材料為不銹鋼細長軸的加工工藝

摘 要 鉻鎳不銹鋼切削時易產生積屑瘤，屑難斷，線膨脹系數大，熱導率系數低，切削溫度高，工件熱變形大，刀具易麼損，刀具耐用低，鉻鎳不銹鋼細長軸加工易彎曲并形成鼓形零件，工件加工精度及表面質量難保證，故加工鉻鎳不銹鋼細長軸關鍵工藝是控制尺寸精度 、表面質量及變形。

關鍵詞 鉻鎳不銹鋼 細長軸 加工新工藝

一、表1為不銹鋼（1Cr18Ni9Ti）與45鋼性能對照表

從工件材料性能查出不銹鋼切削加工性能較難或難加工，不銹鋼切削加工性能較難的主要表現在以下幾個方面：

（一）不銹鋼（1Cr18Ni9Ti）塑性大

不銹鋼（1Cr18Ni9Ti）塑性大，其伸長率超過45鋼2倍以上，切削時塑性變形大，加上加工硬化大，剪切滑移區金屬材料的剪切應力增大，故總的切削力增大。

（二）不銹鋼（1Cr18Ni9Ti）切削溫度高，刀具易磨損

切削不銹鋼時，切削溫度比切削45鋼高200-300度。其主要原因一是切削力大，消耗功率多，二是不銹鋼的導熱差，其熱導率只有45鋼的1/3，由切削帶走的熱量很少，切削熱導很慢，使切削區和刀面上的溫度很高，加之不銹鋼材料中的高硬度碳化物（TiC）形成的硬度點對刀面的磨損以及加工硬化等原因，使刀具極易磨損。

（三）容易粘刀和形成積屑瘤

因為不繡鋼的塑性高，粘附性強，極易形成積屑瘤，嚴重影響已加工表面質量，難以得到光潔表面。

（四）切屑不卷曲和折斷

由于不繡鋼的塑性高，韌性且高溫度強度大，切時切屑不易折斷。對工人有安全隱患，故解決斷屑和排屑是切削不銹鋼的難題之一。

（五）不銹鋼的線膨脹系數大

不銹鋼的線膨脹系數大（約為45鋼的1.5倍），加工時熱膨脹和熱變形對工件加工精度的影響。

二、不銹鋼細長軸的工藝特點分析

（一）不銹鋼細長軸剛性差，變形嚴重

細長軸剛性差，在切削過程中，工件受切削力、自重、離心力和切削熱的作用下，工件會變形，嚴重影響加工精度，工件容易報廢。并且由于行程長，刀具磨損快，表面質量難以控制。

（二）綜上所述，只要降低切削力，增加工件剛性，嚴重控制刀具磨損，降低切削熱，解決工件受熱變形，工件剛性變形，工件表面粗糙度升高等問題，就可以保證不銹鋼細長軸加工精度。

三、加工不銹鋼細長軸的新工藝

（一）刀具材料

不銹鋼細長軸塑性大，表面加工硬化嚴重，加工時切削力大，加工切削溫度大，刀具易磨損。刀具材料應選擇熱硬性高、耐磨性高、抗熱振動好的材料。粗加工：選用下列硬質合金牌號：YS2、YG8N、YG640、YG530、YG8A等。因為它們耐磨性、抗振性、抗沖擊性、抗熱振性好材料。精加工：選用YN10、YM10、YN05等。而YN10、YM10具有極好耐高溫性和抗粘結性能，特別適合表面粗糙度小的不銹鋼細長軸的加工，而YN05的硬度、耐磨性是硬質合金中最高的，耐磨性接近陶瓷。

（二）刀具幾何參數

1、前角和前刀面的選擇

不銹鋼塑性高，加工硬化嚴重，宜選取30€啊？5€按笄敖嗆徒閑「旱估猓詒Vさ度星扒慷鵲那疤嵯掠質溝度蟹胬檔頹邢髁Γ跎俟ぜ夜び不捅湫巍？

2、主偏角、刃傾角、刀尖圓弧半徑的的選擇

加工不銹鋼細長軸徑向力小的特點，宜選用93€爸髕牽？0€？15€暗娜星憬嗆徒閑〉都庠不“刖丁？

3、后角和副偏角的選擇

因為減小加工硬化，減小刀具與工件的摩擦，延長刀具使用壽命，粗加工宜選取較大的后角和副偏角，精加工因為提高工件表面質量，減少切削振動，宜選用較小后角和副偏角。

4、斷屑槽的選擇

為保證切削時良好斷屑，采用先進的機夾雙層刀片斷屑臺來斷屑（圖1）。刀具不需要磨斷屑槽，就解決因磨斷屑槽而降低刀具強度的問題，同時又充分利用刀具，減少刀具刃磨輔助工時，提高刀具利用率。斷屑臺位置可調整，排屑流暢，斷屑臺形狀趁城C形。

5、粗車刀幾何角度

主偏角75€案逼？0€？20€扒敖？0€？25€昂蠼？€？8€？

刃傾角1€？4€暗都庠不“刖？.3mm-0.5mm

負倒棱0.2mm-0.4mm

該刀具特點：前角較大，切削輕快，切削力小，減少加工硬化。較大的主偏角和刀尖圓弧半徑相結和，減少徑向切削力，防止工件彎曲。負倒棱與小刃傾角，可提高刀尖強度。

6、精車刀幾何角度

主偏角90€？93€案逼？€？6€扒敖？5€？30€？

后角4€？6€叭星憬？0€？15€敖閑〉都庠？

較小刀尖圓0.1mm-0.2mm負倒棱0.05mm-0.15mm

后刀面磨出為0度的抗振阻力刃帶

該刀具特點：大前角和小負倒棱香配合，刀刃鋒利，減少工件塑性變形，大主偏角消除了徑向切削力對工件的影響，較小副偏角和修光刃約為0.5mm-1mm，保證已加工表面質量。

（三）切削用量

粗車時：切削速度15-20m/min，進給量0.3-0.6mm/r，背吃刀量1-2mm，粗車時，切削力大，切削熱高，宜選取較底切削速度，保證刀具耐用度，減小磨損，采用中等進給量和較大進給量，提高生產效率。

精車時：切削速度60-80m/min，進給量0.1-0.2mm/r，背吃刀量0.3mm，精車時，選取較大切削速度，克服積屑瘤的生成，保證加工表面質量，進給量不宜小于0.1mm/r，否則會加快刀具磨損，背吃刀量應大于加工硬化層，否則會切不進，也會加快刀具磨損。

（四）其它輔助措施

1、采用長方形加寬度三爪跟刀架（寬度是普通跟刀架2-3倍），使工件剛性增加數倍。

2、采用采用左偏刀，切削時反向走刀，使工件受軸向拉力，可有效防止工件彎曲變形。

3、采用先進活絡夾緊裝置消除工件因受熱膨脹所引起的彎曲變形。用該裝置鎖緊工件后結合左偏刀，使工件產生軸向拉力，當工件受熱彎曲變形時，以消除工件的熱彎曲變形。

4、切削液采用極壓乳化液。

5、刀面均用油石修磨，降低刀面表面粗糙度。

四、結論

1、采用先進的雙層機夾和斷屑臺的刀具，合理的刀具幾何參數有效解決不銹鋼材料切削中斷屑和排屑困難，減少切削力，提高表面質量，大大降低刀具磨損。

2、采用先進的活絡夾緊裝置和左切刀能解決細長軸因彎曲變形形成“鼓形工件”等問題。

參考文獻：

[1]實用金屬切削刀具[M].機械工業出版社.

[2]先進刀具和工夾具選輯[M].上海科學出版社.

[3]金屬切削原理和刀具[M].上海理工大學.

（作者單位：湖南科技經貿職業學院機電學院）