不銹鋼的切削加工

不銹鋼材料由于韌性大、熱強度高、導熱系數低、切削時塑性變形大、加工硬化嚴重、切削熱多、散熱困難等原因，會造成刀尖處切削溫度高，切屑粘附刃口嚴重，容易產生積屑瘤，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，也會損傷已加工表面，影響工件質量。為提高加工效率和工件質量，正確選擇刀具材料、車刀幾何參數和切削用量至關重要。

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，根據不銹鋼的切削特點，刀具材料應具備足夠的強度、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合金和高速鋼兩種，形狀復雜的刀具主要采用高速鋼材料。高速鋼切削不銹鋼時的速度不能太高，會影響生產效率的提高。常用的硬質合金材料有：鎢鈷類（YG3、YG6、YG8、YG3X、YG6X），鎢鈷鈦類（YT30、YT15、YT14、YT5），通用類（YW1、YW2）。YG類硬質合金的韌性和導熱性較好，不易與切屑粘結，適用于不銹鋼粗車加工；而YW類硬質合金的硬度、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，不宜選用YT類硬質合金，由于不銹鋼中的Ti和YT類硬質合金中的Ti產生親合作用，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。但是增大前角會使楔角減小，降低刀刃強度，造成崩刃，使刀具耐用度下降。車削不銹鋼時，在不降低刀具強度的條件下，前角可以適當取大一些。刀具前角大時其塑性變形小，切削力和切削熱降低，減輕加工硬化趨勢，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

在切削過程中，后角可以減小后刀面與切削表面的摩擦。若后角過大，則楔角減小，散熱條件惡化，刀具刃口強度下降，降低刀具耐用度；若后角過小，摩擦嚴重，會使刃口變鈍，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，但必須有一個合理數值，便于提高刀具的耐用度。車削不銹鋼時，由于不銹鋼的彈性和塑性都比普通碳素鋼大，所以刀具后角過小會使切斷表面與車刀后角的接觸面積增大，摩擦產生的高溫區集中于車刀后角，加速車刀磨損，降低被加工表面的光潔度，所以車削不銹鋼時的車刀后角要比車削普通碳鋼時稍大一些。但后角過大又會降低刀刃強度，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

當切削深度ap和進給量f不變時，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。但主偏角減小又會使徑向力增大，切削時容易引起振動。車削不銹鋼的硬化傾向性強，易產生振動，振動會使加工硬化嚴重。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，當刃傾角λs為負值時，切屑流向已加工表面；當刃傾角λs為正值時，切屑流向待加工表面。為了使切屑不劃傷已加工表面，在精加工時刃傾角λs值為正值。當λs為正值時，刀尖強度低并首先接觸工件，易損壞；當λs為負值時，刀尖強度高，耐沖擊，可避免崩壞刀尖。車削不銹鋼時，一般刀具刃傾角宜取0°～20°。

三、切削用量的選擇

切削用量的大小對生產效率和加工質量有很大影響，因此在確定了刀具的幾何參數以后，還要選擇合理的切削用量。在選擇切削用量時，應注意考慮以下因素：一是要根據不銹鋼及各類毛坯的硬度來選擇切削用量；二是要根據刀具材料、焊接質量和車刀的刃磨條件選擇切削用量；三是根據零件直徑、加工余量和車床精度等選擇切削用量。同時，為了抑制積屑瘤和鱗刺的產生，提高表面質量，在采用硬質合金刀具進行加工時，切削用量應比車削一般碳鋼類工件稍低，特別是切削速度不宜過高（vc=50～80m/min）；切削深度ap不宜過小，以避免切削刃和刀尖劃過硬化層，ap=0.4～4mm。因此，進給量f對刀具耐用度的影響不如切削速度大，但會影響斷屑和排屑，拉傷、擦傷工件表面，影響加工的表面質量，進給量一般取f=0.1～0.5mm/r。

（作者單位：山東理工大學，淄博市技師學院）