3Cr13不銹鋼數(shù)控車削加工

1、3Cr13不銹鋼數(shù)控車削加工前言雖然在普通上對不銹鋼類材料進(jìn)行粗加工、半精加工和精加工，已不是太困難的事情。但是，在高生產(chǎn)率的數(shù)控車床上，怎樣解決不銹鋼材料切削中存在的切削力大、溫度高、磨損嚴(yán)重、耐用度低、加工表面質(zhì)量差、生產(chǎn)率低等問題，在一次切削加工就可達(dá)到圖樣的要求，還是不容易達(dá)到。筆者在加工3Cr13不銹鋼材料過程中，從刀具材料的選擇、刀具幾何角度、結(jié)構(gòu)的確定、切削用量的選取，毛坯的供應(yīng)狀態(tài)、潤滑和冷卻劑的選用等方面進(jìn)行了反復(fù)試驗，取得了一定的成功經(jīng)驗。1 3Cr13不銹鋼數(shù)控車削特點及分析在不銹鋼零件試加工時，首先筆者按車削普通碳鋼的工藝方法對3Cr13鋼進(jìn)行了車削試驗，結(jié)果是刀具磨損

2、嚴(yán)重，生產(chǎn)率低，零件表面質(zhì)量達(dá)不到要求。比較3Cr13鋼、40號鋼、45號鋼等碳素結(jié)構(gòu)鋼的機(jī)械性能，3Cr13鋼的強(qiáng)度、延伸率、斷面收縮率、沖擊性能等指標(biāo)都比40號鋼、45號鋼高，是一種強(qiáng)度高、塑性好的中碳馬氏體不銹鋼。由于切削時加工硬化嚴(yán)重，切削抗力大，切削溫度高，引起刀具磨損嚴(yán)重，使磨刀次數(shù)增多，增加了停機(jī)時間和調(diào)整時間，降低了生產(chǎn)率。又由于容易粘刀，產(chǎn)生積屑瘤，引起工件尺寸的變化并影響表面粗糙度，而且切屑不易卷曲和折斷，又損傷工件已加工表面，直接影響零件的質(zhì)量。所以，不能用切削45號鋼的工藝來切削3Cr13鋼。也不能把普通車床上的加工方法照搬到數(shù)控車床上來。因為一般數(shù)控車床裝刀較少，要求

3、用最少的走刀次數(shù)就能使加工表面達(dá)到要求的尺寸和表面粗糙度，以保證較高的生產(chǎn)率。針對上述問題，筆者采取了以下幾項加工工藝措施。2 車削3Cr13不銹鋼的主要加工工藝措施1) 采用熱處理改變材料的硬度馬氏體不銹鋼在熱處理后的不同硬度，對車削加工的影響很大。表1所示是用YW2材料的對熱處理后不同硬度的3Cr13鋼的車削情況?？梢?，退火狀態(tài)的馬氏體不銹鋼雖然硬度低，但車削性能差，這是因為材料塑性和韌性大，組織不均勻，粘附性強(qiáng)，切削過程易產(chǎn)生切削瘤，不易獲得較好的表面質(zhì)量。而調(diào)質(zhì)處理后硬度在HRC30 以下的3Cr13 材料加工性較好，易達(dá)到較好的表面質(zhì)量。而硬度大于HRC30 時加工出的零件，表面質(zhì)量

4、雖然較好，但刀具易磨損。所以，在材料進(jìn)廠后，先進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理1硬度達(dá)到HRC2530，然后再進(jìn)行切削加工。表1 不同硬度3Cr13 鋼的車削情況材料硬度切削用量刀具耐用度T(min)加工表面粗糙度RamVc(m/min)fmm/rHB240(退火)45550.1901156.33.2HRC2530(調(diào)質(zhì))45550.1951103.2HRC3538(調(diào)質(zhì))45550.160753.22) 刀具材料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。因此刀具材料宜選擇硬度高、抗粘結(jié)性和韌性好的刀具材料。筆者在切削參數(shù)相同的條件下，對幾種材料的刀具進(jìn)行

5、了車削對比試驗，從表2可見，采用TiC-TiCN-TiN復(fù)合涂層刀片的外圓車刀，耐用度比較高，工件表面質(zhì)量好，生產(chǎn)率高。這是因為這種涂層硬質(zhì)合金材料的刀片，具有更好的強(qiáng)度和韌性，又因其表面具有更高的硬度和耐磨性，更小的摩擦系數(shù)和更高的耐熱性，而成為數(shù)控車床車削不銹鋼的良好刀具材料，是加工3Cr13不銹鋼的外圓車刀的首選材料。由于沒有這種材料的切斷刀片，通過表2的對比試驗可知，YW2硬質(zhì)合金的切削性能也不錯，因此可選用YW2材料的刀片作為切斷刀。表2 幾種刀具材料的切削性能對比材料硬度切削用量刀具耐用度T(min)加工表面粗糙度RamVc(m/min)fmm/rYG845550.172823.2

6、YT1445550.180953.2YW245550.1901103.26.3(切斷)TiC-TiCN-TiN45550.11281853.21.63) 刀具的幾何角度和結(jié)構(gòu)的選取對于良好的刀具材料，選擇合理的幾何角度則顯得尤為重要。加工不銹鋼時，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，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除過程中所遇到的阻力。對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

7、摩擦，增強(qiáng)了不銹鋼表面加工硬化的效應(yīng)T 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)比加工普通碳鋼時適當(dāng)大些。一般車削馬氏體不銹鋼時，刀具前角g0取10°20°較為適宜。后角a0取5°8°較合適，最大不超過10°。此外，刃傾角ls，負(fù)的刃傾角可保護(hù)刀尖，提高刀刃強(qiáng)度，一般選取g0為-10°30°。主偏角kr應(yīng)根據(jù)工件的形狀、加工部位和裝刀情況來選擇。刃口表面粗糙度應(yīng)為Ra0.40.2m。在刀具結(jié)構(gòu)上，對外圓車刀采用外斜式圓弧斷屑槽，靠刀尖處切屑卷曲半徑大，靠外緣處切屑卷曲

8、半徑小，切屑翻向待加工表面而折斷，斷屑情況好。對于切斷刀，可將副偏角控制在1°以內(nèi)，這樣可以改善排屑條件、延長刀具的使用壽命。4) 合理選擇切削用量切削用量對工件表面質(zhì)量、刀具耐用度、加工生產(chǎn)率影響較大。而切削理論認(rèn)為，切削速度V對切削溫度和刀具耐用度的影響最大，進(jìn)給量f次之，ap最小，而在數(shù)控車床上一次走刀加工的表面，其切深量ap是由工件尺寸與材料毛坯尺寸來決定的，一般為03mm。難加工材料的切削速度往往比普通鋼的切削速度低得多，因為速度的提高，就會使刀具嚴(yán)重磨損，而不同的不銹鋼材料又有各自不同的最佳切削速度，這個最佳切削速度只能通過試驗或查閱有關(guān)資料確定。用硬質(zhì)合金刀具進(jìn)行加工時

9、，一般推薦切削速度V=6080m/min。進(jìn)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，從而影響工件表面的拉傷、擦傷，影響加工的表面質(zhì)量。被加工表面粗糙度值不高時，f選用0.10.2mm/r。總之，對于難加工材料，一般選用較低的切削速度，中等的走刀量。5) 選用適當(dāng)?shù)睦鋮s潤滑液車削不銹鋼用的冷卻潤滑液，應(yīng)該具有高的冷卻性能、高的潤滑性能和較好的滲透性。高的冷卻性能，保證能帶走大量的切削熱。不銹鋼韌性大，切削時易產(chǎn)生積屑瘤，惡化加工表面，這就要求冷卻潤滑液有較高的潤滑性能和較好的滲透性。常用的加工不銹鋼冷卻潤滑液有硫化油、硫化豆油、煤油加油酸或植物油、四抓化碳加礦物油、乳化液等?？紤]到硫?qū)C(jī)床有一定的腐蝕作用，植物油(如豆油) 容易附在機(jī)床上結(jié)癡和變質(zhì)。筆者選用了四抓化碳與機(jī)油按重量比為1：9 的混合物。其中四抓化碳滲透性好，機(jī)油的潤滑性好。試驗證明，這種冷卻潤滑液適用于表面粗糙度值要求小