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现场·经验
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不锈钢切削加工
张国平
(贵州省机电研究设计院,贵州贵阳550003)
摘要:不锈钢属于常见的难加工金属材料,因其韧性大、切削热高、导热性差、加工硬化严重等特点,使切削加
エ十分困难。本文针对不锈钢材料切削加エ的特点,简要介绍了不锈钢的种类和切削特点,以及刀具材料
刀具几何参数、切劇用量、冷却润滑液的一些基本选择方法。
关键词:不锈钢特点刀具措施
中图分类号:TG51文献标识码:A文章编号:1002-6886(2013)01-0065-04
Stainless Steel Cutting Processing
ZHANG Guoping
Abstract Stainless steel belongs to common difficult machining metal materials, because of its great toughness, cut
ting heat is high, the thermal conductivity difference, work hardening serious etc, to make machining is very difficult. In
this paper the characteristics of stainless steel material cutting processing, this paper briefly introduces the types of stain-
less steel and cutting the characteristic, as well as cutter materials, cutter geometrical parameters, cutting dosage, cooling
and lubricating fluid some basic selection method
Key words: stainless steel; characteristics; tool; measures
艺性能较差。
0引言
马氏体不锈钢:含铬量13%,有磁性,因含碳较
不锈钢是一种含铬量大于12%或含镍量大于高而具有较高的强度、硬度和耐磨性,但塑性和可焊
8%合金钢,在空气中或化学腐蚀介质中有一定的耐性较差,耐蚀性稍差,通过淬火和回火被硬化,力学
腐蚀性能,不必经过镀色等表面处理,在高温(>性能较好。
450℃)下具有较高的强度,所含的合金元素对切削
双相体不锈钢:含铬量18%~28%,含镍量
加工性影响很大,甚至很难切削。
3%~10%,其奥氏体和铁素体组织各约占一半,兼
有铁素体不锈钢和奥氏体不锈钢的特点,无室温脆
不锈钢的种类
性,具有超塑性,强度和韧性高,耐晶间腐蚀性能和
不锈钢种类很多,性能各异。常见的有五个基焊接性能好,能抵抗氯化物的侵蚀。
本种类:奥氏体不锈钢,铁素体不锈钢,马氏体不锈
沉淀硬化不锈钢:具有很好的成形性能和良好
钢,双相体不锈钢,沉淀硬化不锈钢。
的焊接性,具有超高强度和硬度,兼有良好的抗腐蚀
奥氏体不锈钢:含铬量大于18%,含镍量8%左性能和热处理简单的特点。其基体组织可以是马氏
右,并含有少量钼、钛、氮等元素,无磁性,综合性能体或者是奥氏体,取决于成分和处理过程。按组织
好,在氧化性和还原性介质中耐蚀性较好,可耐多种形态可分为马氏体沉淀硬化不锈钢,半奥氏体沉淀
介质腐蚀。
硬化不锈钢、奥氏体沉淀硬化不锈钢等三类。
铁素体不锈钢:含铬量12%~30%,有磁性。
其耐蚀性、韧性和可焊性随含铬量的增加而提高,耐
不锈钢的切削特点
氯化物腐蚀性能优于其他种类不锈钢,具有高温抗
不锈钢的切削加工性差。以45号钢的切削加
氧化性能好、热膨胀系数小等特点,但机械性能与工工性为100%进行比较,奥氏体不锈钢的切削加工
现代机械2013年第」
性为30~40%;铁素体不锈钢为45~55%;马氏体3.1金属切削刀具的选择
不锈钢为60%左右。
加工不锈钢的刀具材料应具备足够的强度、硬
2.1车削的特点
与度、初性和耐磨性。常用的刀具材料有硬质合金和
不锈钢在切削过程中加工硬化严重,塑性变形高速钢,形状复杂的刀具主要用高速钢材料制造。
大,热强度高,切削力大。而且导热性差,被切屑带。由于高速钢刀具的切削速度不能太高,因此对于批
走的热量很少,切削热主要集中在刀具刃口附近,造量较大的工件,多采用硬质合金刀具进行切削。硬
成刀具磨损快。在相同的条件下,不锈钢产生的切质合金刀具的强度、硬度、耐磨性和导热性都优于高
削温度比45号钢产生的切削温度高出200左右。速钢刀具,切削速度也较快。
不锈钢与其他金属的亲和性强,易使刀尖产生
常用的刀具材料主要有YG类和YT类硬质合
积屑瘤和后刀面产生附着物,导致刀具磨损快。并金。YG类的韧性和导热性较好,不易与切屑粘结,
且因磨刀、换刀频繁,影响生产效率。在切削过程适用于粗车和断续车削加工;YT类的硬度、耐磨性、
中,被加工表面易形成硬化层,可达切削深度的1/3耐热性和抗氧化性及初性都较好,适用于半精加工
或更大,硬度提高1.5倍以上,严重影响后续工序。及精加工。但加工奥氏体不锈钢则不宜选用YT类
刀具在已形成的加工硬化区域内切削,磨损快。由硬质合金刀具,原因是奥氏体不锈钢中的钛元素和
于不锈钢塑性和初性都比较大,切屑不易折断,既影刀具中的钛元素产生亲合作用,切屑容易把刀具中
响操作顺利进行,对已加工表面损伤也大,不易获得」的钛元素带走,造成刀具磨损加快。
较低的表面粗糙度值
AA。铣削不锈钢除端铣刀和部分立铣刀使用硬质合
2.2銑削的特点
金作铣刀刀齿材料外,其余各类铣刀均采用高速钢
铣削与车削差别在于铣削属断续切削,切削过材料,特别是钨一钼系和高钒高速钢具有良好的效
程中每个刀齿的切削深度时刻变化,容易产生振动果,其刀具耐用度也较高。
和冲击,所以切削条件比车削差。
3.2刀具几何参数的选择
由于不锈钢的粘附性及熔着性强,切屑容易粘
刀具的几何参数对于刀具的切削力、耐磨性、强
附在刀齿上,使切削条件恶化。逆铣时,刀齿先在已度以及工件的表面质量有很大影响。
经硬化的表面上滑行,增加了加工硬化的趋势;铣削
前角:前角的大小直接影响刀具的强度、耐用
时产生的冲击和振动,使刀齿易崩刃和磨损。所以,性、刀刃的锋利程度。前角大,塑性变形小,切削力
应尽可能采用顺铣法,能保证切削刃平稳切离,切屑和切削热低,加工硬化趋势小,耐用度高。若前角过
粘结接触面积小,并在高速离心力的作用下易被甩大,则刀刃强度降低,使其耐用度下降;前角过小,则
掉,避免了刀齿重新切入工件时因切屑冲击前刀面切削力增大,不容易排屑,容易形成积屑瘤。因此,
产生剥落和崩刃现象,提高刀具的耐用度。
在保证刀具强度的前提下,前角可适当取大,一般控
2.3磨削的特点
,1ー制在12°~20°之间。は部射与
不锈钢磨削时的磨削力大,磨削温度高。在高
后角:后角大,刀具的楔角小,散热条件差,切削
温、高压的作用下,磨屑会粘附在砂轮工作表面而堵刃口强度降低,刀具磨损快;后角小,与工件表面摩
塞砂轮孔隙,使磨粒失去切削作用。而磨削温度可擦严重,刃口钝化快,切削力增大,切削温度增高,刀
达1000~1500℃,使工件表面容易烧伤,深度有具