不锈钢的车削加工 关键词：刀具材料、刀具参数、切削用量、涂层刀具 目前应用的不锈钢，按其组织状态主要分为马氏体不锈钢、铁素体不锈钢和 奥氏体不锈钢，常把含鉻量超过 11.7%或含镍量大于 8%的合金钢，叫不锈钢， 在合金钢种加入较多的金属元素 （Cr 和 Ni） ，而改变了合金的物理性质和化学性

　　不锈钢的车削加工 关键词：刀具材料、刀具参数、切削用量、涂层刀具 目前应用的不锈钢，按其组织状态主要分为马氏体不锈钢、铁素体不锈钢和 奥氏体不锈钢，常把含鉻量超过 11.7%或含镍量大于 8%的合金钢，叫不锈钢， 在合金钢种加入较多的金属元素 （Cr 和 Ni） ，而改变了合金的物理性质和化学性 质。增强了抗腐蚀能力，无论在空气中还是在酸盐的溶液中，均不易氧化生锈并 在较高温度（450℃）下仍具有较高的强度，因此被广泛应用于航空，航天、化 工、不锈钢加工件石油、建筑和食品等工业部门及日常生活中。 1 不锈钢的主要切削特点 （1）切削力大 其中奥氏体不锈钢尤为突出，这种材料虽然硬度不高，以牌号 1Cr18Ni9Ti 为例，其硬度≤187HBW，但塑性很好（断后伸长率δ =40%,断面收缩率 =60%） ， 因此在切削过程中塑性变形大，使切削力增加。在切削用量相同时，切奥氏体不 锈钢耗能比低碳钢约高 50%。 （2）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为突出。他 们塑性大，塑性变形时晶格产生强烈歪扭；同时奥氏体稳定性差，在切削力的作 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。 这一切均使加工硬化现象更为明显。 （3）刀具易产生粘附磨损 不锈钢材料在切削过程中产生高温下，与刀具材料的亲和性较大，使刀具与 切削间产生粘结、扩散，易形成“刀瘤” ，而造成刀具粘附磨损，降低刀具的 使用寿命。 （4）切削区局部温度高 这类材料所需切削力大，分离切削消耗的功率也大，产生的切削热也就多， 传入刀具的热量可达 20%， 而加工碳素钢时仅占 9%，同时由于不锈钢的导热性不 好 （不锈钢的导热系数约为碳钢的 1/3 左右） ，大量切削热都集中在切削区和刀屑接触的界面上，从而是切削区局部温度很高。 2.刀具材料的选择 根据前述不锈钢的切削特点，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硬质合金、高速钢和涂层刀 具。 （1）硬质合金 通常情况下，多数难加工材料都宜选用 YG 类硬质合金加工。不选用 YT 类硬质合金，尤其是在加工 1Cr18Ni9Ti 奥氏体不锈钢时，应避免选用 YT 1 类硬质合金。因为不锈钢中的钛（Ti）和 YT 类硬质合金中的 Ti 产生亲和作用， 切削容易把合金中的 Ti 带走，促使刀具磨损加剧。YG 类硬质合金的韧性较好， 有较高的耐磨性和红硬性，更适合不锈钢材料的加工，可采用较大的前角，使切 削轻快；导热性也好;同时切屑与刀具间不易粘接。 （2）高速钢 当工件的形状、 尺寸、结构不便使用硬质合金刀具或或硬质合金刀具易于损坏 时，需选用高性能高速钢刀具。普通高速钢（如 W18Cr4V 等）的刀具寿命很低， 不符合要求，可采用新型高速钢刀具如含钴高速钢（W2Mo9Cr4Vco8） 、含铝超硬 高速钢(W6Mo5Cr4V2Al)、含氮高速钢（W12Mo3Cr4V3N）等。 （3）新型刀具材料涂层刀具 采用化学气相沉积(CVD)或物理气相沉积(PVD)法，在硬质合金或其他材料刀 具基本上涂覆一薄层耐磨性高的难溶金属 （或非金属） 化合物而得到的刀具材料。 涂层刀具的镀膜可以防止切屑和刀具直接接触， 减小摩擦， 降低各种机械热应力。 使用涂层刀具，可缩短切削时间，不锈钢加工件降低成本，减少换刀次数，提高加工精度，且 刀具寿命长。涂层刀具可减少或取消切削液的使用。 3 刀具参数的确定 合理选择道具参数， 对提高刀具的寿命和工件的加工质量非常重要。在保证 刀具有足够强度，力求不蹦刃的前提下，应选用较大前角，不仅能降低切削力和 切削温度， 而且也将使硬化深度降低。 车削各种不锈钢的前角一般为 12°-13°。 在保证刀具足够的前提下，宜选较大的后角。一般取 10°-20°，还可采用在主 刀刃上负倒棱等措施来强化到头，以提高刀具的耐磨能力。由于不锈钢韧性、塑 性大，切削时断屑困难，应用强迫变形的方法，主要是合理地选择前刀面上断屑 槽的参数和切削用量。 我们在合理选择切削用量基础上，一般采用双刃倾角加外 斜式卷屑槽的办法。对外圆车刀磨出双刃倾角，使切屑面呈棱面形，刀具前刀面 上刃磨出外斜式圆弧卷屑槽， 使切屑沿卷屑槽导流卷曲成宝塔状卷屑或短紧螺旋 卷屑。 加工不锈钢时， 切屑对刀具的粘附性强， 容易产生积屑瘤， 因此刀具的前、 后刀面及刃口要有较小的表面粗糙度值，以降低切削阻力。减小切削粘附、提高 刀具寿命。 4．切削用量 （1）切削速度 v 为了保证合理的刀具寿命，可降低切削速度。一般切削不锈钢时切削速度可 按车削普通碳钢的 40%-60%。 （2） 进给量 f 为提高加工表面质量，给进量宜采用较小值。 （3） 背吃刀量 ap （4） 一般粗加工时可选 ap=2—5mm，精加工时可选 ap=0/2—0.5mm。 加工不锈钢的切削用量 名称 v/m.min 车外圆 40-120 镗孔 40-100 切断 40-100 f/mm.r 0.1-0.5 0.1-0.5 0.1-0.25 2 Ap/mm 0.2-1 0.1-0.4 刀具 涂层刀具 涂层刀具 涂层刀具 车螺纹 钻孔 扩孔 饺孔 20-50 12-20 8-18 2.5-5 0.1-1 0.1-0.25 0.1-0.4 0.1-0.2 0.1-1 0.1-1 涂层刀具 高速钢 高速钢 高速钢 5，切削液 由于不锈钢的切削加工性较差，切削区温度高，要求切削液具有较高的冷却 性能、润滑性能和渗透性。为强化冷却效果，可采用高压喷住或油雾冷却。 常用的切削液有： （1）硫化油：具有一定的冷却性能和润滑性能，而且来源丰富，成本较低。 （2）四氯化碳+矿物油或其他油类：矿物油或其他油类添加四氯化碳后，大大提 高了切削液的渗透性，特由于不锈钢材料的精加工。 6 实例 在数控车床粗工 1Cr18Ni9Ti 不锈钢轴类零件（直径为 60mm） 采用涂层刀 。 具，切削速度 n=800r/min 背吃刀量 ap=0.7-1mm，进给量 f=0.2-0.3mm/r，切削 轻快，断屑良好。刀具磨损较少，一个刀片能够连续加工 4 个小时以上，节约了 更换到片的时间，同时我采用精车用过的刀片进行粗加工，可以节约刀具成本，不锈钢加工件 对刀片进行二次利用节约能源，达到同样的效果。 7 结束语 基于以上所述，不锈钢材料车削的基本原则是：刀具材料应用坚韧好、强度高 的硬质合金或涂层刀具，刀具参数应尽可能的合理并尽可能将刀具刃磨得锋利 些， 便于切屑的卷曲、折断，还应使切削用量适当和切削液供应充足。相关措 施方法应尽量配合使用。使用涂层刀具时，合理选用车削要素，通过多次试验， 批量加工涂层刀具更胜一筹，比以往在普通车床加工效率提高五倍以上。 3
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