Cr18Ni9不銹鋼高速車削時的工藝參數選擇

楊曉勇

（眉山職業技術學院 四川 眉山 620010）

1 引言

Cr18Ni9不銹鋼是一種強度不高，韌性很好的金屬，普通切削加工難以加工，屬于難車削的金屬。在日常生活中常采用塑性加工的方法進行加工，隨著食品機械及其它需要使用到不銹鋼的機械的發展，越來越多的應用到切削加工，尤其是車削加工，在車削的過程中，這類金屬的加工效率很低，要提高這類金屬的加工效率，根據對車削工藝的理解，首先是提高車削速度，然后配套合理的車削要素，并選擇合適的刀具材料和刀具角度，才能有效的提高加工效率。

2 Cr18Ni9不銹鋼高速半精車實驗設計及機床選擇

本次試驗采用對比實驗法，為減少試驗的次數，選擇高低兩種切削速度，配合兩種刀具材料和預先篩選的車削要素，進行8次對比車削試驗。車床采用CJK6136經濟型數控車床，系統為GSK928TC。

3 車削參數的選擇

車削參數主要是指車削三要素，車削速度Vc、背吃刀量ap（車削深度），進給量f。

車削速度Vc的選擇主要是考慮車削加工的質量，保證刀具的耐用度。本次實驗采用高低兩種不同車削速度進行對比，根據機床的主軸轉速的檔位，選擇：

n1=600r/min,n2=1600r/min。根據切削速度的計算公式：

其中D為工件直徑，40mm；

n為工件轉速，r/min。

算得：Vc1=75.36m/min,Vc2=200.96m/min。

背吃刀量ap（車削深度）會影響刀具的耐用度，同時也會影響切削力，由于Cr18Ni9不銹鋼是塑性比較好的金屬，斷屑也比較困難，所以在半精車時的背吃刀量選擇應該比碳鋼小些，故選擇：ap=0.2mm。

進給量f的選擇會影響工件表面的粗糙度，也是切削力的主要影響因素之一。由于車削的是Cr18Ni9不銹鋼，切削力較大，表面精度不易控制，選擇較小的進給量能提高表面質量，參考《金屬切削手冊》選擇：f=0.04mm/r。

4 刀具材料選擇

由于Crl8Ni9不銹鋼是奧氏體型不銹鋼，塑性較好，在刀具材料的選擇上應選擇耐熱性和耐磨性好的刀具材料，同時考慮刀具材料在高溫條件下的粘刀性。目前常用車削不銹鋼的刀具材料有硬質合金和金屬陶瓷。

此試驗的刀具材料為YW2和新型復合陶瓷刀片FD22（新型復合Al2O3陶瓷刀片）。

5 刀具角度的選擇

合理選擇刀具的角度，對提高工件質量和刀具的耐用度非常的重要。測量刀具角度采用量角臺進行測量。

（1）前角γ

在選擇前角時，要考慮卷屑槽型、有無倒棱和刃傾角的正、負角度大小等因素，因為前角γ直接影響刀具的強度、導熱性及耐用度。從切削熱的產生和散熱方面考慮，增大前角可減小切削熱的產生，切削溫度不致于太高，刀具耐用度提高，但前角過大，則因刀頭散熱體積減小，散熱差，切削溫度反而升高，耐用度降低。減小前角可改善刀頭散熱條件，切削溫度有可能降低，但前角過小，則切削變形嚴重，切削產生的熱量不易散掉。一般情況下加工不銹鋼時都采用較大的前角，增大刀具的前角，可減小切屑切離和清除過程中所遇到的阻力，所以刀具前角。取15°～20°較為適宜。

此試驗方案選擇的刀具前角γ1=12度，γ2=18度。（2）后角α

對后角選擇要求不十分嚴格，但不宜過小，后角過小容易和工件表面產生嚴重摩擦，使加工表面粗糙度惡化，加速刀具磨損，并且由于強烈摩擦，增強了不銹鋼表面加工硬化的效應；刀具后角也不宜過大，后角過大，使刀具的楔角減小，降低了切削刃的強度，加速了刀具的磨損。通常，后角取5°～8°較合適，最大不超過10°。還可采用在主刀刃上負倒棱等措施來強化刀頭，以提高刀具的耐磨能力。

此試驗方案選擇的后角是8度。

（3）主偏角Kr、副偏角Kr＇和刀尖圓弧R

主偏角Kr應根據工件的形狀、加工部位和裝刀情況來選擇。一般取主偏角=45～90度，副偏角Kr＇=4～6度，為了加強刀尖強度，一般應磨出刀尖圓弧半徑R0.2～0.8mm。粗車或加工大直徑工件、進給量大時，刀尖圓弧半徑采用較大值；精車或加工小直徑、工件進給量小時，刀尖圓弧半徑采用較小值。

此試驗方案選擇的主偏角Kr=45度，副偏角Kr＇=5度，刀尖圓弧半徑R=0.2mm。

（4）刃傾角λs

刃傾角λs主要影響刀尖的強度和切屑流動的方向。為了增強刀具的強度，刃傾角應取負值，刃傾角λs=0度～-5度。

此試驗方案選擇的刃傾角λs=-5度。

在刀具結構上，對車刀采用Y型（外斜式）圓弧斷屑槽，靠近刀尖處切屑卷曲半徑大，靠近外緣處切屑卷曲半徑小，切屑翻向待加工表面而折斷，斷屑情況好。刀具切削部分表面粗糙度也是有要求的。降低刀具切削部分的表面粗糙度，可減少切屑形成卷曲時的阻力，提高刀具的耐用度，所以刃口表面粗糙度一般應為Ra0.2～ 0.4μm。

6 結論

6.1 根據8次車削試驗的結果來看，其中進給量對表面粗糙度的影響最為顯著，其次為切削速度。選擇車削這類不銹鋼的刀具材料主要是硬質合金刀具和陶瓷刀片，由于陶瓷刀片要較硬質合金刀片價格高一倍左右，故首選硬質合金刀片。從刀具耐用度試驗來看，FD22要較YW2好一些。

6.2 使用YW2刀具在粗加工的時候可考慮選擇Vc=70m/min～80m/min，f=0.09～0.12mm/r,ap=0.6～0.9mm,精加工是可以選擇Vc=120m/min～140m/min，f=0.07～0.09mm/r,ap=0.1～0.3mm。

考慮到陶瓷刀片的耐用度較好，在粗加工可以選擇：

Vc=120m/min～140m/min,f=0.09～0.12mm/r,ap=0.6～0.9mm,精加工的時候可以選擇：Vc=140m/min～160m/min，f=0.07～0.09mm/r,ap=0.1～0.3mm。

6.3 刀具前角γ對表面表面粗糙度值的影響不明顯，一般選擇12～15度，刀具后角α選擇8～10度，刃傾角λs選擇-3度～-5度，在刀具結構上，對車刀采用Y型（外斜式）圓弧斷屑槽，靠近刀尖處切屑卷曲半徑大，靠近外緣處切屑卷曲半徑小，切屑翻向待加工表面而折斷，斷屑情況好。刀具切削部分表面粗糙度Ra0.4～0.2μm，可減少切屑形成卷曲時的阻力，提高刀具的耐用度。

[1]王庭俊.不銹鋼的車削加工[J].煤礦機械,2008,（02）.

[2]楊曉勇.Cr18Ni9不銹鋼高速車削時主要切削特點及切屑形成過程分析[J].教育教學論壇,2017,（02）.

[3]楊曉勇.Cr18Ni9不銹鋼兩種不同車削速度條件下的切削結果分析[J].信息記錄材料,2017,（04）.