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、散熱困難等原因,會(huì)造成刀尖處切削溫度高,切屑粘附刃口嚴(yán)重,容易產(chǎn)生積屑瘤,既加劇了刀具的磨損,又影響加工表面粗糙度。此外,由于切屑不易卷曲和折斷,也會(huì)損傷已加工表面,影響工件質(zhì)量。為提高加工效率和工件質(zhì)量,正確選擇刀具材料、車刀幾何參數(shù)和切削用量至關(guān)重要。
一、刀具材料的選擇
正確選用刀具材料是保證高效率加工不銹鋼的決定因素,根據(jù)不銹鋼的切削特點(diǎn),刀具材料應(yīng)具備足夠的強(qiáng)度、韌性、高硬度和高耐磨性,且與不銹鋼的粘附性要小。常用的刀具材料有硬質(zhì)合金和高速鋼兩種,形狀復(fù)雜的刀具主要采用高速鋼材料。高速鋼切削不銹鋼時(shí)的速度不能太高,會(huì)影響生產(chǎn)效率的提高。常用的硬質(zhì)合金材料有:鎢鈷類(YG3、YG6、YG8、YG3X、YG6X),鎢鈷鈦類(YT30、YT15、YT14、YT5),通用類(YW1、YW2)。YG類硬質(zhì)合金的韌性和導(dǎo)熱性較好,不易與切屑粘結(jié),適用于不銹鋼粗車加工;而YW類硬質(zhì)合金的硬度、耐磨性、耐熱性和抗氧化性能、韌性都較好,適合于不銹鋼精車加工。加工1Cr18Ni9Ti奧氏體不銹鋼時(shí),不宜選用YT類硬質(zhì)合金,由于不銹鋼中的Ti和YT類硬質(zhì)合金中的Ti產(chǎn)生親合作用,切屑容易把合金中的Ti帶走,造成刀具磨損加劇。
二、刀具幾何角度的選擇
1.車刀前角γ0的選擇
前角的大小決定刀刃的鋒利與強(qiáng)度,增大前角可以減小切屑的變形,從而減小切削力和切削功率,降低切削溫度,提高刀具耐用度。但是增大前角會(huì)使楔角減小,降低刀刃強(qiáng)度,造成崩刃,使刀具耐用度下降。車削不銹鋼時(shí),在不降低刀具強(qiáng)度的條件下,前角可以適當(dāng)取大一些。刀具前角大時(shí)其塑性變形小,切削力和切削熱降低,減輕加工硬化趨勢(shì),提高刀具耐用度,一般刀具前角宜取12°~20°。
2.車刀后角α0的選擇
在切削過(guò)程中,后角可以減小后刀面與切削表面的摩擦。若后角過(guò)大,則楔角減小,散熱條件惡化,刀具刃口強(qiáng)度下降,降低刀具耐用度;若后角過(guò)小,摩擦嚴(yán)重,會(huì)使刃口變鈍,增大切削力,增高切削溫度,加劇刀具磨損。在一般情況下,后角變化不大,但必須有一個(gè)合理數(shù)值,便于提高刀具的耐用度。車削不銹鋼時(shí),由于不銹鋼的彈性和塑性都比普通碳素鋼大,所以刀具后角過(guò)小會(huì)使切斷表面與車刀后角的接觸面積增大,摩擦產(chǎn)生的高溫區(qū)集中于車刀后角,加速車刀磨損,降低被加工表面的光潔度,所以車削不銹鋼時(shí)的車刀后角要比車削普通碳鋼時(shí)稍大一些。但后角過(guò)大又會(huì)降低刀刃強(qiáng)度,直接影響車刀的耐用度,因此,一般情況下車刀后角宜取6°~10°。
3.車刀主偏角Kr的選擇
當(dāng)切削深度ap和進(jìn)給量f不變時(shí),減小主偏角Kr可使散熱條件得到改善,減少刀具損壞,使刀具切入、切出平穩(wěn)。但主偏角減小又會(huì)使徑向力增大,切削時(shí)容易引起振動(dòng)。車削不銹鋼的硬化傾向性強(qiáng),易產(chǎn)生振動(dòng),振動(dòng)會(huì)使加工硬化嚴(yán)重。因此,主偏角一般宜取45°~90°。
4.車刀刃傾角λs的選擇
刃傾角可控制切屑流向,當(dāng)刃傾角λs為負(fù)值時(shí),切屑流向已加工表面;當(dāng)刃傾角λs為正值時(shí),切屑流向待加工表面。為了使切屑不劃傷已加工表面,在精加工時(shí)刃傾角λs值為正值。當(dāng)λs為正值時(shí),刀尖強(qiáng)度低并首先接觸工件,易損壞;當(dāng)λs為負(fù)值時(shí),刀尖強(qiáng)度高,耐沖擊,可避免崩壞刀尖。車削不銹鋼時(shí),一般刀具刃傾角宜取0°~20°。
三、切削用量的選擇
切削用量的大小對(duì)生產(chǎn)效率和加工質(zhì)量有很大影響,因此在確定了刀具的幾何參數(shù)以后,還要選擇合理的切削用量。在選擇切削用量時(shí),應(yīng)注意考慮以下因素:一是要根據(jù)不銹鋼及各類毛坯的硬度來(lái)選擇切削用量;二是要根據(jù)刀具材料、焊接質(zhì)量和車刀的刃磨條件選擇切削用量;三是根據(jù)零件直徑、加工余量和車床精度等選擇切削用量。同時(shí),為了抑制積屑瘤和鱗刺的產(chǎn)生,提高表面質(zhì)量,在采用硬質(zhì)合金刀具進(jìn)行加工時(shí),切削用量應(yīng)比車削一般碳鋼類工件稍低,特別是切削速度不宜過(guò)高(vc=50~80m/min);切削深度ap不宜過(guò)小,以避免切削刃和刀尖劃過(guò)硬化層,ap=0.4~4mm。因此,進(jìn)給量f對(duì)刀具耐用度的影響不如切削速度大,但會(huì)影響斷屑和排屑,拉傷、擦傷工件表面,影響加工的表面質(zhì)量,進(jìn)給量一般取f=0.1~0.5mm/r。
(作者單位:山東理工大學(xué),淄博市技師學(xué)院)