352100 寧德師范學(xué)院物理與電氣工程系 福建 寧德｜神會存 肖順根 賴聯(lián)鋒

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0Cr18Ni9不銹鋼的切削加工性能

352100 寧德師范學(xué)院物理與電氣工程系 福建 寧德｜神會存 肖順根 賴聯(lián)鋒

利用硬質(zhì)合金刀具，對奧氏體不銹鋼0Cr18Ni9進(jìn)行了車削加工實驗研究。討論了車削速度對刀具磨損及工件表面粗糙度的影響。實驗結(jié)果表明，隨著切削速度的增大，刀具后刀面磨損及工件表面粗糙度均減小。給出了切削速度與刀具磨損、切削速度與表面粗糙度的關(guān)系曲線。關(guān)鍵詞：0Cr18Ni9不銹鋼；切削速度；刀具磨損；表面粗糙度

奧氏體不銹鋼0Cr18Ni9具有較高的加工硬化率及較低的導(dǎo)熱系數(shù)［1］，常用來加工制作對抗腐蝕性有較高要求的機(jī)械零部件。由于具有高強(qiáng)度、高加工硬化率、低導(dǎo)熱性，奧氏體不銹鋼可加工性遠(yuǎn)不如碳鋼及低合金鋼。加工奧氏體不銹鋼時經(jīng)常遇到的問題是較差的表面質(zhì)量與較高的刀具磨損。本文對車削加工奧氏體不銹鋼0Cr18Ni9時切削速度與刀具磨損及工件表面粗糙度之間的關(guān)系進(jìn)行了實驗研究。

實驗方案

實驗加工工件材料為0Cr18Ni9奧氏體不銹鋼。實驗采用沈陽機(jī)床廠生產(chǎn)的CA6140A普通車床。試樣為棒料，長度300mm，直徑50mm。加工方式為單刃外圓切削。

車削實驗采用干式切削，所用刀具材料為涂層（TiC， TiCN，Al2O3， TiN）硬質(zhì)合金。切削速度分別取63，99，126和157m/ min。進(jìn)給量和切削深度保持不變，分別為0.23mm/轉(zhuǎn)和1.5mm。刀具磨損和刀-屑接觸長度利用立體顯微鏡在前刀面上進(jìn)行測量，工件表面粗糙度利用便攜式Mahr M2 粗糙度儀測量。刀具壽命的判別標(biāo)準(zhǔn)是后刀面磨損VB值為0.3mm。

實驗結(jié)果與討論

實驗采用切削參數(shù)如下：切削速度分別為63，99，126和157m/min，進(jìn)給量和切削深度分別為0.23mm/轉(zhuǎn)和1.5mm。

a后刀面磨損

圖1給出了切削0Cr18Ni9 奧氏體不銹鋼實驗所得后刀面磨損VB值曲線。刀具磨損隨切削速度的增大而減小。但實驗中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)切削速度達(dá)到157m/min時，刀具磨損開始增加。

圖1　后刀面磨損與切削速度的關(guān)系

切削速度小時，刀具表現(xiàn)出較差的性能。金屬切削時會產(chǎn)生大量的切削熱，由于0Cr18Ni9 不銹鋼的導(dǎo)熱系數(shù)小，加工這種材料時，切削熱不能得到及時消散。實驗觀察可得，切削速度為63m/min時，切屑與前刀面的接觸長度最長。切削速度小時，切屑流動速度慢，從而增加了切屑與前刀面的接觸時間。此時，切屑溫度高，切屑與刀具的接觸時間長，切屑到刀具的熱傳導(dǎo)會引起刀具的熱軟化。這種現(xiàn)象會降低刀具的抗磨損能力。

b表面粗糙度

圖2　表面粗糙度與切削速度的關(guān)系

三種切削速度加工所得平均表面粗糙度Ra示于圖2。隨著切削速度的增加，工件表面狀況得到改善（由表面粗糙度Ra反映出）。

實驗發(fā)現(xiàn)，表面粗糙度Ra的值也是隨著切削速度的提高而減小。眾所周知，機(jī)械加工時的切屑類型對最終的加工表面質(zhì)量有重要影響。切削速度較低時，切屑受切削熱影響較大，易在刀具上形成積屑瘤，導(dǎo)致工件表面光潔度較差，嚴(yán)重影響加工表面質(zhì)量。這也是增大切削速度有利于改善加工表面質(zhì)量的原因之一。當(dāng)切削加工高塑性材料時，這種情況更為明顯。

結(jié)論

由本文研究可得出下述結(jié)論：

用普通車床車削加工奧氏體不銹鋼0Cr18Ni9時，切削速度較小時，刀具后刀面磨損較嚴(yán)重。這是由于切削速度小時切削熱不能得到有效消散，刀具受到切削熱的嚴(yán)重影響發(fā)生熱軟化。

工件表面粗糙度Ra隨切削速度的增大而減小。這歸因于切削速度較小時積屑瘤的產(chǎn)生。切削速度較小時切屑厚度的非均勻分布表明切削力有變化，而切削力的波動也是加工表面質(zhì)量差的原因之一。

神會存（1963-），男，山東人，教授/博士，主要研究方向：數(shù)字化設(shè)計與制造。

福建省教育廳科技項目（JA14327）、寧德市科技計劃項目（20140178）、寧德師范學(xué)院校級課題（2013F28）資助。