《数控加工工艺》课件第8章

8.1概述8.2

改善金属切削性的有效途径8.3典型难切削材料的数控加工工艺第８章难切削材料的数控加工8.1.1材料切削加工性难切削材料是指难以进行切削加工的材料，即切削加工性差的材料。材料的切削加工性（Machinability）是指对某种材料进行切削加工的难易程度。材料的切削加工性除了与材料本身的性质(如物理、力学性能等)有关之外，还与零件的技术条件和加工条件密切相关。例如，同一种材料但结构、尺寸不同的零件，其加工性也有着很大的差异，特大、特小的零件、弱刚性零件或形状特别复杂的零件都比较难加工。8.1概述用某种性能较差的刀具加工高硬度、高强度材料时,会显得很困难，甚至根本不能加工，如换一种性能好的刀具，则能使加工顺利进行；在普通机床上使用通用夹具加工某一零件非常困难，如改用专门机床和专用夹具，采用新型的极压切削液，则可以使加工变得简单。选用合理的切削用量，也可以使加工进行得顺利一些。生产批量对加工性也有影响。在相同条件下，加工同一材料的零件，批量小时各种问题比较容易解决；批量大时对生产率有更高的要求，加工难度就会增大。加工性好坏的概念具有相对性。某种材料的加工性是相对于另一种材料而言的。一般以中碳结构钢45钢的切削加工性为基准。8.1.2衡量切削加工性的指标

1.刀具耐用度T或一定耐用度下的切削速度vT显然，在相同的切削条件下加工不同材料，若加工的是刀具耐用度T较长或一定耐用度下切削速度vT较高的材料，则其加工性较好；反之，其加工性较差。例如，用YT15车刀加工45钢，T＝60min，加工30CrMnSiA钢，T＝20min,则30CrMnSiA钢的加工性次于45钢。经常用某一材料的vT与基准材料的vT

(j）的比值来作为某一材料的相对加工性(Kr),即(8-1)式中：T、vT或Kr是最常用的加工性指标。

2.切削力在相同切削条件下，凡是切削力大、切削温度高的材料都较难加工，即切削加工性差；反之，切削加工性好。表8－2为几种高强度钢与45钢的切削力对比。

3.加工表面质量零件在精加工时，常以加工表面质量作为切削加工性的指标。凡是容易获得好的已加工表面质量的材料，其切削加工性较好；反之，则较差。4.切屑控制或断屑能力在数控机床、加工中心或现代制造系统中，高速切削塑性材料常以切屑控制或断屑的难易作为切削加工性的指标。凡是容易切屑控制或容易断屑的材料，其切削加工性较好；反之，则较差。以上是常用的切削加工性指标。国外还有用零件的加工费用或加工工时作为切削加工性的综合指标。显然，加工工时短的材料和零件，其切削加工性较好；反之，则较差。8.1.3难切削材料的种类根据材料的物理、力学性能，难加工材料有以下几种类型：

(1)高硬度、脆性大的材料,淬硬钢、冷硬与合金耐磨铸铁、工程陶瓷、复合材料、工业搪瓷、石材等属此类。

(2)高塑性材料,伸长率δ>50％，如纯铁、纯镍、纯铝、紫铜等。

(3)高强度材料,包括高强度钢和超高强度钢。

(4)加工硬化严重的材料,如不锈钢、高锰钢、高温合金、钛合金等。

(5)化学活性大的材料,如钛合金、镍及其合金、锆及其合金、钴及其合金。

(6)导热性差的材料,如不锈钢、高温合金、钛合金、Ni-Ti形状记忆合金。

(7)高熔点材料,熔点高于1700℃的钨、钼、钽、铌、锆及其合金均属此类。此外，也可根据切削加工时的特点来进行分类，如切削力大的材料、切削温度高的材料、刀具耐用度低的材料、加工表面粗糙的材料、切屑难于处理的材料等等。8.1.4难切削材料的切削加工特点难切削材料的切削加工特点如下：

(1)刀具耐用度低。

(2)切削力大。

(3)切削温度高。

(4)加工表面粗糙，精度不易达到要求。(5)切屑难于处理。难加工材料的上述切削加工特点除与材料本身性能特点关系密切外，不同的切削条件也对它们有影响，即切削加工条件(刀具材料、刀具几何参数、切削用量、切削液、机床、夹具及工艺系统刚度等)和加工方式也对切削加工的难易有影响。表8-3给出了不同加工方式对切削加工难易程度的影响。不难看出，自由容屑的加工方式(如车削)切削加工较容易，封闭容屑的加工方式(如拉削)困难，半封闭容屑的加工方式(钻、铣、镗等)居中。8.2改善金属切削性的有效途径8.2.1改善材料本身的切削加工性通过改善材料本身的切削加工性，既能改善切削加工性，又能保证材料的力学性能和零件的使用要求。

1.采取适当的热处理方法采用不同的热处理工艺，可得到不同的金相组织。这样，材料的力学、物理性能及其加工性将会发生很大的改变。低碳钢的塑性很大，加工性较差，可进行冷拔或正火以降低塑性，提高硬度，使切削加工性得到改善。马氏体不锈钢也经常进行调质处理，以降低塑性，减小已加工表面粗糙度，使其较易加工。热轧状态的中碳钢其组织常不均匀，有时表面硬化严重，经过正火可使其组织均匀，从而改善切削加工性，必要时，中碳钢零件也可在退火后进行加工。高碳钢和工具钢零件，由于其硬度较高，且有较多的网状、片状渗碳体组织，故切削加工较难。若经过球化退火，可以降低它的硬度，并得到球状渗碳体，从而能够改善其切削加工性。高强度钢在退火、正火状态下，切削加工并不太困难，粗加工多在这时进行；经过调质，高强度钢的硬度、强度大为提高，变得难加工，此时可进行精加工或半精加工。

2.改变材料的化学成分在钢中适当添加一些元素，如S、Pb、Ca等，其加工性可得到显著改善。这种钢叫“易切钢”。易切钢的良好加工性主要表现在：刀具耐用度高，切削力小，容易断屑，已加工表面质量好。如含硫的不锈钢0Cr12Ni12Mo+S有着很好的切削加工性。8.2.2合理选用刀具材料刀具材料对切削加工影响极大。切削难加工材料，必须尽可能采用高性能的刀具材料。在选用刀具时，必须注意刀具材料与被加工材料在力学性能、物理性能和化学性能之间的合理匹配。目前，高速钢和硬质合金是难加工材料切削中用得最多的两种刀具材料。高速钢刀具的切削性能(耐磨性、耐热性等)不如硬质合金，切削效率较低，但是它的可加工性好，能够用于制造各种刀具，包括钻头、拉刀、齿轮刀具、螺纹刀具等复杂刀具，故在难加工材料切削中，高速钢刀具的使用量约占一半,硬质合金刀具占其余一半。陶瓷刀具材料及超硬刀具材料(立方氮化硼、金刚石)只在局部范围内得到应用。

(1)在切削常见的难加工材料(如高强度钢、奥氏体不锈钢、高温合金和钛合金)时，应当合理选用不同牌号的高性能高速钢。对于高性能高速钢，主要考虑高速钢的力学性能和刃磨性能。在粗加工或断续切削条件下，应选用抗弯强度与冲击韧度较高的高性能高速钢；精加工时，主要考虑其耐磨性。工艺系统刚性差，选用高速钢的牌号与粗加工时相同；反之，工艺系统刚性好，与精加工时相同。刃形复杂的刀具应选用刃磨性能较好的低钒高钴或低钒含铝高速钢；刃形简单的刀具可选用刃磨性能差的高钒高速钢。

(2)粉末冶金高速钢的抗弯强度与韧性高、耐用度较高，它适用于制造承受冲击载荷的刀具，如铣刀、插齿刀、刨刀以及小截面、薄刃刀具。国内典型牌号有FW12Cr4V5Co5(FT15)、W6Mo5Cr4V2(GF2)、5Mo5Cr4V3Co9(GF3)、W18Cr4V(PT1)和W12Mo3Cr4V3N(PVN)。这些刀具的力学性能和切削性能俱佳，在加工高强度钢、高温合金、钛合金和其它难加工材料中，可以发挥其优越性。

(3)涂层高速钢在高速钢刀具中占有一定比重。它对难加工材料的切削能发挥重要作用，涂层高速钢刀具可用于车刀、铣刀、钻头、铰刀、丝锥、拉刀、齿轮滚刀和插齿刀。在美国、日本、德国，近一半的齿轮加工刀具采用涂层，目前国内涂层高速钢刀具的应用尚不够广泛。

(4)硬质合金切削淬硬钢或硬度更高的难加工材料时非常有用，能使切削加工效率出现飞跃。

(5)金刚石、立方氮化硼的韧性和强度比较不足，故应用范围多限于上述加工材料的精加工。在加工方式方面，多用于车刀、铣刀及个别的钻削、铰削。8.2.3合理使用切削液在难加工材料的切削过程中，由于切削力较大，切削温度较高，刀具磨损较快，因此使用合适的切削液尤为必要。切削液具有冷却作用和润滑作用，能够有效地降低切削区刀具表面和工件表面的温度，改善刀具与切屑、工件表面之间的摩擦状态，从而减小刀具磨损，并提高已加工表面质量。当然，切削液应能防锈，且要求不污染环境、对人体无害。在难加工材料切削加工中，合成切削液将发挥重要作用。8.3典型难切削材料的数控加工工艺8.3.1高强度钢和超高强度钢的加工高强度钢一般为低合金结构钢，常用的高强度钢有40Cr、40CrNi、20CrMnTi、30CrMnSi、40CrNiMo等，常用于机器中的关键承载零件，如高压鼓风机叶片，重要的齿轮与螺栓，发动机的曲轴、连杆和花键轴，火炮的炮管和某些炮弹的弹体等零件。超高强度钢的加工难度高于高强度钢，常见的有5CrMnSiA、40CrNi2Mo、4Cr5MoVSi、00Ni18Co8Mo5TiAl及1Cr12Mn5Ni4Mo3Al等。超高强度钢用于制造机器中更关键的零件，如飞机的大梁、飞机发动机曲轴和起落架等。

1.高强度钢和超高强度钢的切削加工特点其粗加工一般在调质前进行，而精加工、半精加工及部分粗加工则在调质后进行。经过调质处理，虽可获得较高或很高的强度，但硬度在35～50HRC之间，加工难度较大，主要表现为以下几点。

(1)切削力大。如车削4Cr5MoVSi(调质)，其主切削力比45钢(正火)约提高50％～80％。

(2)切削温度高。如38CrNi3MoVA的切削温度约比45钢高出100℃。

(3)刀具磨损快和刀具耐用度低。

(4)断屑困难。在加工高强度钢、超高强度钢时，必须注意解决断屑问题。

2.切削高强度钢和超高强度钢的有效途径

(1)采用先进、适用的刀具材料。加工高强度钢、超高强度钢的刀具材料应具有更高的硬度和更好的耐磨性，并应根据粗、精加工等条件具有较好的韧性和强度。值得说明的是：高强度钢、超高强度钢是铁基金属，不能用金刚石刀具进行切削。除金刚石外，其它各类先进刀具材料都能在加工中发挥作用。使用高性能高速钢切削30CrMnSiA时，501加工零件的件数约为W18Cr4V的3.2倍；若用硬质合金刀具，则应尽量采用新型的高性能硬质合金，它们的切削效果将优于普通硬质合金；陶瓷刀具材料在切削高强度钢、超高强度钢中主要用于车削和平面铣削的精加工和半精加工，但必须采用Al2O3基陶瓷；采用CBN刀具进行精加工，切削效果显著，但一般仅用于车刀、镗刀及面铣刀。

(2)选用合理的刀具几何参数。加工高强度钢、超高强度钢时，刀具几何参数的选择原则与加工一般钢料时基本相同，但必须加强刀具的切削刃和刀尖部分，方可保证刀具保持一定的耐用度。例如，前角应适当减小，需在刃区鐾出负倒棱，刀尖圆弧半径要适当加大。一般在车削高强度钢时，硬质合金刀具前角γo可选为4°～6°；车削超高强度钢时，可选为－2°～－4°；高速钢刀具的前角可选为8°～12°。倒棱前角γo1＝－5°～－15°，倒棱宽度br＝(0.5～1)f。当倒棱宽度不超过进给量f的大小时，既可明显地加强切削刃，又不致过分加大切削力。刀尖圆弧半径应比加工一般钢材时略大，以加强刀尖。精加工时，可取rε＝0.5～0.8mm；粗加工时，可取rε＝1～2mm。其它刀具几何参数（后角αo、主偏角κr、副偏角κr′、刃倾角λs）的选择原则和具体数值均与加工一般钢材时相同。

(3)选用合理的切削用量。在加工高强度钢、超高强度钢时，切削深度、进给量和切削速度的制定原则与加工一般钢材时基本相同。唯有切削速度必须降低，方能保证必要的刀具耐用度。以加工45(正火)钢的切削速度为基准，若保持刀具耐用度不变，则加工高强度钢时，切削速度应降低约50％,加工超高强度钢时，应降低约70％。8.3.2高锰钢的加工锰(Mn)含量约在11％～18％的钢称为高锰钢。常见的有ZGMn13、70Mn15Cr2Al3WMoV2、1Cr14Mn14Ni、6Mn18Al5Si2Ti等。高锰钢通常用于工程中承受较大冲击或压力的耐磨零部件，如铁道上的道岔、碎石机上的碎石板、挖掘机上的铲斗、车辆履带等。高锰钢硬度只有210~286HBS，而且它的屈服点σs较低，只有σb的40％，有非常高的塑性和韧性。但是，当它加工时硬化现象严重，其硬度可达450～550HBW。

1.高锰钢的切削加工特点

(1)加工硬化严重。高锰钢在切削过程中，硬度可从200HBS提高到500HBW以上，硬化层深度达0.1～0.3mm。这样，加剧了刀具磨损，也给后续工序的切削加工带来了很大困难。这是高锰钢的典型性能特点。

(2)切削力大。切削ZGMn13时的切削力约比45钢增大了60％左右。

(3)切削温度高。当切削速度vc在50

m／min以下时，高锰钢的切削温度比45钢高200～250℃；vc进一步提高，温差减小，约在100～200℃之间。

(4)断屑困难。高锰钢的韧性约是45钢的8倍，切屑不易折断。

(5)加工精度不易保证。高锰钢的线膨胀系数较大，精加工时必须待工件冷却至室温后再进行。

2.切削高锰钢的有效途径

(1)进行适当的热处理，改善高锰钢的切削加工性。加工前对高锰钢进行高温回火（600～650℃，保温2小时后冷却），然后进行切削加工。零件使用前，再对其进行淬火使其重新变为单一的奥氏体组织。

(2)选择合适的刀具材料。切削高锰钢时应选用红硬性高、耐磨性好，并有较高强度、韧性和导热系数的刀具材料。精加工时用硬度较高的YW3、726等，粗加工时用抗弯强度较高的813、798、767等。用涂层刀片CN25切削高锰钢效果也不错，CBN超硬刀具的切削效果更佳。

(3)选择合理的刀具几何参数。切削高锰钢时，为减小加工硬化，切削刃应锋利，前角拟应选较大值；但为增强刃口并改善散热条件，前角又不宜过大。使用硬质合金刀具时，γo＝－3°～3°，br1＝0.2～0.8mm，γo1＝－5°～－10°,后角可取大些，常取αo＝8°～12°,κr＝45°，κr′＝10°～20°。使用陶瓷刀具时，γo＝－5°～－10°，br1＝0.2mm，γo1＝－20°，αo＝5°～10°，κr＝45°～60°，λs＝－5°～－10°。半精加工时rε=0.5～1.5mm，精加工时rε＝0.2～0.5mm。用硬质合金钻削高锰钢时，可用修磨横刃来改善钻头的切削性能。

(4)合理选择切削用量。切削速度不宜高,用硬质合金刀具时，vc＝20～40m／min。为减小加工硬化对刀具的影响，进给量和切削深度均不宜过小，常取f＝0.2～0.8mm／r，粗车时ap＝3～6mm，半精车时ap＝1～3mm。

(5)采用加热切削。加热切削应用于高锰钢的切削加工，可取得较满意的效果。8.3.3不锈钢的加工不锈钢按其组织结构可分为：

(1)铁素体不锈钢,常见的有0Cr13Al、00Cr12、1Cr17、1Cr17Mo等。

(2)马氏体不锈钢,如1Cr12、1Cr13、1Cr13Mo、2Cr13、3Cr13、1Cr17Ni2等。

(3)奥氏体不锈钢,典型的有1Cr17Mn6Ni5N、1Cr18Ni9Ti、Y1Cr18Ni9、0Cr19Ni9、0Cr18Ni16Mo5、0Cr18ni13Si4。

(4)奥氏体—铁素体不锈钢(这类钢与奥氏体不锈钢相似，仅强度高于奥氏体不锈钢，有磁性)，常见材料有Cr26Ni5Mo2、1Cr21Ni5Ti等。

(5)沉淀硬化不锈钢，如Cr17Ni4Cu4Nb、1Cr17Ni7Al等。

1.不锈钢切削加工特点

(1)切削变形大。这类材料大多塑性很大，有的伸长率δ≥40％，合金中奥氏体固溶体晶格的滑移系数多，塑性变形大，切削变形系数大。

(2)加工硬化倾向大。切削后，不锈钢硬化程度可达240％～320％，硬化层深度可达切削深度的1／3。

(3)切削力大。如在500℃时，45钢的σb只有68MPa，而1Cr18Ni9Ti仍为500MPa。

(4)切削温度高。切削温度比切45钢高得多，有时竟高达1000℃。

(5)刀具易磨损。切削加工时产生的严重的加工硬化及合金中的各种硬质化合物等都极易造成刀具的磨料磨损；工件材料与刀具材料组元成分相近，因亲和作用易产生粘结，进而造成刀具的粘结磨损；切削温度高时，刀具材料中的钨(W)、钴(Co)、钛(Ti)等元素易向工件和切屑中扩散，造成扩散磨损，周围介质中的氢(H)、氧(O)、氮(N)等元素易使刀具表面生成相间的脆性相，使刀具表面产生裂纹，导致局部剥落、崩刃。

(6)表面质量和精度不易保证。切削不锈钢时易产生积屑瘤。实验表明，选用高性能硬质合金及陶瓷材料，在vc＞100m／min时才能获得较理想的表面粗糙度。另外，只有在保证切削刃锋利、切削用量优化组合、使用性能好的切削液并用喷雾冷却法，在刚度较高机床上加工不锈钢材料时，才能获得表面质量好、精度较高的工件。

2.不锈钢的车削加工不锈钢材料的车削加工在其全部切削加工中所占比例最大，要有效完成车削加工，应采取以下措施。

(1)正确选择刀具材料。必须选用红硬性高、抗弯强度高、耐磨、导热性好、抗粘结、抗扩散和抗氧化磨损性好的刀具材料。在不锈钢车削中，常选用YG类及含Ta(Nb)C的YG类硬质合金，以减少与工件材料中钛(Ti)元素的亲和作用，从而减小刀具的粘结磨损和扩散磨损。长期以来，用YG8加工不锈钢和高温合金的成功经验已很丰富，近年来，已采用YM051(YH1)、YM052(YH2)、YD15(YGRM)、712、

726、643(643M)、813等新牌号硬质合金加工不锈钢，也取得了十分显著的效果。

(2)刀具合理几何参数的选择。刀具几何参数的选择十分重要，包括以下几个方面的内容。①前角和卷屑槽的选择。应在保证切削刃强度的前提下，尽量选用较大的前角，其值随材料热处理状态及工件刚度而异。车削不锈钢时，通常推荐的前角值为：粗加工时，γo＝10°～15°；半精加工时，γo＝15°～20°；精加工时，γo=20°~30°。为了防止加大前角削弱刃口强度，可采用如图8-1所示的卷屑槽。其优点在于卷屑槽弧面上各处前角不同，前端A点处γo最大，向后依次减小。此时前角γo与卷屑槽宽度b、槽弧半径rBn有下列关系：(8-2)表8-4、表8-5、表8-6分别给出了YG8车刀、镗刀及切断刀切削不锈钢时卷屑槽各参数的尺寸。图8-1切削不锈钢时的卷屑槽表8-4~表8-6中，如刀具材料脆性较大时，γo值可小些；精加工时，卷屑槽参数应小些。②后角的选择。应取较大的后角，如用YG8车削1Cr18Ni9Ti时，合理的后角值αopt＝10°。但生产中，考虑到车削不锈钢时前角γo值已取得较大，故后角值常取为6°左右，粗加工αo＝4°～6°，精加工及半精加工时αo＞１6°。③主偏角κr及副偏角κr′和刀尖圆弧半径rε的选择。在机床刚度允许的条件下，应尽量取较小的主偏角κr值，常取κr＝45°～75°；如机床刚度不足，可适当加大。副偏角r′＝8°～15°，刀尖圆弧半径rε常取0.5mm。④刃倾角λs的选择。连续车削不锈钢时，λs＝－2°～－6°；断续车削时λs＝－5°～－15°。生产实践中，采用如图8-2所示的双刃倾角车刀切削不锈钢，可取得良好的断屑效果，此时λs1＝0°～2°，λs2＝20°，lλs

＝1／3ap，既增强了刀尖强度和散热性能，又部分增大了切屑变形，加宽了断屑范围。车削不锈钢时刀具的几何参数参见表8-7。图8-2双刃倾角断屑车刀

(3)切削用量的合理确定。生产中，选择切削用量的原则是：首先选取尽可能大的切削深度ap，然后根据机床动力和刚度、刀具强度及加工表面粗糙度等约束条件，选取较大的进给量f，最后再确定合适的切削速度vc。①切削深度ap的选择。当加工余量小于6mm，粗车时可一次车出；加工余量大于6mm，第一次可切去加工余量的2／3～3／4，第二次切去剩余余量。半精车时，取ap=0.3～0.5mm，但必须使ap大于加工硬化层深度。②进给量f的选择。在ap选定后，在工艺系统刚度允许的条件下，粗加工可取f＝0.8～1.2mm／r，半精加工f=0.4～0.8mm／r，精加工f＜0.4mm／r。③切削速度vc的选择。切削不锈钢时，无论有无积屑瘤产生，都必须设法避免振动的产生。切削刃不锋利、后面VB较大、ap和f过小、在加工硬化层中切削等都可能引起振动。实践证明，车削含Cr12％～19％、Ni8％～10％奥氏体不锈钢时，在vc＝50～80m／min、f＝0.5mm／r时振动最大。表8-8、表8-9分别给出了车(镗)削不锈钢时切削用量参考值。

(4)选用性能好的切削液。粗车不锈钢常使用乳化液(铁素体不锈钢可干切)，精车用硫化油添加四氯化碳、煤油添加油酸或植物油。切削液必须充分浇注。3.不锈钢的铣削加工

(1)刀具材料的选择。除端铣刀和部分立铣刀可用硬质合金(YG8、YW2、813、798、YTM30、YTS25)外，铣削不锈钢时通常选用普通高速钢作铣刀，特别是钼系、高钴、高钒高速钢。

(2)刀具几何参数的选择。铣削不锈钢材料时，切削刃既要锋利又要能承受冲击，容屑槽尺寸要大，为此可采用大螺旋角铣刀(圆柱铣刀、立铣刀)。如用W18Cr4V圆柱铣刀铣GH37，螺旋角β从20°增加到45°，刀具耐用度几乎提高了4倍，但β不宜再大，特别是立铣刀以β≤35°为宜，以免削弱刀齿。采用波形刃立铣刀加工不锈钢管或薄壁件时，切削轻快、振动小、切屑易碎、工件不变形。用硬质合金立铣刀高速铣削不锈钢、可转位端铣刀铣削1Cr18Ni9Ti，都可取得良好效果。

(3)铣削用量的选择。表8-10给出了高速钢铣刀铣削不锈钢的铣削用量参考值。硬质合金铣刀铣削不锈钢时，按牌号不同，切削速度vc＝70～250m／min，进给速度vf＝37.5～150mm／min。

4.不锈钢的钻削加工在不锈钢材料上钻孔时，钻削扭矩和轴向力大，不易断屑且排屑困难，钻头刚性差，易产生振动。最好选用超硬高速钢或超细晶粒硬质合金、钢结硬质合金作钻头。此外，还可改进现有钻头结构或使用专用特殊结构钻头。

(1)钻头结构改进措施。①缩短钻头长度。在条件允许的情况下，尽量用短型钻头，其工作部分长度可小于6d0(d0为钻头直径)。②增加钻心厚度dc。一般麻花钻钻心厚度dc≈(0.125～0.2)d0，钻削时可加至：

d0＜5mm时，dc＝0.4d0；

d0＝6～10mm时，dc＝0.3d0；

d0＞10mm时，dc＝0.25d0。这样可使钻头的耐用度提高几十倍。③增大倒锥量。标准钻头倒锥量为0.03～0.10mm／100m，钻此类材料时可加至：

d0=3～6mm，倒锥量为0.06～0.12mm／100mm；

d0=7～18mm，倒锥量为0.1～0.15mm／100mm。④螺旋角β加大到35°～40°，刃沟与刃背比可取为1.5～4。除上述措施外，还可采用修磨横刃、双重顶角，开分屑槽等。

(2)采用不锈钢群钻(图8-3所示)、不锈钢断屑钻头（图8-4所示）、S型硬质合金钻头及四刃带钻头等。图8-3不锈钢群钻图8-4不锈钢断屑钻头用不锈钢断屑钻头加工马氏体不锈钢2Cr13时，只需磨出E—E处断屑槽，而加工1Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢时，还需加开A—A处断屑槽，具体参数及适用的切削用量范围见表8-11。

S型硬质合金钻头，瑞典Sandvik公司称Delta钻头，日本井田株式会社称Diget钻头，现有规格10～30mm。其特点是：无横刃，可减小轴向力50％；钻心处前角为正值，刃口锋利；钻心厚度增大，提高了钻头刚性；有两个喷切削液孔；圆弧形切削刃及排屑槽分布合理，便于断屑成小块，以利于排出。该钻头在合理的排屑槽与尺寸参数的配合下，加大了截面惯性矩，提高了钻头的强度和刚性。它的加工精度为IT9级，Ra值达1～2μm，钻削时钻头中心与机床主轴同轴度误差应在0.03mm内，由于切速高，应充分冷却以利于散热。(3)钻削用量。钻削奥氏体不锈钢的钻削用量参见表8-12。

5.不锈钢的铰削加工

(1)铰刀材料。不锈钢铰刀常采用含Co、Al超硬高速钢材料，近年来也在用YG类细晶粒硬质合金作切削部分的刀齿材料，刀体用CrWMn或9SiCr制造。

(2)铰刀直径公差的选取。为避免铰后孔缩及退刀时留下纵向刀痕，应按工件孔公差百分数计算铰刀公差，如表8-13所示。

(3)铰刀的几何参数。铰削不锈钢时，前角γo＝8°～12°为宜(直径小时取大值，高速钢铰刀也取大值),后角αo=8°～12°，主偏角κr＝15°～30°；铰通孔时λs＝10°～15°。

(4)铰削用量。铰削不锈钢，如用高速钢铰刀，vc＜3

m／min；用硬质合金铰刀(铰1Cr18Ni9Ti)，vc＜12

m／min，铰削未调质的2Cr13马氏体不锈钢，vc＞12

m／min。进给量f可参考表8-14选取。表8-14不锈钢铰孔进给量f

(5)认真、随时观察铰削过程。正常切屑应为箔卷状或短螺卷状。如切屑呈粉末状或呈小块状，说明切削不均匀；如切屑呈针状、碎片状，说明铰刀已钝化，必须刃磨；如切屑呈条弹簧状，说明余量太大。此外，还要看切屑是否粘结刀刃、排屑是否正常等，否则将影响铰孔质量和精度。

6.不锈钢的攻丝在不锈钢材料上攻螺纹比在普通钢材上要困难得多，丝锥经常被“咬死”在螺孔中，出现崩齿或折断。因此在不锈钢材料上攻螺纹时，必须注意以下几点。

(1)加大螺纹底孔直径。在不锈钢材料上攻螺纹，底孔直径应比加工普通钢材时大一些，生产中可按表8-15选取。②螺纹长度lw>3d0时，应减去表中值后再乘系数0.9。

(2)丝锥材料的选取同钻头材料。

(3)成套丝锥的切削负荷分配。加工不锈钢的成套丝锥把数见表8-16。机用丝锥可以减少每套的丝锥把数，近年也有采用单锥的，如齿形角修正的渐成丝锥(或称修正齿丝锥)，由于丝锥齿形角小于螺纹齿形角，因此大大减小了攻螺纹扭矩。

(4)丝锥的结构尺寸及几何参数。①外径d0

。为改善切削条件，可把末锥外径尺寸做得略小于一般丝锥。②攻不锈钢螺纹时，丝锥心部直径df及齿背宽度f为三槽丝锥：df≈0.44d0，

f＝0.34d0；四槽丝锥：df≈0.5d0，f＝0.22d0；六槽丝锥：df≈0.64d0，f＝0.14d0。③校准部分长度和倒锥量。在不锈钢材料上攻螺纹丝锥时其校准部分不能过长，否则会加剧摩擦，一般约取为(4～5)螺距。为减小摩擦，校准部分的倒锥量应适当加大。

(5)攻螺纹的切削速度。高速钢丝锥加工通孔螺纹时的切削速度可参见表8-17，硬质合金丝锥的切削速度见表8-18。8.3.4钛合金的加工钛合金具有密度小(约4.5g／cm3),强度高,能耐各种酸、碱、海水、大气介质的腐蚀等一系列优良的力学、物理性能，因此广泛地应用于航空、航天、核能、船舶、化工、石油、冶金以及医疗器械等工业中。钛合金可分为三类：

(1)α钛合金。其耐热性高于纯钛，组织稳定，抗氧化能力强，500～600℃下仍保持其强度，抗蠕变能力强，但不能进行热处理强化。牌号有TA7、TA8等。

(2)β钛合金。这种合金不经热处理就有较高强度，淬火、时效后，合金得到了进一步强化，室温强度可达1373～1668MPa，但热稳定性较差，不宜在高温下使用。牌号有TB1、TB2等。

(3)α+β钛合金。此合金组织稳定，高温变形性能好，韧性和塑性好，能通过淬火、时效使合金强化，热处理后强度可比退火状态提高50％～100％，高温强度高，可在400～500℃下长期工作，热稳定性稍逊于α钛合金。牌号有TC1、TC4等。

1.钛合金的性能特点

(1)比强度高。钛合金的密度仅为钢的60％左右，但强度却高于钢，其比强度(强度／密度)是现代工程金属材料中最高的，适于做飞行器的零部件。

(2)热强性好。如在300～350℃下，其强度为铝合金强度的3～4倍。

(3)耐腐蚀性好。钛合金比不锈钢的耐腐蚀性还好。如在19％HCI+10mg／1NaOH条件下使用的反应器导管，不锈钢只能用5个月，而钛合金可用8年之久。

(4)化学活性大。钛能与大气中的氧、氮、氢、一氧化碳、二氧化碳、氨气等发生强烈化学反应，生成硬化层或脆性层，使得脆性增大，塑性下降。

(5)导热性能差、弹性模量小。钛合金的导热系数仅为钢的1/4、弹性模量约为钢的1/2，刚性差、变形大、不宜制作细长杆和薄壁件。

2.钛合金的切削加工特点钛合金难进行切削加工表现在以下特点：

(1)钛合金的塑性小、温度高。钛合金的塑性小(尤其在加工中)，切屑为挤裂屑；其导热系数小，切削温度比相同条件下切削其它材料时高一倍以上，且温度最高处就在切削刃附近的狭小区域内。

(2)主切削力Fc小、背向力Fp大。三个切削分力中，主切削力Fc小于切45钢，而背向力Fp比切45钢要大20％左右。主切削力Fc小的原因在于切削钛合金时变形小；背向力Fp大的原因在于钛合金弹性模量小，变形回弹会造成后面压力增大。

(3)粘刀现象严重。钛的亲和力大，加之高温高压作用，切削时易产生严重的粘刀现象，造成刀具粘结磨损。值得注意的是：钛合金在微进给切削时会产生燃烧现象，必须采取防火措施。

3.钛合金的车削加工车削钛合金材料时