不銹鋼加工技術控制探討

鄭蕾

摘要：不銹鋼是含鉻量大于12%或含鎳量大于8%的合金鋼，具有耐腐蝕性及較高的強度，含有的合金元素改變了鋼的內部組織以及物理力學性能，對切削加工性影響很大。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、散熱困難等特性，因此，對于不銹鋼加工技術探討，有利于提高加工效率和工件質量。

關鍵詞：不銹鋼；刀具；切削量；

隨著工業經濟的快速發展，不銹鋼已廣泛應用于各個生產領域，不銹鋼在大氣中或在腐蝕性介質中具有一定的耐蝕能力，并在較高溫度（>450℃）下具有較高的強度。在與氧化性介質接觸中，由于電化學作用，表面很快形成一層富鉻的鈍化膜，保護金屬內部不受腐蝕；但在非氧化性腐蝕介質中，仍不易形成堅固的鈍化膜。為了提高鋼的耐蝕能力，通常增大鉻的比例或添加可以促進鈍化的合金元素，這些合金元素在鋼中的含量不同，對不銹鋼的物理結構及化學性能產生不同的影響，對切削加工性影響很大。不銹鋼加工切削刀尖處溫度高、切屑粘附刃口嚴重、容易產生積屑瘤，加劇了刀具磨損，影響加工表面粗糙度，從而影響工件質量，為提高加工效率和工件質量，應從不銹鋼加工件特性分析，選擇合理的刀具材料、車刀幾何參數和切削用量至關重要。

1. 不銹鋼有哪些切削特點

在不銹鋼的切削加工中，不銹鋼的切削加工性比中碳鋼差得多，首先要對被加工件的被切削性能有所了解，不銹鋼在切削過程中有如下幾方面特點：

1.1.加工硬化嚴重：不銹鋼的塑性大，塑性變形時品格歪扭，強化系數很大；且奧氏體不夠穩定，在切削應力的作用下，部分奧氏體會轉變為馬氏體；再加上化合物雜質在切削熱的作用下，易于分解呈彌散分布，使切削加工時產生硬化層，給后續加工工序增加了困難。

1.2.加工性能：不銹鋼在切削過程中塑性變形大、韌性高，切削力增加、熱強度高、切削時消耗能量大，切削溫度高；不銹鋼導熱率低，散熱不好易形成刀具高溫；不銹鋼粘結凝焊性強，切削過程中易形成積屑瘤；不銹鋼加工硬化傾向強，切削表面易形成硬化層；不銹鋼不易斷屑，切削過程中易堵塞，影響加工表面的光潔。

1.3.切削溫度高：切削時塑性變形及與刀具間的摩擦都很大，產生的切削熱多；加上不銹鋼的導熱系數約為45號鋼的?～?，大量切削熱都集中在切削區和刀—屑接觸的界面上，散熱條件差。

1.4.切屑不易折斷、易粘結：不銹鋼的塑性、韌性都很大，車加工時切屑連綿不斷，影響操作，同時擠傷工件加工表面，在高溫、高壓下，不銹鋼與其他金屬的親和性強，易產生粘附現象，并形成積屑瘤，加劇刀具磨損。

1.5.刀具易磨損：切削不銹鋼過程中的親和作用，使刀—屑間產生粘結、擴散，從而使刀具產生粘結磨損、擴散磨損，不銹鋼中的碳化物（如TiC）微粒硬度很高，切削時直接與刀具接觸、摩擦，擦傷刀具，還有加工硬化現象，均會使刀具磨損加劇。

1.6.線膨脹系數大：不銹鋼的線膨脹系數約為碳素鋼的1.5倍，在切削溫度作用下，工件容易產生熱變形，尺寸精度較難控制。

2.刀具材料選擇

不銹鋼切削加工工序中，如何選擇合理刀具材料是保證高效率切削加工不銹鋼的重要條件。切削不銹鋼時選擇刀具時應考慮以下參數：

2.1.高速鋼的選擇：高速鋼主要用來制造銑刀、鉆頭、絲錐、拉刀等復雜多刃刀具。普通高速鋼W18Cr4V使用時刀具耐用度很低已不符合需要，在相同的車削條件下，用W18Cr4V和95w18Cr4V兩種材料的刀具加工1Cr17Ni2工件，采用新型高速鋼刀具切削不銹鋼可獲得較好的效果。對于批量大的工件，采用硬質合金多刃、復雜刀具進行切削加工效果會更好。

2.2.硬質合金的選擇：YG類硬質合金的韌性較好，可采用較大的前角，刀刃也可以磨得鋒利些，使切削輕快，且切屑與刀具不易產生粘結，較適于加工不銹鋼。特別是在振動的粗車和斷續切削時，YG類合金的這一優點更為重要。

2.3.刀具幾何參數

2.3.1.前角：不銹鋼的硬度、強度并不高，但其塑性、韌性都較好，熱強性高，切削時切屑不易被切離。在保證刀具有足夠強度的前提下，應選用較大的前角，這樣不僅能夠減小被切削金屬的塑性變形，而且可以降低切削力和切削溫度，同時使硬化層深度減小。

2.3.2.后角：加大后角能減小后刀面與加工表面的摩擦，但會使切削刃的強度和散熱能力降低。后角的合理值取決于切削厚度，切削厚度小時，宜選較大后角，三軌由于切削量大，所以選用20°的后角。

2.3.3.刀盤直徑：刀盤的直徑一定要比被加工件大一點，否則在切削時受力非常大，而且不易刀片的散熱和鐵削的排出！一般刀盤直徑是被加工件寬度的1.5倍。

3.不銹鋼加工控制

3.1.選擇合理的切削用量

切削用量對加工不銹鋼時的加工硬化、切削力、切削熱等有很大影響，特別是對刀具耐用度的影響較大。選擇的切削用量合理與否，將直接影響切削效果。

3.1.1.切削深度ap：粗加工時余量較大，應選用較大的切深，可減少走刀次數，同時可避免刀尖與毛坯表皮接觸，減輕刀具磨損。但加大切深應注意不要因切削力過大而引起振動，可選ap=2～5 mm。精加工時可選較小的切削深度，還要避開硬化層，一般采用ap=0.2～0.5 mm。

3.1.2.進給量的選擇 實踐證明，進給量在0.12～0.20㎜/r時較好。f=0.14㎜/r時，每個鉆頭平均鉆孔80個，f=0.20㎜/r時每個鉆頭平均鉆孔25個。

3.1.3.切削速度的選擇 鉆削不銹鋼時切削速度對鉆頭耐用度和孔的表面粗糙度影響很大。對1Cr18Ni9Ti不銹鋼鉆孔時的切削速度以8～10m/min較好。

3.2.切削液的選擇

用10%的油酸、20%～30%切削油、60%左右的醬油，配制成冷卻液。在切削加工時將配制好的冷卻液加入冷卻部位，最后加水，以便充分冷卻，保護鉆頭，但用完后應立即擦干凈機床導軌、工作臺面及冷卻液濺到的部位，以防生銹。經過反復使用證明，用這種冷卻液加工，不但表面粗糙度低，生產效率也提高了許多。

3.3.冷卻方式

在切削加工過程中應使切削液噴嘴對準切削區，或最好采用高壓冷卻、噴霧冷卻等冷卻方式。采用噴霧冷卻法效果最為顯著，可提高銑刀耐用度一倍以上；如用一般10%乳化液冷卻，應保證切削液流量達到充分冷卻。

4.結論

不銹鋼加工時，通過對不銹鋼物理結構及化學特性了解，選擇合理的切削刀具，加強對切削工序的控制，對提高加工工件質量效果顯著，從而能改善和加強不銹鋼材料的加工操作方式，減少加工勞動強度，提高了安全性。