1 切削过程中的难点及原因分析.doc

1 切削过程中的难点及原因分析在零件试生产时，我们按车削普通碳钢的工艺方法对3Cr13不锈钢进行了车削试验，结果是刀具磨损非常严重，生产率极低，零件表面质量达不到要求。 比较3Cr13钢与40钢、45钢等碳素结构钢的机械性能可知，3Cr13钢的强度比40钢和45钢高，它是一种强度高、塑性好的中碳马氏体不锈钢。由于切削时加工硬化严重，切削抗力大，切削温度高，导致刀具磨损严重，磨刀次数增多，增加了停机时间和机床调整时间，降低了生产率。同时又容易粘刀，产生积屑瘤，引起工件尺寸的变化并影响表面粗糙度，而且切屑不易卷曲和折断，易损伤工件已加工表面，影响零件质量。所以，不能用切削45钢的工艺来切削3Cr13,也不能把通用车床上的加工方法照搬到自动车床上来。因为一般自动车床装刀较少，要求最好一次走刀就能使被加工表面达到要求的尺寸和表面粗糙度，以保证较高的生产率。 2 主要技术措施1. 通过热处理，改变材料的硬度 马氏体不锈钢在热处理后的不同硬度，对车削加工的影响很大。表1是用YW2材料的车刀对热处理后不同硬度的3Cr13钢的车削情况。可见，退火状0.10.10.1态的马氏体不锈钢虽然硬度低，但车削性能差，这是因为材料塑性和韧性大，组织不均匀，粘附，熔着性强，切削过程易产生刀瘤，不易获得较好的表面质量。而调质处理后硬度在HRC30以下的3Cr13材料，车削加工性较好，易达到较好的表面质量。用硬度在HRC30以上的材料加工出的零件，表面质量虽然较好，但刀具易磨损。所以，在条件允许的情况下，可以在材料进厂后，先进行调质处理，硬度达到HRC25HRC30,然后再进行切削加工。表13Cr13钢材料 切削用量 刀具耐用度min 加工表面粗糙度m m/min smm/r HB240(退火) 4555 0.1 90115 Ra6.3Ra3.2 HRC2530(调质) 4555 0.1 95110 Ra3.2 HRC3538(调质) 4555 0.1 6075 Ra3.22. 刀具材料的选择 在自动车床上车削不锈钢，一般使用的硬质合金的刀具材料有：YG6、YG8、YT15、YT30、YW1、YW2等材料。 常用的高速钢刀具有：W18Cr4V、W6M05Cr4V2AL等材料。我们在切削参数相同的条件下，对几种材料的刀具进行了车削对比试验，从表2可见：采用TiC-TiCN-TiN复合涂层刀片的外圆车刀，耐用度比较高，切削速度可取高，工件表面质量好，生产率高。但是，没有这种材料的切断刀片。通过表2的对比试验，YW2硬质合金的切削性能也不错，我们选用YW2材料的刀片作为切断刀。表2 不同刀具材料切削对比试验刀具材料 刀具的几何角度 切削用量 刀具耐用度min 加工表面粗糙度m 前角 后角 主偏角Kr 刃倾角 m/min smm/r YG8 15 8 90 -10 4555 0.1 7282 Ra3.2 YT14 15 8 90 -10 4555 0.1 8095 Ra3.2 YW2 15 8 90 -10 4555 0.1 90110 Ra3.2 Tic-TiCN-TiN复合涂层刀片 12 8 90 -4 4555 0.1 128185 Ra6.3(切断用) RaRa1.63. 刀具的几何角度和结构的选取 对于良好的刀具材料，选择合理的几何角度则显得尤为重要。 1. 前角：一般车削马氏体不锈钢刀具前角取1020较为适宜。 2. 后角:一般取58较合适，最大不过10。 3. 刃倾角:一般选取为-1030。 4. 主偏角Kr应根据工件的形状、加工部位和装刀情况来选择。 5. 刃口表面粗糙度应不大于Ra0.4Ra0.2。 6. 在结构上，我们对外圆车刀采用外斜式圆弧断屑槽，靠刀尖处切屑卷曲半径大，靠外缘处切屑卷曲半径小，切屑将翻向待加工表面而折断，断屑情况好。而对切断刀，我们将副偏角控制在1o以内，这样可以改善排屑条件、延长刀具的使用寿命。4. 合理选择切削用量 切削理论认为，切削速度v对切削温度和刀具耐用度的影响最大，走刀量s次之，吃刀量t最小，而在自动车床上一次走刀加工工件的表面，其吃刀量t是由零件尺寸与材料毛坯尺寸来决定的，一般为03mm；难加工材料的切削速度往往比普通钢的切削速度低得多。 走刀量s对刀具耐用度影响不如切削速度大，但会影响断屑和排屑，拉伤、擦伤工件表面，影响加工的表面质量，一般认为吃刀深度大时，走刀量应减小，而切断的走刀量又比车外圆要小。在被加工表面粗糙度要求不高时，s选用0.1mm/r0.2mm/r。 总之，对于难加工材料，一般选用较低的切削速度、中等的走刀量。5. 选用适当的冷却润滑液 车削不锈钢用的冷却润滑液，应该具有以下几个特点： 1. 高的冷却性能，保证能带走大量的切削热。 2. 不锈钢韧性大，切削时易产生刀瘤，恶化加工表面，这就要求冷却润滑液有高的润滑性能，能起到较好的润滑作用。 3. 渗透性好，对不易被切离的切屑，能起到较好的楔裂、扩散和内润滑作用。常用的加工不锈钢的冷却润滑液有如下几种：硫化油、硫化豆油，煤油加油酸或植物油、四氯化碳加矿物油、乳化液等。 考虑到硫对机床有一定的腐蚀作用，植物油(如豆油)容易附在机床上结痂和变质，我们选用了四氯化碳与机油按重量比为1:9的混合物。其中四氧化碳渗透性好，机油的润滑性好。试验证明，这种冷却润滑液适用于表面粗糙度