不锈钢切削加工.pdf
《不锈钢切削加工.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《不锈钢切削加工.pdf(7页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、不锈钢切削加工不锈钢切削加工 不锈钢有哪些切削特点: 不锈钢的切削加工性比中碳钢差得多。以普通 45 号钢的切削加工性作为 100%,奥氏体不锈钢 1Cr18Ni9Ti 的相对切削加工性为 40%;铁素体不锈钢 1Cr28 为 48%;马氏体不锈钢 2Cr13 为 55%。其中,以奥氏体和奥氏体+铁素 体不锈钢的切削加工性最差。不锈钢在切削过程中有如下几方面特点: 1. 加工硬化严重:在不锈钢中,以奥氏体和奥氏体+铁素体不锈钢的加工硬 化现象最为突出。如奥氏体不锈钢硬化后的强度 sb 达 14701960MPa,而且 随sb的提高, 屈服极限ss升高; 退火状态的奥氏体不锈钢ss不超过的b30
2、% 45%,而加工硬化后达 85%95%。加工硬化层的深度可达切削深度的 1/3 或 更大;硬化层的硬度比原来的提高 1.42.2 倍。因为不锈钢的塑性大,塑性变 形时品格歪扭,强化系数很大;且奥氏体不够稳定,在切削应力的作用下,部分 奥氏体会转变为马氏体;再加上化合物杂质在切削热的作用下,易于分解呈弥散 分布,使切削加工时产生硬化层。前一次进给或前一道工序所产生的加工硬化现 象严重影响后续工序的顺利进行。 2. 切削力大:不锈钢在切削过程中塑性变形大,尤其是奥氏体不锈钢(其伸 长率超过 45 号钢的 1.5 倍以上), 使切削力增加。 同时, 不锈钢的加工硬化严重, 热强度高,进一步增大了切
3、削抗力,切屑的卷曲折断也比较困难。因此加工不锈 钢的切削力大,如车削 1Cr18Ni9Ti 的单位切削力为 2450MPa,比 45 号钢高 25%。 3. 切削温度高:切削时塑性变形及与刀具间的摩擦都很大,产生的切削热 多;加上不锈钢的导热系数约为 45 号钢的?,大量切削热都集中在切削区和 刀屑接触的界面上,散热条件差。在相同的条件下,1Cr18Ni9Ti 的切削温度 比 45 号钢高 200左右。 4. 切屑不易折断、易粘结:不锈钢的塑性、韧性都很大,车加工时切屑连 绵不断, 不仅影响操作的顺利进行, 切屑还会挤伤已加工表面。 在高温、 高压下, 不锈钢与其他金属的亲和性强,易产生粘附现
4、象,并形成积屑瘤,既加剧刀具磨 损,又会出现撕扯现象而使已加工表面恶化。含碳量较低的马氏体不锈钢的这一 特点更为明显。 5. 刀具易磨损:切削不锈钢过程中的亲和作用,使刀屑间产生粘结、扩 散,从而使刀具产生粘结磨损、扩散磨损,致使刀具前刀面产生月牙洼,切削刃 还会形成微小的剥落和缺口;加上不锈钢中的碳化物(如 TiC)微粒硬度很高,切 削时直接与刀具接触、摩擦,擦伤刀具,还有加工硬化现象,均会使刀具磨损加 剧。 线膨胀系数大:不锈钢的线膨胀系数约为碳素钢的 1.5 倍,在切削温度作用 下,工件容易产生热变形,尺寸精度较难控制。 切削不锈钢时怎样选择刀具材料: 合理选择刀具材料是保证高效率切削加
5、工不锈钢的重要条件。 根据不锈钢的 切削特点,要求刀具材料应具有耐热性好、耐磨性高、与不锈钢的亲和作用小等 特点。目前常用的刀具材料有高速钢和硬质合金。 1.高速钢的选择:高速钢主要用来制造铣刀、钻头、丝锥、拉刀等复杂多刃 刀具。普通高速钢 W18Cr4V 使用时刀具耐用度很低已不符合需要,采用新型高 速钢刀具切削不锈钢可获得较好的效果。 在相同的车削条件下,用 W18Cr4V 和 95w18Cr4V 两种材料的刀具加工 1Cr17Ni2 工件, 刀具刃磨一次加工的件数分别为 23 件和 12 件, 用 95w18Cr4V 的刀具耐用度提高了几倍。这是由于提高了钢的含碳量,从而增加了钢中碳化物
6、 含量,常温硬度提高 2HRC 红硬性更好,600时由 W18Cr4V 的 HRC48.5 上升 到 HRC5152,耐磨性比 W18Cr4V 提高 23 倍。 应用高钒高速钢W12Cr4V4Mo制作型面铣刀加工1Cr17Ni2可以获得较高的 刀具耐用度。因为含钒量增加,可在钢中形成硬度很高的 VC,细小的 VC 存在 于晶介,可以阻止晶粒长大,提高钢的耐磨性;W12Cr4V4Mo 的红硬性很好, 600时硬度可达 HRC51.7,因此适合于制作切削不锈钢的各种复杂刀具。但其 强度(sb=3140 MPa)及冲击韧性(ak=2.5 J/cm3)略低于 W18Cr4V,使用时要稍加注 意。 随着
7、刀具制作技术的不断发展,对于批量大的工件,采用硬质合金多刃、复 杂刀具进行切削加工效果会更好。 2.硬质合金的选择:YG 类硬质合金的韧性较好,可采用较大的前角,刀刃 也可以磨得锋利些,使切削轻快,且切屑与刀具不易产生粘结,较适于加工不锈 钢。特别是在振动的粗车和断续切削时,YG 类合金的这一优点更为重要。另外, YG 类合金的导热性较好,其导热系数比高速钢高将近两倍,比 YT 类合金高一 倍。因此 YG 类合金在不锈钢切削中应用较多,特别是在粗车刀、切断刀、扩孔 钻及铰刀等制造中应用更为广泛。 较长时期以来,一般都采用 YG6、YG8、YG8N、YW1、YW2 等普通牌号 的硬质合金作为切削
8、不锈钢的刀具材料,但均不能获得较理想的效果;采用新牌 号硬质合金如 813、758、767、640、712、798、YM051、YM052、YM10、YS2T、 YD15 等,切削不锈钢可获得较好的效果。而用 813 牌号硬质合金刀具切削奥氏 体不锈钢效果很好,因为 813 合金既具有较高的硬度(HRA91)、强度 (sb=1570MPa),又具有良好的高温韧性、抗氧化性、抗粘结性,其组织致密耐磨 性好。 切削不锈钢时怎样选择刀具几何参数? 前角 g0:不锈钢的硬度、强度并不高,但其塑性、韧性都较好,热强性高, 切削时切屑不易被切离。在保证刀具有足够强度的前提下,应选用较大的前角, 这样不仅能
9、够减小被切削金属的塑性变形,而且可以降低切削力和切削温度,同 时使硬化层深度减小。 车削各种不锈钢的前角大致为 1230。对马氏体不锈钢(如 2Cr13),前角 可取较大值;对奥氏体和奥氏体+铁素体不锈钢,前角应取较小值;对未经调质 处理或调质后硬度较低的不锈钢,可取较大前角;直径较小或薄壁工件,宜采用 较大的前角。 高速钢铣刀取 gn=1020,硬质合金铣刀取 gn=510;铰刀一般取 g0=812;丝锥一般取 g0=1520(机用)或 g0=20(手用)。 2.后角 a0:加大后角能减小后刀面与加工表面的摩擦,但会使切削刃的强度 和散热能力降低。 后角的合理值取决于切削厚度, 切削厚度小时
10、, 宜选较大后角。 不锈钢车刀或镗刀通常取 a0=1020(精加工)或 a0=610(粗加工); 高速 钢端铣刀取 a0=1020, 立铣刀取 a0=1520; 硬度合金端铣刀取 a0=510, 立铣刀取 a0=1216;铰刀和丝锥取 a0=812。 主偏角 kr、副偏角 kr,和 re:减小主偏角可增加刀刃工作长度,有利于散 热,但在切削过程中使径向力加大,容易产生振动,常取 kr=4575,若机床 刚性不足,可适当加大。副偏角常取 kr=815。为了加强刀尖,一般应磨出 e=0.51.0 mm 的刀尖圆弧。 刃倾角 ls:为了增加刀尖强度,刃倾角一般取 ls=-8-3,断续切削时取较 大值
11、 ls=-15-5。 生产实践中,为了加大切屑变形,提高刀尖强度与散热能力,采用双刃倾角 车刀,取得了良好的断屑效果,也加宽了断屑范围,如图 1 所示。第一刃倾角 ls10, 第二刃倾角在接近刀尖部位, ls2-20, 第二刃倾角的刀刃长度 lls2。 ap/3。 当双刃倾角车刀的 g0=20、a0=68、kr=90或 75、倒棱前角 g01=-10、 re=0.150.2 mm 时,在 Vc=80100 m/min、f=0.20.3 mm/r、ap=415 mm 的 条件下切削,断屑效果良好,刀具耐用度高。 要求刀具前后刀面的表面粗糙度值小, 刀具磨钝标锥 VB 为加工一般材料的 1/2。
12、切削不锈钢时怎样选择刀具断(卷)屑槽和刃口形式? 切削不锈钢时还应选择合适的刀具断(卷)屑槽,以便控制连绵不断的切屑, 通常采用全圆弧形或直线圆弧形断(卷)屑槽。断(卷)屑槽的宽度 Bn=35 mm, 槽深 h=0.51.3 mm,Rn=28 mm。一般情况下,粗车时 ap、f 大,断 (卷)屑槽宜宽而浅;精车时 ap、f 小,应窄而深些。断(卷)屑槽的形式见图 2。 切削加工过程中,如果发生切屑缠绕在工件或刀具上的现象,表示断(卷)屑 槽过宽过浅, 可加大进给量, 使切屑折断; 如果切屑挤轧在槽内, 发出吱吱叫声, 或切屑飞溅伤人,表示断(卷)屑槽太窄太深,这时可减小进给量。同时还要注意 控
13、制断(卷)屑槽的位置。断(卷)屑槽的尺寸见表 1、表 2 和表 3。 表 1 外圆车刀断(卷)屑槽尺寸 工件 直径 (mm) 半径 Rn (mm) 宽度 Bn (mm) 前 角 g0 () 倒棱尺 寸 bg (mm) 1.5 2 42 20 2.5 3 37 3 3 30 3.5 3.5 30 20 40 4 4 30 4 4 30 4.5 4.5 30 40 80 5 5 30 精车: 0.05 0.10 粗车: 0.10 0.20 表 2 镗刀断(卷)屑槽尺寸 加工 1Cr18Ni9Ti 奥氏体不锈钢及中 等硬度 2Cr13 马氏 体不锈钢 加工耐浓硝酸不 锈钢及较硬的 2Cr13、3Cr
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 不锈钢 切削 加工
链接地址:https://www.31doc.com/p-3697532.html