企业培训_高技能人才培训之难切削材料的加工

高技能人才培训 难切削材料的加工 一 难切削材料的概述 1 什么叫难切削材料2 影响材料切削加工性的因素3 难切削材料的加工特点4 改善难切削材料加工性的途径 1 什么是难切削材料 就是切削加工性差的材料 一般材料的性能大于或小于此指标中 HB 250 b 1000MPa 30 k 100MPa K 41 8W m k 的一项以上 都属于难切削材料 也可以用切削过程中的现象 切削力 切削热 刀具磨损与刀具耐用度 已加工表面质量和切屑控制等 来衡量 返回 2 影响材料切削加工性的因素 物理性能 1 导热系数K 导热系数高阳材料允许的Vc就高 如用硬质合金刀具切削以下材料的Vc 碳钢K 48 2 50 2W m kVc 100 150m min高温合金K 8 4 16 7W m kVc 7 60m min钛合金K 6 3 9 6W m kVc 15 50m min2 线膨胀系数 影响材料的热胀冷缩程度而影响加工精度 化学成分 材料的化学成分和配比是影响材料的力学性能 物理性能 热处理性能 金相组织和材料的切削加工性的根本因素 如 C 材料含碳量的增加 其硬度和强度增加 Ni Ni能提高材料的耐热性 但使材料的导热系数明显下降 当Ni 8 时 形成奥氏体钢 使加工硬化严重 V 随着它的含量的增加 材料的磨削性能变差 Mo 能提高材料的强度和韧性 但材料的导热系数下降 W 能提高材料的热强性和高温强度及常温硬度与强度 但使材料的导热系数明显下降 Mn 能提高材料的硬度和强度 使材料的韧性下降 当Mn 1 5 时 材料的切削加工性变差 材料的力学性能 1 硬度和强度 材料的硬度和强度适中 其切削加工性比较好 硬度和强度越高 切削加工性就越差 如正火45钢 HB200 b640MPa 淬火45钢 HRC45 b2100 2600MPa 影响材料切削加工性的还有金属材料组织中的细微杂物 如A1203 Si02 Ti02等 它们的显微硬度高 对刀具产生机械磨损 其切削加工性也变差 2 韧性 k和塑性 韧性和塑性大的材料 在切削加工时的阻力 变形和产生的热量就大 其切削加工性也差 3 弹性模量E 它是表示材料刚度的指标 弹性模量大 表示材料在外力的作用下不易产生弹性变形 但弹性模量小的材料在切削过程中 弹性恢复大 且刀具摩擦大 切削也困难 如软橡胶E 2 4MP 45钢E 200000MPa Mo材E 500000MPa 金相组织 1 铁素体 它的硬度和强度很低 HB50 90 b 190 250MPa 塑性和韧性高 40 50 切削时易产生积屑瘤 切削加工性差 2 珠光体 球形珠光体切削加工性好 如45钢 3 渗碳体 硬度高 HRC66 70 但很脆 k 30 35MPa 由于Fc增大易崩边 使切削困难 4 奥氏体 它的硬度不高 HB200左右 但塑性和韧性很高 加工表面硬化和切屑与刀具冷焊严重 切削加工性差 如1Cr18Ni9Ti 高温合金等 5 马氏体 淬火钢属于这类金相组织 它硬度高 脆性大 其相对切削加工性为45钢的1 3 1 10 返回 3 难切削材料的切削特点 切削力大 为切45钢的1 5 2 5倍 切削温度高 当Vc 75m min时 切削以下材料比切削45钢的切削温度高 TC 4435 GH132320 GH36270 1Cr18Ni9Ti195 加工硬化倾向大 由于部分难切削材料的韧性 塑性高 强化系数大 加之在切削热的作用下吸收周围介质中的H O N等的原子 使切削表面和已加工表面形成硬脆层 其硬化程度比基体高50 200 深度大于0 1mm 是切45钢的好几倍 返回 4 改善难切削材料加工性的途径 选用优良的刀具材料 选用合理的刀具几何参数 选用合理的切削用量 选用性能好的切削液 改善工夹具结构 对被加工材料进行适当热处理 采用其他工艺 二 难切削材料的车削 1 淬火钢的车削2 软橡胶的切削3 不锈钢的车削4 高温合金的切削加工5 钛合金的切削加工 1 淬火钢的车削 淬火钢的切削特点 1 硬度高 HRC45 70 2 脆性大 3 强度高 b 2100 2600MPa 是45钢的4倍左右 4 切削力大 单位切削力Kc为4500MPa 是切45钢的2 5倍 5 切削温度高 其导热系数为45钢的1 7 刀具与切削用量 公道选择刀具材料 是切削加工淬火钢的重要条件 根据淬火钢的切削特点 刀具材料不仅要有高的硬度 耐磨性 耐热性 而且要有一定的强度和导热性 1 硬质合金 为了改善硬质合金的性能 在选择硬质合金时 应优先选择加进适量TaC或NbC的超细微粒的硬质合金 由于在WC Co类硬质合金中 加进TaC以后 可将其原来的800 高温强度进步150 300MPa 常温硬度进步HV40 100 加进NbC以后 高温强度进步150 300MPa 常温硬度进步HV70 150 而且TaC和NbC可以细化晶粒 进步硬质合金抗月牙洼磨损的能力 TaC还可以降低摩擦系数 降低切削温度 增强硬质合金抗热裂和热塑性变形的能力 同时也将WC的晶粒细化到0 5 1 m 其硬度进步HRA1 5 2 抗弯强度可进步600 800MPa 高温硬度比一般硬质合金高 常用来切削淬火钢的硬质合金牌号有 YM051 YM052 YN05 YN10 600 610 726 758 767 813等 2 热压复合陶瓷和热压氮化硅陶瓷 在Al2O3中加进TiC等金属元素并采用热压工艺 改善了陶瓷的致密性 进步了氧化铝基陶瓷的性能 使它的硬度进步到HRA95 5 抗弯强度可达到800 1200MPa 耐热性可达1200 1300 在使用中可减少粘结和扩散磨损 其主要牌号有AG2 AG3 AG4 LT35 LT55 AT6等 氮化硅基陶瓷是在Si3N4中加进TiC等金属元素 其硬度为HRA93 94 抗弯强度为700 1100MPa 其主要牌号有HS73 HS80 F85 ST4 TP4 SM HDM1 HDM2 HDM3 这两种陶瓷适用于车 铣 镗 刨削淬火钢 3 立方氮化硼复合片 PCBN 刀具 它的硬度为HV8000 9000 复合抗弯强度为900 1300MPa 导热性比较高 耐热性为1400 1500 是刀具材料中最高的 它十分适合于淬火钢的半精加工和精加工 综上所述 切削淬火钢最好的刀具材料是立方氮化硼 其次是复合陶瓷 再其次是新牌号硬质合金 3 怎样选择切削淬火钢刀具的几何参数 切削淬火钢时 光有好的刀具材料 而没有公道的刀具几何参数 也不能达到满足的效果 所以要根据具体的刀具材料 工件材料和切削条件 公道地选择刀具几何参数 才能有效地发挥刀具材料应有的切削性能 1 前角 前角的大小对切削淬火钢影响很大 由于淬火钢的硬度 强度高 切削力大 而且集中在刀具刃口四周 为了避免崩刃和打刀 前角应选零度和负值 一般 0 10 0 工件材料硬度高 断续切削时 应选较大的负前角 0 10 30 假如采用正前角可转位刀片时 应磨出b 0 5 1mm宽 01 5 15 较大的负倒棱 以增强刀刃强度 2 后角 切削淬火钢刀具的后角应比一般刀具的后角大一些 以减小后刀面的摩擦 一般 0 8 10 为好 3 主偏角和副偏角 为了增强刀尖强度和改善散热条件 主偏角 r 30 60 副偏角 r 6 15 4 刃倾角 刃倾角为负值时 可以增大刀尖强度 但负值太大时 会使Fp力增大 在工艺系统刚性差时 引起振动 所以在一般情况下 s 5 0 断续切削时 s 10 20 硬齿面刮削滚刀 它的刃倾角 s 30 5 刀尖圆弧半径 它的大小影响刀尖强度和已加工表面粗糙度 因工艺系统刚性的影响 刀尖圆弧半径 0 5 2mm为宜 切削淬火钢刀具 在公道选好几何参数的基础上 必须经过仔细刃磨和研鐾 进步刀具各表面的刃磨质量 使刀具耐用度得到进步 4 怎样选择切削淬火钢时的切削用量 切削加工淬火钢的切削用量 主要根据刀具材料 工件材料的物理力学性能 工件外形 工艺系统刚性和加工余量来选择 在选择切削用量三要素时 首先考虑选择公道的切削速度 其次是切削深度 再其次是进给量 1 切削速度 一般的淬火钢耐热性在200 600 而硬质合金的耐热性为800 1000 陶瓷刀具的耐热性为1100 1200 立方氮化硼的耐热性为1400 1500 除高速钢外 一般淬火钢达到400 左右时 它的硬度开始下降 而上述刀具材料仍保持它原有的硬度 所以在切削淬火钢时 充分利用上述这一特性 切削速度不宜选择太低或太高 以保持刀具有一定的耐用度 从目前的经验来看 不同的刀具材料切削淬火钢的切削速度 硬质合金刀具Vc 30 75m min 陶瓷刀具Vc 60 120m min 立方氮化硼刀具Vc 100 200m min 在断续切削和工件材料硬度太高时 应降低切削速度 一般约为上面最低切削速度的1 2 在连续切削时的最佳切削速度 以切下的切屑呈暗红色为宜 2 切削深度 一般根据加工余量和工艺系统刚性选择 一般情况下 p 0 1 3mm 3 进给量 一般为0 05 0 4mm r 在工件材料硬度高或断续切削时 为了减小单位切削力 应当减小进给量 以防崩刃和打刀 5 怎样使用立方氮化硼刀具切削淬火钢 立方氮化硼刀具 CBN 不仅是制造磨具的好材料 而且它轻易修磨 可用金刚石磨轮刃磨 也是用于制造车刀 镗刀 铣刀 枪钻 铰刀 齿轮刀具等的好材料 CBN主要用来切削各种淬火钢 也可用来切削其他难切削材料 它不仅有很高的金属切除率 而且有很好的表面加工质量 切削各种淬火钢可以有效地代替磨削 减少加工工序 进步生产率 现在市场上所销售的CBN刀片 大都以它与硬质合金复合片的形式 作成可转位刀片或刀具 其目的就是进步CBN刀片的抗弯强度 由于CBN刀具的硬度高 HV8000 9000 耐热性高 1400 1500 在使用时能答应以高于硬质合金几倍的切削速度切削淬火钢 而耐用度是硬度合金的几倍到几十倍 切削淬火钢时CBN刀具与硬质合金刀具对比 CBN刀具不适于低速切削 CBN刀具靠切削时所产生的切削热 在切削区微小的范围内软化工件材料来切削的 在切削硬度为HRC55 65的材料时 CBN刀具的切削速度应在50 120m min 铣削时的Vc 100 160m min 每分钟进给量Vf 70 160mm min 铰削时Vc 60 130m min ap 0 1 0 2mm f 0 07 0 2mm r CBN刀具主要用于淬火钢的半精加工和精加工 其加工表面不会像磨削那样产生烧伤现象 效率比磨削高十倍左右 CBN刀具切削淬火钢时的几何参数是 0 15 5 0 0 10 15 r 30 60 r 5 15 s 0 10 0 3 1mm 返回 2 软橡胶的切削 软橡胶的硬度 邵尔A型30 35 和强度 b20 25MPa 极低 导热性极差 0 14W m k 塑性极高 500 700 弹性模量极小 2 4MPa 由于上述性能 它具有很好的弹性 柔顺性和易变性 因此很难对它进行切削加工 刀具材料 高速钢 YG类硬质合金 刀具几何参数 0 45 55 0 10 15 0 20 30 刮削时 0 0 0 70 还用割刀 0 5 10 套料刀 切削用量 Vc 100m min p 2 5mm f 0 5 0 7mm r 切削液 用不含油的水溶液 返回 3 不锈钢的车削 1什么是不锈钢 通常 人们把含铬量大于12 或含镍量大于8 的合金钢叫不锈钢 这种钢在大气中或在腐蚀性介质中具有一定的耐蚀能力 并在较高温度 450 下具有较高的强度 含铬量达16 18 的钢称为耐酸钢或耐酸不锈钢 习惯上通称为不锈钢 钢中含铬量达12 以上时 在与氧化性介质接触中 由于电化学作用 表面很快形成一层富铬的钝化膜 保护金属内部不受腐蚀 但在非氧化性腐蚀介质中 仍不易形成坚固的钝化膜 为了提高钢的耐蚀能力 通常增大铬的比例或添加可以促进钝化的合金元素 加Ni Mo Mn Cu Nb Ti W Co等 这些元素不仅提高了钢的抗腐蚀能力 同时改变了钢的内部组织以及物理力学性能 这些合金元素在钢中的含量不同 对不锈钢的性能产生不同的影响 有的有磁性 有的无磁性 有的能够进行热处理 有的则不能热处理 由于不锈钢所具有的上述特性 越来越广泛地应用于航空 航天 化工 石油 建筑和食品等工业部门及日常生活中 所含的合金元素对切削加工性影响很大 有的甚至很难切削 2不锈钢分为哪几类 不锈钢按其成分 可分为以铬为主的铬不锈钢和以铬 镍为主的铬镍不锈钢两大类 工业上常用的不锈钢一般按金相组织分类 可分为以下五大类 马氏体不锈钢 含铬量12 18 含碳量0 1 0 5 有时达1 常见的有1Cr13 2Cr13 3Cr13 4Cr13 1Cr17Ni2 9Cr18 9Cr18MoV 30Cr13Mo等 可铁素体不锈钢 含铬量12 30 常见的有0Cr13 0Cr17Ti 0Cr13Si4NbRE 1Cr17 1Cr17Ti 1Cr17M02Ti 1Cr25Ti 1Cr28等 奥氏体不锈钢 含络量12 25 含镍量7 20 或20 以上 最典型的代表是1Cr18Ni9Ti 常见的还有00Cr18Ni10 00Cr18Ni14Mo2Cu2 0Cr18Ni12Mo2Ti 0Cr18Ni18Mo2Cu2Ti 0Cr23Ni28M03Cu3Ti 1Cr14Mn14Ni 2Cr13Mn9Ni4 1Cr18Mn8Ni5N等 奥氏体 铁素体不锈钢 与奥氏体不锈钢相似 仅在组织中含有一定量的铁素体 常见的有0Cr21Ni5Ti 1Cr21Ni5Ti 1Cr18Mn10Ni5M03N 0Cr17Mn13Mo2N 1Cr17Mn9Ni3M03Cu2N Cr2bNi17M03CuSiN 1Cr18Ni11Si4AlTi等 沉淀硬化不锈钢 含有较高的铬 镍和很低的碳 常见的有0Cr17Ni4Cu4Nb 0Cr17Ni7Al 0Cr15Ni7M02Al等 前两类为铬不锈钢 后三类为铬镍不锈钢 3不锈钢有哪些物理 力学性能 马氏体不锈钢 能进行淬火 淬火后具有较高的硬度 强度和耐磨性及良好的抗氧化性 有的有磁性 但内应力大且脆 经低温回火后可消除其应力 提高塑性 切削加工较困难 有切屑擦伤或粘结的明显趋向 刀具易磨损 当钢中含碳量低于0 3 时 组织不均匀 粘附性强 切削时容易产生积屑瘤 且断屑困难 工件已加工表面质量低 含碳量达0 4 0 5 时 切削加工性较好 马氏体不锈钢经调质处理后 可获得优良的综合力学性能 其切削加工性比退火状态有很大改善 铁素体不锈钢 加热冷却时组织稳定 不发生相变 故热处理不能使其强化 只能靠变形强化 性能较脆 切削加工性一般较好 切屑呈带状 切屑容易擦伤或粘结于切削刃上 从而增大切削力 切削温度升高 同时可能使工件表面产生撕裂现象 奥氏体不锈钢 由于含有较多的镍 或锰 加热时组织不变 故淬火不能使其强化 可略改善其加工性 通过冷加工硬化可大幅度提高强度 如果再经时效处理 抗拉强度可达2550 2740MPa 奥氏体不锈钢切削时的带状切屑连绵不断 断屑困难 极易产生加工硬化 硬化层给下一次切削带来很大难度 使刀具急剧磨损 刀具耐用度大幅度下降 奥氏体不锈钢具有优良的力学性能 良好的耐蚀能力 较突出的是冷变形能力 无磁性 奥氏体 铁素体不锈钢 有硬度极高的金属间化合物析出 强度比奥氏体不锈钢高 其切削加工性更差 沉淀硬化不锈钢 含有能起沉淀硬化的铊 铝 钼 钛等合金元素 它们在回火时时效析出 产生沉淀硬化 使钢具有很高的强度和硬度 由于含碳量低保证了足够的含铬量 因此具有良好的耐腐蚀性能 4不锈钢有哪些切削特点不锈钢的切削加工性比中碳钢差得多 以普通45号钢的切削加工性作为100 奥氏体不锈钢1Cr18Ni9Ti的相对切削加工性为40 铁素体不锈钢1Cr28为48 马氏体不锈钢2Cr13为55 其中 以奥氏体和奥氏体 铁素体不锈钢的切削加工性最差 不锈钢在切削过程中有如下几方面特点 加工硬化严重 在不锈钢中 以奥氏体和奥氏体 铁素体不锈钢的加工硬化现象最为突出 如奥氏体不锈钢硬化后的强度 b达1470 1960MPa 而且随 b的提高 屈服极限 s升高 退火状态的奥氏体不锈钢 s不超过的 b30 45 而加工硬化后达85 95 加工硬化层的深度可达切削深度的1 3或更大 硬化层的硬度比原来的提高1 4 2 2倍 因为不锈钢的塑性大 塑性变形时品格歪扭 强化系数很大 且奥氏体不够稳定 在切削应力的作用下 部分奥氏体会转变为马氏体 再加上化合物杂质在切削热的作用下 易于分解呈弥散分布 使切削加工时产生硬化层 前一次进给或前一道工序所产生的加工硬化现象严重影响后续工序的顺利进行 切削力大 不锈钢在切削过程中塑性变形大 尤其是奥氏体不锈钢 其伸长率超过45号钢的1 5倍以上 使切削力增加 同时 不锈钢的加工硬化严重 热强度高 进一步增大了切削抗力 切屑的卷曲折断也比较困难 因此加工不锈钢的切削力大 如车削1Cr18Ni9Ti的单位切削力为2450MPa 比45号钢高25 切削温度高 切削时塑性变形及与刀具间的摩擦都很大 产生的切削热多 加上不锈钢的导热系数约为45号钢的 大量切削热都集中在切削区和刀 屑接触的界面上 散热条件差 在相同的条件下 1Cr18Ni9Ti的切削温度比45号钢高200 左右 切屑不易折断 易粘结 不锈钢的塑性 韧性都很大 车加工时切屑连绵不断 不仅影响操作的顺利进行 切屑还会挤伤已加工表面 在高温 高压下 不锈钢与其他金属的亲和性强 易产生粘附现象 并形成积屑瘤 既加剧刀具磨损 又会出现撕扯现象而使已加工表面恶化 含碳量较低的马氏体不锈钢的这一特点更为明显 刀具易磨损 切削不锈钢过程中的亲和作用 使刀 屑间产生粘结 扩散 从而使刀具产生粘结磨损 扩散磨损 致使刀具前刀面产生月牙洼 切削刃还会形成微小的剥落和缺口 加上不锈钢中的碳化物 如TiC 微粒硬度很高 切削时直接与刀具接触 摩擦 擦伤刀具 还有加工硬化现象 均会使刀具磨损加剧 线膨胀系数大 不锈钢的线膨胀系数约为碳素钢的1 5倍 在切削温度作用下 工件容易产生热变形 尺寸精度较难控制 5切削不锈钢时怎样选择刀具材料 合理选择刀具材料是保证高效率切削加工不锈钢的重要条件 根据不锈钢的切削特点 要求刀具材料应具有耐热性好 耐磨性高 与不锈钢的亲和作用小等特点 目前常用的刀具材料有高速钢和硬质合金 高速钢的选择 高速钢主要用来制造铣刀 钻头 丝锥 拉刀等复杂多刃刀具 普通高速钢W18Cr4V使用时刀具耐用度很低已不符合需要 采用新型高速钢刀具切削不锈钢可获得较好的效果 在相同的车削条件下 用W18Cr4V和95w18Cr4V两种材料的刀具加工1Cr17Ni2工件 刀具刃磨一次加工的件数分别为2 3件和12件 用95w18Cr4V的刀具耐用度提高了几倍 这是由于提高了钢的含碳量 从而增加了钢中碳化物含量 常温硬度提高2HRC红硬性更好 600 时由W18Cr4V的HRC48 5上升到HRC51 52 耐磨性比W18Cr4V提高2 3倍 应用高钒高速钢W12Cr4V4Mo制作型面铣刀加工1Cr17Ni2可以获得较高的刀具耐用度 因为含钒量增加 可在钢中形成硬度很高的VC 细小的VC存在于晶介 可以阻止晶粒长大 提高钢的耐磨性 W12Cr4V4Mo的红硬性很好 600 时硬度可达HRC51 7 因此适合于制作切削不锈钢的各种复杂刀具 但其强度 b 3140MPa 及冲击韧性 ak 2 5J cm3 略低于W18Cr4V 使用时要稍加注意 随着刀具制作技术的不断发展 对于批量大的工件 采用硬质合金多刃 复杂刀具进行切削加工效果会更好 硬质合金的选择 YG类硬质合金的韧性较好 可采用较大的前角 刀刃也可以磨得锋利些 使切削轻快 且切屑与刀具不易产生粘结 较适于加工不锈钢 特别是在振动的粗车和断续切削时 YG类合金的这一优点更为重要 另外 YG类合金的导热性较好 其导热系数比高速钢高将近两倍 比YT类合金高一倍 因此YG类合金在不锈钢切削中应用较多 特别是在粗车刀 切断刀 扩孔钻及铰刀等制造中应用更为广泛 较长时期以来 一般都采用YG6 YG8 YG8N YW1 YW2等普通牌号的硬质合金作为切削不锈钢的刀具材料 但均不能获得较理想的效果 采用新牌号硬质合金如813 758 767 640 712 798 YM051 YM052 YM10 YS2T YD15等 切削不锈钢可获得较好的效果 而用813牌号硬质合金刀具切削奥氏体不锈钢效果很好 因为813合金既具有较高的硬度 HRA91 强度 b 1570MPa 又具有良好的高温韧性 抗氧化性 抗粘结性 其组织致密耐磨性好 6切削不锈钢时怎样选择刀具几何参数 前角 0 不锈钢的硬度 强度并不高 但其塑性 韧性都较好 热强性高 切削时切屑不易被切离 在保证刀具有足够强度的前提下 应选用较大的前角 这样不仅能够减小被切削金属的塑性变形 而且可以降低切削力和切削温度 同时使硬化层深度减小 车削各种不锈钢的前角大致为12 30 对马氏体不锈钢 如2Cr13 前角可取较大值 对奥氏体和奥氏体 铁素体不锈钢 前角应取较小值 对未经调质处理或调质后硬度较低的不锈钢 可取较大前角 直径较小或薄壁工件 宜采用较大的前角 高速钢铣刀取 n 10 20 硬质合金铣刀取 n 5 10 铰刀一般取 0 8 12 丝锥一般取 0 15 20 机用 或 0 20 手用 后角 0 加大后角能减小后刀面与加工表面的摩擦 但会使切削刃的强度和散热能力降低 后角的合理值取决于切削厚度 切削厚度小时 宜选较大后角 不锈钢车刀或镗刀通常取 0 10 20 精加工 或 0 6 10 粗加工 高速钢端铣刀取 0 10 20 立铣刀取 0 15 20 硬度合金端铣刀取 0 5 10 立铣刀取 0 12 16 铰刀和丝锥取 0 8 12 图1双刃倾角断屑车刀主偏角 r 副偏角 r 和r 减小主偏角可增加刀刃工作长度 有利于散热 但在切削过程中使径向力加大 容易产生振动 常取 r 45 75 若机床刚性不足 可适当加大 副偏角常取 r 8 15 为了加强刀尖 一般应磨出 0 5 1 0mm的刀尖圆弧 刃倾角 s 为了增加刀尖强度 刃倾角一般取 s 8 3 断续切削时取较大值 s 15 5 生产实践中 为了加大切屑变形 提高刀尖强度与散热能力 采用双刃倾角车刀 取得了良好的断屑效果 也加宽了断屑范围 如图1所示 第一刃倾角 s1 0 第二刃倾角在接近刀尖部位 s2 20 第二刃倾角的刀刃长度l s2 ap 3 当双刃倾角车刀的 0 20 0 6 8 r 90 或75 倒棱前角 01 10 r 0 15 0 2mm时 在Vc 80 100m min f 0 2 0 3mm r ap 4 15mm的条件下切削 断屑效果良好 刀具耐用度高 要求刀具前后刀面的表面粗糙度值小 刀具磨钝标锥VB为加工一般材料的1 2 7切削不锈钢时怎样选择刀具断 卷 屑槽和刃口形式 切削不锈钢时还应选择合适的刀具断 卷 屑槽 以便控制连绵不断的切屑 通常采用全圆弧形或直线圆弧形断 卷 屑槽 断 卷 屑槽的宽度Bn 3 5mm 槽深h 0 5 1 3mm Rn 2 8mm 一般情况下 粗车时ap f大 断 卷 屑槽宜宽而浅 精车时ap f小 应窄而深些 断 卷 屑槽的形式见图2 切削加工过程中 如果发生切屑缠绕在工件或刀具上的现象 表示断 卷 屑槽过宽过浅 可加大进给量 使切屑折断 如果切屑挤轧在槽内 发出吱吱叫声 或切屑飞溅伤人 表示断 卷 屑槽太窄太深 这时可减小进给量 同时还要注意控制断 卷 屑槽的位置 8切削不锈钢时怎样选择切削用量 切削用量对加工不锈钢时的加工硬化 切削力 切削热等有很大影响 特别是对刀具耐用度的影响较大 选择的切削用量合理与否 将直接影响切削效果 表4车螺纹和钻 扩 铰孔时的切削用量工序名称切削速度Vc m min 进给量f mm r 切削深度ap mm 车螺纹20 50 0 1 1钻孔12 200 1 0 25 17 5扩孔8 180 1 0 40 1 1铰孔2 5 50 1 0 20 1 0 2注 刀具材料为高速钢切削速度Vc 加工不锈钢时切削速度稍微提高一点 切削温度就会高出许多 刀具磨损加剧 耐用度则大幅度下降 为了保证合理的刀具耐用度 就要降低切削速度 一般按车削普通碳钢的40 60 选取 镗孔和切断时 由于刀具刚性 散热条件 冷却润滑效果及排屑情况都比车外圆差 切削速度还要适当降低 不同种类的不锈钢的切削加工性各不相同 切削速度也需相应调整 一般1Cr18Ni9Ti等奥氏体不锈钢的切削速度校正系数Kv为1 0 硬度在HRC28以下的2cr13等马氏体不锈钢的Kv为1 3 1 5 硬度为HRC28 35的2Cr13等马氏体不锈钢的Kv为0 9 1 1 硬度在HRC35以上的2Cr13等马氏体不锈钢的Kv为0 7 0 8 耐浓硝酸不锈钢的Kv为0 6 0 7 切削深度ap 粗加工时余量较大 应选用较大的切深 可减少走刀次数 同时可避免刀尖与毛坯表皮接触 减轻刀具磨损 但加大切深应注意不要因切削力过大而引起振动 可选ap 2 5mm 精加工时可选较小的切削深度 还要避开硬化层 一般采用ap 0 2 0 5mm 进给量f 进给量的增大不仅受到机床动力的限制 而且切削残留高度和积屑瘤高度都随进给量的增加而加大 因此进给量不能过大 为提高加工表面质量 精加工时应采用较小的进给量 同时 应注意f不得小于0 1mm r 避免微量进给 以免在加工硬化区进行切削 并且应注意切削刃不要在切削表面停留 9切削不锈钢时怎样选择切削液和冷却方式 由于不锈钢的切削加工性较差 对切削液的冷却 润滑 渗透及清洗性能有更高的要求 常用的切削液有以下几类 硫化油 是以硫为极压添加剂的切削油 切削过程中能在金属表面形成高熔点硫化物 而且在高温下不易破坏 具有良好的润滑作用 并有一定的冷却效果 适用于一般车削 钻孔 铰孔及攻丝 硫化豆油适用于钻 扩 铰孔等工序 直接硫化油的配方是 矿物油98 硫2 间接硫化油的配方是 矿物油78 80 植物油或猪油18 20 硫1 7 机油 锭子油等矿物油 其润滑性能较好 但冷却和渗透性较差 适用于外圆精车 植物油 如菜油 豆油等 其润滑性能较好 适用于车螺纹及铰孔 攻丝等工序 乳化液 具有较好的冷却和清洗性能 也有一定的润滑作用 可用于不锈钢粗车 在切削加工过程中应使切削液喷嘴对准切削区 或最好采用高压冷却 喷雾冷却等冷却方式 返回 4 高温合金的切削加工 高温合金是在1000 左右条件下使用的一种工程材料 广泛应用于航天 航空 各种热处理设备 由于高温合金中含有许多高熔点合金元素Fe Ti Cr Ni V W Mo等 这些合金元素与其它合金元素构成纯度高 组织致密的奥氏体合金 而且有的元素又与非金属元素C B N等构成硬度高 比重小 熔点高的金属与非金属化合物 使其切削加工性变得很差 它的相对切削加工性 只有45号钢的5 20 1 切削特点 a 切削力大 比切削45号钢大2 3倍 b 切削温度高 比切削45号钢高50 左右 c 加工硬化严重 切削它时的加工表面和已加工表面的硬度比基体高50 100 d 刀具易磨损 切削时易粘结 扩散 氧化和沟纹磨损 2 刀具材料 a 高速钢 应选用高钒 高碳 含铝高速钢 b 硬质合金 应采用YG类硬质合金 最好采用含TaC或NbC的细颗粒和超细颗粒硬质合金 如YG8 YG6X YG10H YW4 YD15 YGRM YS2 643 813 712 726等 c 陶瓷 在切削铸造高温合金时 采用陶瓷刀具也有其独特的优越性 3 刀具几何参数 变形高温合金 如锻造 热轧 冷拔 刀具前角 0为10 左右 铸造高温合金 0为0 左右 一般不鐾负倒棱 刀具后角一般 0 10 15 粗加工时刀倾角 s为 5 10 精加工时 s O 3 主偏角 r为45 75 刀尖圆弧半径r 为0 5 2mm 粗加工时 取大值 4 切削用量 a 高速钢刀具 切削铸造高温合金切削速度Vc为3m min左右 切削变形高温合金Vc 5 10m min b 硬质合金刀具 切削变形高温合金Vc 40 60m min 切削铸造高温合金Vc 7 10m min 进给量f和切削深度 p均应大于0 1mm 以免刀具在硬化后的表面进行切削 而加剧刀具磨损 5 切削液 粗加工时 采用乳化液 极压乳化液 精加工时 采用极压乳化液或极压切削油 铰孔时 采用硫化油85 90 煤油10 15 或硫化油 或猪油 CCl4 高温合金攻丝十分困难 除适当加大底孔直径外 应采用白铅油 机械油 或氯化石蜡用煤油稀释 或用MoS2油膏 6 高温合金的钻孔 十分困难 一般应采用硬质合金钻头 如浅孔钻 整体或镶焊的硬质合金钻头 如采用高速钢钻头时 应修磨钻头的副后角 0 以减小和孔壁的摩擦 同时还应修磨钻尖 减小钻头横刃的宽度 以减小钻削时的轴向力 钻头要锋利 最好采用自动进给 钻削时 钻头不要在切削表面停留 以免加剧切削表面硬化 给下