不銹鋼加工技術(shù)控制探討

鄭蕾

摘要：不銹鋼是含鉻量大于12%或含鎳量大于8%的合金鋼，具有耐腐蝕性及較高的強(qiáng)度，含有的合金元素改變了鋼的內(nèi)部組織以及物理力學(xué)性能，對切削加工性影響很大。不銹鋼材料由于韌性大、熱強(qiáng)度高、導(dǎo)熱系數(shù)低、切削時(shí)塑性變形大、加工硬化嚴(yán)重、切削熱多、散熱困難等特性，因此，對于不銹鋼加工技術(shù)探討，有利于提高加工效率和工件質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：不銹鋼；刀具；切削量；

隨著工業(yè)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，不銹鋼已廣泛應(yīng)用于各個(gè)生產(chǎn)領(lǐng)域，不銹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。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，這些合金元素在鋼中的含量不同，對不銹鋼的物理結(jié)構(gòu)及化學(xué)性能產(chǎn)生不同的影響，對切削加工性影響很大。不銹鋼加工切削刀尖處溫度高、切屑粘附刃口嚴(yán)重、容易產(chǎn)生積屑瘤，加劇了刀具磨損，影響加工表面粗糙度，從而影響工件質(zhì)量，為提高加工效率和工件質(zhì)量，應(yīng)從不銹鋼加工件特性分析，選擇合理的刀具材料、車刀幾何參數(shù)和切削用量至關(guān)重要。

1. 不銹鋼有哪些切削特點(diǎn)

在不銹鋼的切削加工中，不銹鋼的切削加工性比中碳鋼差得多，首先要對被加工件的被切削性能有所了解，不銹鋼在切削過程中有如下幾方面特點(diǎn)：

1.1.加工硬化嚴(yán)重：不銹鋼的塑性大，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，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，給后續(xù)加工工序增加了困難。

1.2.加工性能：不銹鋼在切削過程中塑性變形大、韌性高，切削力增加、熱強(qiáng)度高、切削時(shí)消耗能量大，切削溫度高；不銹鋼導(dǎo)熱率低，散熱不好易形成刀具高溫；不銹鋼粘結(jié)凝焊性強(qiáng)，切削過程中易形成積屑瘤；不銹鋼加工硬化傾向強(qiáng)，切削表面易形成硬化層；不銹鋼不易斷屑，切削過程中易堵塞，影響加工表面的光潔。

1.3.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。

1.4.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，影響操作，同時(shí)擠傷工件加工表面，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，加劇刀具磨損。

1.5.刀具易磨損：切削不銹鋼過程中的親和作用，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，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。

1.6.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。

2.刀具材料選擇

不銹鋼切削加工工序中，如何選擇合理刀具材料是保證高效率切削加工不銹鋼的重要條件。切削不銹鋼時(shí)選擇刀具時(shí)應(yīng)考慮以下參數(shù)：

2.1.高速鋼的選擇：高速鋼主要用來制造銑刀、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，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，采用新型高速鋼刀具切削不銹鋼可獲得較好的效果。對于批量大的工件，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。

2.2.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。

2.3.刀具幾何參數(shù)

2.3.1.前角：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。

2.3.2.后角：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，三軌由于切削量大，所以選用20°的后角。

2.3.3.刀盤直徑：刀盤的直徑一定要比被加工件大一點(diǎn)，否則在切削時(shí)受力非常大，而且不易刀片的散熱和鐵削的排出！一般刀盤直徑是被加工件寬度的1.5倍。

3.不銹鋼加工控制

3.1.選擇合理的切削用量

切削用量對加工不銹鋼時(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。

3.1.1.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大而引起振動(dòng)，可選ap=2～5 mm。精加工時(shí)可選較小的切削深度，還要避開硬化層，一般采用ap=0.2～0.5 mm。

3.1.2.進(jìn)給量的選擇 實(shí)踐證明，進(jìn)給量在0.12～0.20㎜/r時(shí)較好。f=0.14㎜/r時(shí)，每個(gè)鉆頭平均鉆孔80個(gè)，f=0.20㎜/r時(shí)每個(gè)鉆頭平均鉆孔25個(gè)。

3.1.3.切削速度的選擇 鉆削不銹鋼時(shí)切削速度對鉆頭耐用度和孔的表面粗糙度影響很大。對1Cr18Ni9Ti不銹鋼鉆孔時(shí)的切削速度以8～10m/min較好。

3.2.切削液的選擇

用10%的油酸、20%～30%切削油、60%左右的醬油，配制成冷卻液。在切削加工時(shí)將配制好的冷卻液加入冷卻部位，最后加水，以便充分冷卻，保護(hù)鉆頭，但用完后應(yīng)立即擦干凈機(jī)床導(dǎo)軌、工作臺(tái)面及冷卻液濺到的部位，以防生銹。經(jīng)過反復(fù)使用證明，用這種冷卻液加工，不但表面粗糙度低，生產(chǎn)效率也提高了許多。

3.3.冷卻方式

在切削加工過程中應(yīng)使切削液噴嘴對準(zhǔn)切削區(qū)，或最好采用高壓冷卻、噴霧冷卻等冷卻方式。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。

4.結(jié)論

不銹鋼加工時(shí)，通過對不銹鋼物理結(jié)構(gòu)及化學(xué)特性了解，選擇合理的切削刀具，加強(qiáng)對切削工序的控制，對提高加工工件質(zhì)量效果顯著，從而能改善和加強(qiáng)不銹鋼材料的加工操作方式，減少加工勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了安全性。