5倍以上)，使切削力增加。同時(shí)，不銹鋼的加工硬化嚴(yán)重，熱強(qiáng)度高，進(jìn)一步增大了切削抗力，切屑的卷曲折斷也比較困難。因此加工不銹鋼的切削力大，如車削1Cr18Ni9Ti的單位切削力為2450MPa，比45號(hào)鋼高25%。 3. 切削溫度高：切削時(shí)塑性變形及與刀具間的摩擦都很大，產(chǎn)生的切削熱多；加上不銹鋼的導(dǎo)熱系數(shù)約為45號(hào)鋼的，大量切削熱都集中在切削區(qū)和刀屑接觸的界面上，散熱條件差。在相同的條件下，1Cr18Ni9Ti的切削溫度比45號(hào)鋼高200左右。 4. 切屑不易折斷、易粘結(jié)：不銹鋼的塑性、韌性都很大，車加工時(shí)切屑連綿不斷，不僅影響操作的順利進(jìn)行，切屑還會(huì)擠傷已加工表面。在高溫、高壓下，不銹鋼與其他金屬的親和性強(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。含碳量較低的馬氏體不銹鋼的這一特點(diǎn)更為明顯。 5. 刀具易磨損：切削不銹鋼過(guò)程中的親和作用，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)形成微小的剝落和缺口；加上不銹鋼中的碳化物(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。 6. 線膨脹系數(shù)大：不銹鋼的線膨脹系數(shù)約為碳素鋼的1.5倍，在切削溫度作用下，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？合理選擇刀具材料是保證高效率切削加工不銹鋼的重要條件。根據(jù)不銹鋼的切削特點(diǎn)，要求刀具材料應(yīng)具有耐熱性好、耐磨性高、與不銹鋼的親和作用小等特點(diǎn)。目前常用的刀具材料有高速鋼和硬質(zhì)合金。 1. 高速鋼的選擇：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的效果。 在相同的車削條件下，用W18Cr4V和95w18Cr4V兩種材料的刀具加工1Cr17Ni2工件，刀具刃磨一次加工的件數(shù)分別為23件和12件，用95w18Cr4V的刀具耐用度提高了幾倍。這是由于提高了鋼的含碳量，從而增加了鋼中碳化物含量，常溫硬度提高2HRC紅硬性更好，600時(shí)由W18Cr4V的HRC48.5上升到HRC5152，耐磨性比W18Cr4V提高23倍。 b=3140s應(yīng)用高釩高速鋼W12Cr4V4Mo制作型面銑刀加工1Cr17Ni2可以獲得較高的刀具耐用度。因?yàn)楹C量增加，可在鋼中形成硬度很高的VC，細(xì)小的VC存在于晶介，可以阻止晶粒長(zhǎng)大，提高鋼的耐磨性；W12Cr4V4Mo的紅硬性很好，600時(shí)硬度可達(dá)HRC51.7，因此適合于制作切削不銹鋼的各種復(fù)雜刀具。但其強(qiáng)度( 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)的不斷發(fā)展，對(duì)于批量大的工件，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。 2. 硬質(zhì)合金的選擇：YG類硬質(zhì)合金的韌性較好，可采用較大的前角，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。特別是在振動(dòng)的粗車和斷續(xù)切削時(shí)，YG類合金的這一優(yōu)點(diǎn)更為重要。另外，YG類合金的導(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類合金在不銹鋼切削中應(yīng)用較多，特別是在粗車刀、切斷刀、擴(kuò)孔鉆及鉸刀等制造中應(yīng)用更為廣泛。 b=1570MPa)，又具有良好的高溫韌性、抗氧化性、抗粘結(jié)性，其組織致密耐磨性好。s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)的硬質(zhì)合金作為切削不銹鋼的刀具材料，但均不能獲得較理想的效果；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的效果。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合金既具有較高的硬度(HRA91)、強(qiáng)度(6 切削不銹鋼時(shí)怎樣選擇刀具幾何參數(shù)？1. 0：不銹鋼的硬度、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。在保證刀具有足夠強(qiáng)度的前提下，應(yīng)選用較大的前角，這樣不僅能夠減小被切削金屬的塑性變形，而且可以降低切削力和切削溫度，同時(shí)使硬化層深度減小。g前角 車削各種不銹鋼的前角大致為1230。對(duì)馬氏體不銹鋼(如2Cr13)，前角可取較大值；對(duì)奧氏體和奧氏體+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)后硬度較低的不銹鋼，可取較大前角；直徑較小或薄壁工件，宜采用較大的前角。 0=20(手用)。g0=1520(機(jī)用)或g0=812；絲錐一般取gn=510；鉸刀一般取gn=1020，硬質(zhì)合金銑刀取g高速鋼銑刀取 0：加大后角能減小后刀面與加工表面的摩擦，但會(huì)使切削刃的強(qiáng)度和散熱能力降低。后角的合理值取決于切削厚度，切削厚度小時(shí)，宜選較大后角。a2. 后角 0=812。a0=1216；鉸刀和絲錐取a0=510，立銑刀取a0=1520；硬度合金端銑刀取a0=1020，立銑刀取a0=610(粗加工)；高速鋼端銑刀取a0=1020(精加工)或a不銹鋼車刀或鏜刀通常取圖1 雙刃傾角斷屑車刀3. =0.51.0er=815。為了加強(qiáng)刀尖，一般應(yīng)磨出kr=4575，若機(jī)床剛性不足，可適當(dāng)加大。副偏角常取k：減小主偏角可增加刀刃工作長(zhǎng)度，有利于散熱，但在切削過(guò)程中使徑向力加大，容易產(chǎn)生振動(dòng)，常取er，和rkr、副偏角k主偏角 mm的刀尖圓弧。 s=-15-5。ls=-8-3，斷續(xù)切削時(shí)取較大值ls：為了增加刀尖強(qiáng)度，刃傾角一般取l4. 刃傾角 s2。ap/3。ls2-20，第二刃傾角的刀刃長(zhǎng)度lls10，第二刃傾角在接近刀尖部位，l生產(chǎn)實(shí)踐中，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，取得了良好的斷屑效果，也加寬了斷屑范圍，如圖1所示。第一刃傾角 =0.150.2 mm時(shí)，在Vc=80100e01=-10、rgr=90或75、倒棱前角k0=68、a0=20、g當(dāng)雙刃傾角車刀的 m/min、f=0.20.3 mm/r、ap=415 mm的條件下切削，斷屑效果良好，刀具耐用度高。 要求刀具前后刀面的表面粗糙度值小，刀具磨鈍標(biāo)錐VB為加工一般材料的1/27 切削不銹鋼時(shí)怎樣選擇刀具斷(卷)屑槽和刃口形式？切削不銹鋼時(shí)還應(yīng)選擇合適的刀具斷(卷)屑槽，以便控制連綿不斷的切屑，通常采用全圓弧形或直線圓弧形斷(卷)屑槽。斷(卷)屑槽的寬度Bn=35 mm，槽深h=0.51.3 mm，Rn=28 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)屑槽的形式見(jiàn)圖2。 切削加工過(guò)程中，如果發(fā)生切屑纏繞在工件或刀具上的現(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?jiān)诓蹆?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)屑槽的位置。斷(卷)屑槽的尺寸見(jiàn)表3、表4和表5。表3 外圓車刀斷(卷)屑槽尺寸工件直徑(mm) 半徑Rn(mm) 寬度Bn0g(mm) 前角() g倒棱尺寸b(mm)20 1.5 2 42 精車：0.050.10粗車：0.100.20 2.5 3 37 2040 3 3 30 3.5 3.5 30 4 4 30 4080 4 4 30 4.5 4.5 30 5 5 30 80200 5.5 5 27 精車：0.100.20粗車：0.150.30 6 5.5 27 6.5 6 27.5 200 6.5 6 27.5 7 6.5 27.5 7.5 7 27.5 表4 鏜刀斷(卷)屑槽尺寸鏜孔直徑(mm) 半徑Rn(mm) 加工1Cr18Ni9Ti奧氏體不銹鋼及中等硬度2Cr13馬氏體不銹鋼 加工耐濃硝酸不銹鋼及較硬的2Cr13、3Cr13等馬氏體不銹鋼 0 ()g0 () 寬度Bn (mm) 前角g寬度Bn (mm) 前角20 1.6 2.0 39 1.6 30 2.0 2.5 39 2.0 30 2.5 3.0 37 2.5 302040 2.0 2.5 39 2.0 30 2.5 3.0 37 2.5 30 3.0 3.5 36 2.8 284060 4.0 4.0 30 3.2 24 4.5 4.5 30 3.5 23 5.0 5.0 30 4.0 246080 4.5 4.5 30 3.5 23 5.0 5.0 30 4.0 24 6.0 6.0 30 5.0 24.580 5.0 4.0 24 3.5 20.5 6.0 5.0 24.5 4.5 22 7 6.0 25.5 5.0 21表5 切斷刀斷(卷)屑槽尺寸切斷直徑 (mm) 20 2050 5080 80120半徑Rn (mm) 2.5 3.2 4.2 3.2 4.5 5.5 4.2 5.5 6.5 5.5 6.5 8寬度Bn (mm) 3 4 5 4 5 6 5 6 7 6 7 80 () 37 39 36.5 39 30.5 33 36.5 g前角 33 32.5 33 32.5 308 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)的加工硬化、切削力、切削熱等有很大影響，特別是對(duì)刀具耐用度的影響較大。選擇的切削用量合理與否，將直接影響切削效果。 表6 車螺紋和鉆、擴(kuò)、鉸孔時(shí)的切削用量工序名稱 切削速度Vc(m/min) 進(jìn)給量f(mm/r) 切削深度ap(mm)車螺紋 2050 - 0.11鉆孔 1220 0.10.25 17.5擴(kuò)孔 818 0.10.4 0.11鉸孔 2.55 0.10.2 0.10.2注：刀具材料為高速鋼1. 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。 為了保證合理的刀具耐用度，就要降低切削速度，一般按車削普通碳鋼的40%60%選取。鏜孔和切斷時(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。 不同種類的不銹鋼的切削加工性各不相同，切削速度也需相應(yīng)調(diào)整。一般1Cr18Ni9Ti等奧氏體不銹鋼的切削速度校正系數(shù)Kv為1.0，硬度在HRC28以下的2cr13等馬氏體不銹鋼的Kv為1.31.5，硬度為HRC2835的2Cr13等馬氏體不銹鋼的Kv為0.91.1，硬度在HRC35以上的2Cr13等馬氏體不銹鋼的Kv為0.70.8，耐濃硝酸不銹鋼的Kv為0.60.7。 2. 切削深度ap：粗加工時(shí)余量較大，應(yīng)選用較大的切深，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=25 mm。精加工時(shí)可選較小的切削深度，還要避開(kāi)硬化層，一般采用ap=0.20.5 mm。 3. 進(jìn)給量f：進(jìn)給量的增大不僅受到機(jī)床動(dòng)力的限制，而且切削殘留高度和積屑瘤高度都隨進(jìn)給量的增加而加大，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)采用較小的進(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，以免在加工硬化區(qū)進(jìn)行切削，并且應(yīng)注意切削刃不要在切削表面停留。9 切削不銹鋼時(shí)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(duì)切削液的冷卻、潤(rùn)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： 1. 硫化油：是以硫?yàn)闃O壓添加劑的切削油。切削過(guò)程中能在金屬表面形成高熔點(diǎn)硫化物，而且在高溫下不易破壞，具有良好的潤(rùn)滑作用，并有一定的冷卻效果，適用于一般車削、鉆孔、鉸孔及攻絲。硫化豆油適用于鉆、擴(kuò)、鉸孔等工序。 直接硫化油的配方是：礦物油98%，硫2%。 間接硫化油的配方是：礦物油78%80%，植物油或豬油18%20%，硫1.7%。 2. 機(jī)油、錠子油等礦物油：其潤(rùn)滑性能較好，但冷卻和滲透性較差，適用于外圓精車。 3. 植物油：如菜油、豆油等，其潤(rùn)滑性能較好，適用于車螺紋及鉸孔、攻絲等工序。 4. 乳化液：具有較好的冷卻和清洗性能。也有一定的潤(rùn)滑作用，可用于不銹鋼粗車。在切削加工過(guò)程中應(yīng)使切削液噴嘴對(duì)準(zhǔn)切削區(qū)，或最好采用高壓冷卻、噴霧冷卻等冷卻方式。 10 怎樣對(duì)不銹鋼進(jìn)行銑削加工？銑削不銹鋼的特點(diǎn)是：不銹鋼的粘附性及熔著性強(qiáng)，切屑容易粘附在銑刀刀齒上，使切削條件惡化；逆銑時(shí)，刀齒先在已經(jīng)硬化的表面上滑行，增加了加工硬化的趨勢(shì)；銑削時(shí)沖擊、振動(dòng)較大，使銑刀刀齒易崩刃和磨損。 銑削不銹鋼除端銑刀和部分立銑刀可用硬質(zhì)合金作銑刀刀齒材料外，其余各類銑刀均采用高速鋼，特別是鎢鉬系和高釩高速鋼具有良好的效果，其刀具耐用度可比W18Cr4V提高12倍。適宜制作不銹鋼銑刀的硬質(zhì)合金牌號(hào)有YG8、YW2、813、798、YS2T、YS30、YS25等。 35為宜，以免削弱刀齒。b值不宜再大，特別是立銑刀以b0e由11增加到27以上，銑削輕快。但gn=5)，刀具耐用度可提高2倍以上，因?yàn)榇藭r(shí)銑刀的工作前角g從20增加到45(b銑削不銹鋼時(shí)，切削刃既要鋒利又要能承受沖擊，容屑槽要大?？刹捎么舐菪倾姷?圓柱銑刀、立銑刀)，螺旋角 采用波形刃立銑刀加工不銹鋼管材或薄壁件，切削輕快，振動(dòng)小，切屑易碎，工件不變形。用硬質(zhì)合金立銑刀高速銑削、可轉(zhuǎn)位端銑刀銑削不銹鋼都能取得良好的效果。 =6mm，當(dāng)Vc=5090e=0.4mm、rg01=-30、bgr=35、kr=55、kp=5、af=15、ap=15、gf=5、g用銀白屑(SWC)端銑刀銑削1Cr18Ni9Ti，其幾何參數(shù)為 b可達(dá)20302，由于主偏角的作用，積屑瘤受到一個(gè)前刀面上產(chǎn)生的平行于切削刃的推力作用而成為副屑流出，從而帶走了切削熱，降低了切削溫度。gm/min、Vf=630750mm/min、ap=26mm并且每齒進(jìn)給量達(dá)0.40.8mm時(shí)，銑削力減小10%15%，銑削功率下降44%，效率也大大提高。其原理是在主切削刃上磨出負(fù)倒棱，銑削時(shí)人為地產(chǎn)生積屑瘤，使其代替切削刃進(jìn)行切削，積屑瘤的前角 銑削不銹鋼時(shí)，應(yīng)盡可能采用順銑法加工。不對(duì)稱順銑法能保證切削刃平穩(wěn)地從金屬中切離，切屑粘結(jié)接觸面積較小，在高速離心力的作用下易被甩掉，以免刀齒重新切入工件時(shí)，切屑沖擊前刀面產(chǎn)生剝落和崩刃現(xiàn)象，提高刀具的耐用度。 采用噴霧冷卻法效果最為顯著，可提高銑刀耐用度一倍以上；如用一般10%乳化液冷卻，應(yīng)保證切削液流量達(dá)到充分冷卻。硬質(zhì)合金銑刀銑削不銹鋼時(shí)，取Vc=70150 m/min，Vf=37.5150 mm/min，同時(shí)應(yīng)根據(jù)合金牌號(hào)及工件材料的不同作適當(dāng)調(diào)整。 11 怎樣對(duì)不銹鋼進(jìn)行鉆孔？鉆孔時(shí)應(yīng)注意哪些問(wèn)題？在不銹鋼工件上鉆孔常采用麻花鉆，對(duì)淬硬不銹鋼，可用硬質(zhì)合金鉆頭，有條件時(shí)可用超硬高速鋼或超細(xì)晶粒硬質(zhì)合金鉆頭。鉆孔時(shí)扭矩和軸向力大，切屑易粘結(jié)、不易折斷且排屑困難，加工硬化加劇，鉆頭轉(zhuǎn)角處易磨損，鉆頭剛性差易產(chǎn)生振動(dòng)。因此要求鉆頭磨出分屑槽，修磨橫刃以減小軸向力，修磨成雙頂角以改善散熱條件。 鉆削不銹鋼的典型鉆頭(即不銹鋼群鉆)如圖4所示。圖4 不銹鋼群鉆 圖5 不銹鋼斷屑鉆頭圖6 S形硬質(zhì)合金鉆頭圖7 四刃帶鉆頭圖3中L0.32d0，L/2L1L/3，R0.2d0，h=0.04d0，b0.04d0。使用這種鉆頭鉆削1Cr18Ni9Ti時(shí)，對(duì)20 mm、25 mm、呾 mm三種直徑的鉆頭，采用n=105 r/min，f=0.32 mm/r、0.4 mm/r、0.56 mm/r、0.67 mm/r四種不同的進(jìn)給量，均可順利地?cái)嘈己团判肌?還可采用不銹鋼斷屑鉆頭(圖5)、S形硬質(zhì)合金鉆頭(圖6)、四刃帶鉆頭(圖7)及可轉(zhuǎn)位硬質(zhì)合金淺孔鉆。 用不銹鋼斷屑鉆頭(圖5)加工馬氏體不銹鋼2Crl3時(shí)，只需磨出E-E處斷屑槽；而鉆削加工lCrl8Ni9Ti奧氏體不銹鋼時(shí)，還需加開(kāi)A-A處斷屑槽。 S形硬質(zhì)合金鉆頭的特點(diǎn)是：無(wú)橫刃，可減小軸向力50%；鉆心處前角為正值，刃口鋒利；鉆心厚度增大，提高了鉆頭剛性；有兩個(gè)噴切削液孔；圓弧形切削刃及排屑槽分布合理，便于切屑成小塊，以利排出。 可轉(zhuǎn)位硬質(zhì)合金淺孔鉆的特點(diǎn)是：鉆頭前端不對(duì)稱裝有兩片凸三角形刀片，分屑切除孔的不同部分，能自動(dòng)定心，孔的直線性好，并且切入切出長(zhǎng)度短；刀片前刀面上帶有多個(gè)坑狀斷屑槽，切削性能良好，尤其是斷屑可靠，切屑呈一致的碎卷屑；內(nèi)冷卻使切削液直接噴向鉆削加工表面，改善冷卻效果，排屑非常通暢；特別是可根據(jù)工件材料采用不同牌號(hào)的硬質(zhì)合金刀片，切削速度達(dá)80120m/min，鉆削非常輕快。 鉆削不銹鋼時(shí)，經(jīng)常發(fā)現(xiàn)鉆頭容易磨損、折斷，孔表面粗糙，有時(shí)出現(xiàn)深溝而無(wú)法消除；孔徑過(guò)大，孔形不圓或向一邊傾斜等現(xiàn)象。在操作時(shí)應(yīng)注意下列事項(xiàng)： 1. 幾何形狀必須刃磨正確，兩切削刃要保持對(duì)稱。鉆頭后角過(guò)大，會(huì)產(chǎn)生“扎刀”現(xiàn)象，引起顫振，使鉆出的孔呈多角形。應(yīng)修磨橫刃，以減小鉆孔軸向力。 2. 鉆頭必須裝正，保持鉆頭鋒利，用鈍后應(yīng)及時(shí)修磨。LI。合理選擇鉆頭幾何參數(shù)和鉆削用量，按鉆孔深度要求，應(yīng)盡量縮短鉆頭長(zhǎng)度、加大鉆心厚度以增加剛性。使用高速鋼鉆頭時(shí)，切削速度不可過(guò)高，以防燒壞刀刃。進(jìn)給量不宜過(guò)大，以防鉆頭磨損加劇或使孔鉆偏，在切入和切出時(shí)進(jìn)給量應(yīng)適當(dāng)調(diào)小。3. 充分冷卻潤(rùn)滑，切削液一般以硫化油為宜，流量不得少于58 L/min，不可中途停止冷卻，在直徑較大時(shí)，應(yīng)盡可能采用內(nèi)冷卻方式。 4. 認(rèn)真注意鉆削過(guò)程，應(yīng)及時(shí)觀察切屑排出狀況，若發(fā)現(xiàn)切屑雜亂卷繞立即退刀檢查，以防止切屑堵塞。還應(yīng)注意機(jī)床運(yùn)轉(zhuǎn)聲音，發(fā)現(xiàn)異常應(yīng)及時(shí)退刀，不能讓鉆頭在鉆削表面上停留，以防鉆削表面硬化加劇。12 怎樣解決耐酸不銹鋼鉆孔時(shí)的斷屑問(wèn)題？耐酸不銹鋼的塑性和韌性都很大，鉆孔時(shí)存在的主要問(wèn)題是不容易斷屑，影響切削液的流入，切削區(qū)溫度高，刀具耐用度低，生產(chǎn)率低。在鉆孔時(shí)，切削負(fù)荷大，形成切屑要消耗很多的能量，再加上這類不銹鋼的高溫強(qiáng)度和硬度高，鉆屑在切離時(shí)不易折斷；同時(shí)冷作硬化現(xiàn)象非常嚴(yán)重，表面硬化程度可達(dá)100%以上，硬化層厚度達(dá)0.10.2mm。耐酸不銹鋼的導(dǎo)熱系數(shù)小，只有碳鋼的1/31/4，切削區(qū)溫度很高，與其他金屬的親和作用強(qiáng)以及材料中存在的硬質(zhì)點(diǎn)，加劇了刀具的磨損。 為了解決耐酸不銹鋼鉆孔時(shí)的斷屑問(wèn)題，研制了新型鉆耐酸不銹鋼斷屑群鉆，用它鉆孔時(shí)切屑長(zhǎng)100mm左右呈“禮花”狀從孔中排出，斷屑效果十分理想。 在鉆孔過(guò)程中要出這種切屑的關(guān)鍵是：一要使分屑點(diǎn)處于臨界分屑狀態(tài)；二要適當(dāng)磨出鉆尖高(h=0.05D0.07D)和圓弧半徑(R=0.2D)；三是L1=1.73.3 mm位置應(yīng)選擇恰當(dāng)，并配合適當(dāng)大的進(jìn)給量和較低的切削速度，使切屑在斜擰狀態(tài)中折斷。 使用耐酸不銹鋼斷屑群鉆鉆孔時(shí)，應(yīng)選用較低的切削速度和較大的進(jìn)給量，有利于實(shí)現(xiàn)斷屑。 13 怎樣對(duì)不銹鋼進(jìn)行鉸孔？對(duì)不銹鋼鉸孔時(shí)，經(jīng)常遇到的問(wèn)題是：孔表面容易劃出溝槽，粗糙度差，孔徑超差，呈喇叭口，鉸刀易磨損等。不同種類不銹鋼的切削加工性不同，在鉸孔中所表現(xiàn)出的問(wèn)題也不一樣，如對(duì)1Cr18Ni9Ti等奧氏體不銹鋼和耐濃硝酸不銹鋼鉸孔時(shí)，主要是鉸刀磨損問(wèn)題；而對(duì)2Cr13等馬氏體不銹鋼鉸孔時(shí)，主要是不容易保證鉸孔的粗糙度和尺寸精度問(wèn)題。為了避免這些問(wèn)題，應(yīng)注意以下事項(xiàng)： 1. 合理選擇鉸刀和鉸削用量，是保證鉸孔順利進(jìn)行的關(guān)鍵。 2. (2)提高預(yù)加工工序質(zhì)量，防止預(yù)加工孔出現(xiàn)劃溝、橢圓、多邊形、錐度或喇叭口、腰鼓形狀、軸心線彎曲、偏斜等現(xiàn)象。 3. 保持工件材質(zhì)硬度適中，尤其對(duì)2Cr13馬氏體不銹鋼，調(diào)質(zhì)處理后的硬度在HRC28以下為宜。 4. 正確安裝鉸刀和工件，鉸刀必須裝正，鉸刀軸線應(yīng)和工件預(yù)加工孔的軸線保持一致，以保證各刀齒均勻切削。 5. 選用合適的切削液，可以解決不銹鋼的切屑粘附問(wèn)題，并使之順利排屑，從而降低孔表面粗糙度和提高刀具耐用度。一般以使用硫化油為宜，若在硫化油中添加10%20%CCl4或在豬油中添加20%30%CCl4，對(duì)降低表面粗糙度有顯著的效果。由于CCl4對(duì)人體有害，宜采用硫化油85%90%和煤油10%15%的混合液。鉸刀直徑較大時(shí)，可采用內(nèi)冷卻方式。 6. 認(rèn)真注意鉸孔的過(guò)程，嚴(yán)格檢查刀齒的跳動(dòng)量，是獲得均勻鉸削的關(guān)鍵。在鉸削過(guò)程中，注意切屑的形狀，由于鉸削余量小，切屑呈箔卷狀或呈很短的螺卷狀。若切屑大小不一，有的呈碎末狀、有的呈小塊狀，說(shuō)明鉸削不均勻。若切屑呈條的彈簧狀，說(shuō)明鉸削余量太大。若切屑呈針狀、碎片狀，說(shuō)明鉸刀已經(jīng)磨鈍。還要防止切屑堵塞，應(yīng)勤于觀察刀齒有無(wú)粘屑，以避免孔徑超差。使用硬質(zhì)合金鉸刀鉸孔時(shí)，會(huì)出現(xiàn)孔收縮現(xiàn)象，為防止退刀時(shí)將孔拉毛，可采取加大主偏角來(lái)改善這種情況。14 怎樣對(duì)不銹鋼進(jìn)行攻絲？在不銹鋼上攻絲比在普遍鋼材上攻絲要困難得多。經(jīng)常出現(xiàn)由于扭矩大，絲錐被“咬死”在螺孔中，崩齒或折斷，螺紋表面不光，溝紋，尺寸超差，亂扣和絲錐磨損嚴(yán)重等現(xiàn)象。因此，攻制不銹鋼螺紋時(shí)應(yīng)采取相應(yīng)的技術(shù)措施加以解決。 1. 攻制不銹鋼螺紋時(shí)，“脹牙”現(xiàn)象比較嚴(yán)重，絲錐容易“咬死”在孔中，所以螺紋底孔應(yīng)適當(dāng)加大。一般情況下，螺距為1mm以下的螺紋底孔直徑等于公稱直徑減去螺距；螺距大于1mm時(shí)，螺紋底孔直徑等于公稱直徑減去1.1倍螺距。圖10 加工不銹鋼用的無(wú)槽絲錐2. r=1020；校準(zhǔn)部分一般取34扣螺紋長(zhǎng)度，并有0.050.1mm/100kr=57，二錐、三錐為k選擇合適的絲錐和合理的切削用量，是關(guān)系到攻絲質(zhì)量的關(guān)鍵。絲錐材料，應(yīng)選含鈷或鋁超硬高速鋼；主偏角和螺距、絲錐把數(shù)有關(guān)，頭錐 p=1520，后角為812。g=815，可以控制切屑流動(dòng)方向，對(duì)于直槽絲錐，可以將絲錐前端改磨成螺旋形；絲錐的前角一般為bmm的倒錐；容屑槽方向一般取 3. 可采用無(wú)槽絲錐對(duì)不銹鋼攻絲，見(jiàn)圖10。使用無(wú)槽絲錐擠絲前的底孔直徑為： d0=dw-(0.5-0.6)P式中：dw工件螺紋外徑，mm； P螺距。 4. (4)不銹鋼攻絲時(shí)，應(yīng)保證有足夠的冷卻潤(rùn)滑液。通常可選用硫化油+15%20%CCl4；白鉛油+機(jī)油或其他礦物油；煤油稀釋氯化石蠟等。 5. 在攻絲的過(guò)程中，萬(wàn)一絲錐折斷，可將工件放在硝酸溶液中進(jìn)行腐蝕，可以很快將高速鋼絲錐腐蝕，而不報(bào)廢工件。15 磨削不銹鋼有哪些特點(diǎn)？1. 不銹鋼的韌性大，熱強(qiáng)度高，而砂輪磨粒的切削刃具有較大的負(fù)前角，磨削過(guò)程中磨屑不容易被切離，切削阻力大，擠壓、摩擦劇烈。單位面積磨削力很大，磨削溫度可達(dá)10001500。同時(shí)，在高溫高壓的作用下，磨屑易粘附在砂輪上，填滿磨粒問(wèn)的空隙，使磨粒失去切削作用。不銹鋼的類型不同，產(chǎn)生砂輪堵塞的情況也不相同，如磨削耐濃硝酸不銹鋼及耐熱不銹鋼，粘附、堵塞現(xiàn)象比1Cr18NiTi嚴(yán)重，而1Cr13、2Cr13等馬氏體不銹鋼就比較輕。 2. 不銹鋼的導(dǎo)熱系數(shù)小，磨削時(shí)的高溫不易導(dǎo)出，工件表面易產(chǎn)生燒傷、退火等現(xiàn)象，退火層深度有時(shí)可達(dá)0.010.02 mm。磨削過(guò)程中產(chǎn)生嚴(yán)重的擠壓變形，導(dǎo)致磨削表面產(chǎn)生加工硬化，特別是磨削奧氏體不銹鋼時(shí)，由于奧氏體組織不夠穩(wěn)定，磨后易產(chǎn)生馬氏體組織，使表面硬化嚴(yán)重。 3. 不銹鋼的線膨脹系數(shù)大，在磨削熱的作用下易產(chǎn)生變形，其尺寸難以控制。尤其是薄壁和細(xì)長(zhǎng)的零件，此現(xiàn)象更為嚴(yán)重。 4. 多數(shù)類型的不銹鋼不能被磁化，在平面磨削時(shí)，只能靠機(jī)械夾固或?qū)Ｓ脢A具來(lái)夾持工件，利用工件側(cè)面夾緊工件，產(chǎn)生變形和造成形狀或尺寸誤差，薄板工件更為突出。同時(shí)也會(huì)引起磨削過(guò)程中的顫振而出現(xiàn)鱗斑狀的波紋。16 磨削不銹鋼時(shí)怎樣選擇砂輪？1. 磨料：白剛玉具有較好的切削性能和自銳性，適于磨削馬氏體及馬氏體+鐵素體不銹鋼；單晶剛玉磨料適用于磨削奧氏體和奧氏體+鐵素體不銹鋼；微晶剛玉磨料是由許多微小的晶體組成的，強(qiáng)度高、韌性和自銳性好，其自銳的特點(diǎn)是沿微晶的縫隙碎裂，從而獲得微刃性和微刃等高性，可以減少燒傷、拉毛等現(xiàn)象，并可以降低磨削表面粗糙度，適于磨削各種不銹鋼；立方氮化硼磨料的硬度很高，熱穩(wěn)定性好，化學(xué)惰性高，在13001500不氧化，磨粒的刃尖不易變鈍，產(chǎn)生的磨削熱也少，適用于磨削各種不銹鋼。為了減少粘附現(xiàn)象，也可采用碳化硅和人造金剛石為磨料的砂輪。 2. 粒度：磨削不銹鋼時(shí)，一般以采用36號(hào)、46號(hào)、60號(hào)中等粒度的砂輪為宜，其中粗磨時(shí)，采用36號(hào)、46號(hào)粒度，精磨用60號(hào)粒度。為了同時(shí)適用于粗磨和精磨，則采用46號(hào)或60號(hào)粒度。 3. 結(jié)合劑：磨削不銹鋼要求砂輪具有較高的強(qiáng)度，以便承受較大的沖擊載荷。陶瓷結(jié)合劑耐熱、抗腐蝕，用它制成的砂輪能很好地保持切削性能，不怕潮濕，且有多孔性，適合于制作磨削不銹鋼砂輪的結(jié)合劑。磨削耐濃硝酸不銹鋼等材料內(nèi)孔時(shí)，可采用樹(shù)脂結(jié)合劑制造砂輪。 4. 硬度：應(yīng)選用硬度較低的砂輪，以提高自銳性。一般選用GN硬度的砂輪，其中以KL使用最為普遍，使用微晶剛玉作磨料的內(nèi)圓磨砂輪，則以J硬度為宜。 5. 組織：為了避免磨削過(guò)程中砂輪堵塞，砂輪組織應(yīng)選較疏松的，一般選用5號(hào)8號(hào)較為合適。17 磨削不銹鋼時(shí)怎樣選擇磨削用量？陶瓷結(jié)合劑砂輪的速度為3035 m/s；樹(shù)脂結(jié)合劑的砂輪速度為3550 m/s。當(dāng)發(fā)現(xiàn)表面燒傷時(shí)，應(yīng)將砂輪速度降至1620 m/s。 工件速度，當(dāng)工件直徑小于50 mm時(shí)，n=120150 r/min；大于50 mm時(shí)，n=4080 r/min。用砂輪外圓進(jìn)