不銹鋼材料切削刀具的材料和參數探討

摘要：文章分析了不銹鋼材料的切削特點，根據這些特點來選擇刀具材料及磨刀時應考慮的幾個參數，從而使不銹鋼材料能廣泛地運用到各個領域。

關鍵詞：不銹鋼材料；切削刀具；刀具材料；刀具參數；切削特點 文獻標識碼：A

中圖分類號：TG156 文章編號：1009-2374（2015）19-0088-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.19.043

不銹鋼從機械零件到航空火箭再到餐具及日常用品無處不在，它已經密切融入到我們的生活。就光學車間機床備件而言，粗磨機和精磨機切削液為三乙醇胺水溶液，其pH值顯示弱堿性，拋光機床切削液用氧化鈰水溶液，從這些切削液中我們可看出都是有腐蝕作用的水溶液，它們對機床的零部件會很快腐蝕生銹，絲扣老化，嚴重影響機床的精度及壽命。原配的零部件多是些黃銅或45#制作的部件，腐蝕生銹和磨損老化的要換好多備件，就目前市場黃銅價格高且剛度不夠，做備件很不經濟；45#鋼腐蝕老化快，更換頻繁，經常拆卸影響機床精度，迫切需要用不銹鋼的零部件來代替。可是不銹鋼在加工中存在塑性大、黏度高等難切削的特點，這就需要我們選擇適合材料及參數切削刀具來加工出優質的不銹鋼零部件。

1 不銹鋼的切削特征

不銹鋼材質的工具在切削時有四個主要特征：

1.1 不銹鋼材質的工具在切削時會出現加工硬化現象

在所有的不銹鋼材質中最嚴重的加工硬化當屬奧氏體及其與鐵素體的混合材質。例如，一般情況下退火情況下的奧氏體材質的不銹鋼硬化強度低于45%，但是一旦加工硬化后就會很高，有的甚至能達到95%。經過加工硬化后的高度最少也會達到切削高度的33%，有的甚至會更高，硬度也同樣比原來高出很多。由于一般材質的不銹鋼很容易在外力的作用下變形，加上奧氏體本身的性質就較為活潑，在較大的外力作用下，有一些奧氏體就會轉變為其他成分，另外，不銹鋼成分中的一些雜質在達到合適的溫度后還容易分解。不銹鋼材質的工具在加工過程中會不斷產生硬化現象，甚至會影響到下一道加工程序的完成。

1.2 不銹鋼材質的工具在切削時的力度較大

上文中已經提到，不銹鋼材質的工具在切削時非常容易變形，其中最具有代表性的當屬奧氏體不銹鋼材質了。此外，加上不銹鋼的加工硬化情況較為普遍，不銹鋼材質的工具在切削過程的阻力較大，所以在不銹鋼材質工具的加工過程中切削阻力較大。

1.3 不銹鋼材質的工具在切削過程中產生的溫度較高

由于不銹鋼材質的工具在切削過程中容易變形，并且切削過程中的摩擦生熱，因而導致切削過程中的溫度過高，另外，切削過程中的散熱情況不太理想，這些因素都導致了不銹鋼材質的切削過程中的高溫度。

1.4 不銹鋼材質的工具在切削的過程容易造成切不斷的現象

由于不銹鋼材質本身容易變形，在加工不銹鋼的過程中容易產生切削不斷的現象，這樣就會導致加工過程的進程緩慢，切削過程中產生的切屑也會刮傷其他產品，達到一定的溫度及壓力不銹鋼就容易與其他材質的金屬產生黏連，這樣就會使加工好的道具產生刮傷。

2 科學選取合適的刀具進行不銹鋼的切削

在加工切削不銹鋼工具的過程中最重要的工作是科學選取合適的切削刀具。在選取合適切削工具時我們需要注意不銹鋼本身的特征，根據上文中的介紹我們可以知道合適的切削刀具應該滿足較高的耐熱性、較強的耐磨性，高溫下不易同不銹鋼發生反應等。

首先我們需要了解如何選取合適的高速鋼。高速鋼的主要用途是生產鉆頭、拉刀等一些復雜的刀具。一些高速鋼已經不符合人們的使用要求了，不耐用，因此我們需要生產新型高速鋼材質的刀具來進行不銹鋼的

切削。

其次，我們還需要了解怎樣選取合適的硬質合金。在所有的硬質合金中較為堅韌的當屬YG類，這種合金做成的切削工具不僅提升了切削速度，還不會發生黏連。最后，這種合金還有很好的導熱性能，這種合金的導熱性能遠遠高于高速鋼。

總而言之，YG類合金的應用范圍較廣。

3 如何選取刀具的幾何參數

從刀具的前角方面來說，隨著前角的增大切削過程中產生的熱量越小，這樣在切削過程中就不會產生太高的溫度，但是也要有一定的限度，不能太大。隨著前角的減小我們可以發現切削過程中的散熱越快，但是同樣需要注意不能使前角太小，否則的話容易導致切削過程中的變形，熱量不易散失。

從刀具的后角方面來說，對其進行粗加工時，需要滿足切削刀口的高強度，后角需要選取較小的，但是在精加工的過程中，由于切削刀具很容易在后刀面及切削區域發生摩擦，針對不銹鋼的材質來說，其自身容易出現加工硬化，這種材質在加工過程容易對刀具產生很大的損害，通過一定的實踐我們可以得知，滿足要求的后角一般為6°～8°或者是6°～10°。

從刃傾角方面來講，不同大小的刃傾角關系著流屑的流向，刃傾角的方向同樣對流屑的流向造成了影響，因此只有科學選取刃傾角才能做好切削工作。當然還應該注意的是在進行精加工工序時，我們一定要運用較大的刃傾角。

4 切削不銹鋼時怎樣選擇刀具斷（卷）屑槽和刃口形式

在進行不銹鋼的切削工作中，我們要根據相關的需求進行刀具斷屑槽的選取，只有這樣才能對連續不斷的切削進行準確的控制，一般情況下我們都是運用圓形或直線圓弧形。

另外，我們還可以根據切削過程中的一些現象來判斷斷屑槽是否合適，如果刀具上面殘留有一些切屑，我們就可以得知斷屑槽的寬度太大或深度太小；如果斷屑殘留在槽里或者直接飛出來，就說明寬度不夠或深度太大。除此之外，我們還應該時刻注意斷屑槽所處的

位置。

5 切削用量的選擇

在切削的過程中，我們需要運用相應的硬質合金做成的刀具完成切屑工作，這樣能夠有效避免生產出來的工件表面出現鱗刺等不光滑現象，同時還需要注意的是在切削的過程中不能太快，切削用量也不宜太高。

6 切削不銹鋼時切削液和冷卻方式選擇

因為不銹鋼自身的特點，所以在切削過程中較難完成加工，同時對切削液也有不同的要求，一般情況下用到的切削液有以下四種：

6.1 硫化油

以硫為極壓添加劑的切削油。切削過程中能在金屬表面形成高熔點硫化物，而且在高溫下不易破壞，具有良好的潤滑作用，并有一定的冷卻效果，適用于一般車削、鉆孔、鉸孔及攻絲。硫化豆油適用于鉆、擴、鉸孔等工序。

6.2 機油、錠子油等礦物油

其潤滑性能較好，但冷卻和滲透性較差，適用于外圓精車。

6.3 植物油

如菜油、豆油等，其潤滑性能較好，適用于車螺紋及鉸孔、攻絲等工序。

6.4 乳化液

具有較好的冷卻和清洗性能，也有一定的潤滑作用，可用于不銹鋼粗車。

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。

7 結語

本文通過對不銹鋼材料性能的分析而選擇適合切削刀具的材料以及合理的幾何參數，運用到實踐中對不銹鋼切削加工，可以很好地實現對不銹鋼的大批量高效高質量的加工。

作者簡介：張海謙（1972-），男，甘肅蘭州人，蘭州甘光光學有限責任公司工程師，研究方向：模具設計與制造工藝編制、光學加工工裝設計及工藝編制。

（責任編輯：秦遜玉）