加工不同材料時車削刀具選擇注意事項

王世斌，歐雪峰沈陽機床股份有限公司中捷立加分公司，遼寧沈陽　110044

?

加工不同材料時車削刀具選擇注意事項

王世斌，歐雪峰
沈陽機床股份有限公司中捷立加分公司，遼寧沈陽110044

摘要隨著科技進步以及人們消費能力的提高，除了傳統的機械產品，金屬材料被廣泛地運用到新興行業，最具代表性就是3C行業（電腦、通訊和消費電子）。在產品的制造過程中，金屬切削是一個重要的生產環節。因為刀具（刀片）在切削過程中直接接觸產品，它對產品的質量起著至關重要的作用，所以如何正確的選擇刀具是十分必要的。本文以車削加工為例，針對加工不同材料時，如何選擇刀具（刀片），以及針對不同材料特性需要注意哪些事項進行分析。

關鍵詞材料；車削；磨損；刀具壽命

車削是最常見的金屬切削方式之一。切削速度（vc）、切削深度（ap）和進給（fn）這3個參數是車削加工中最主要的參數，因為這些參數直接影響刀具壽命。過短的刀具壽命對于大規模工業化生產是毫無意義的。以上3個參數對刀具壽命影響程度見下圖。

通過上圖可以看出，切削速度（vc）對刀具壽命影響最大。為了獲得最佳的刀具壽命，通用原則是最大化ap——減少走刀次數；最大化fn——縮短切削時間；降低vc——減少刀具磨損。產品的組成材料種類繁多，具體材料還需要具體分析。

1　針對不同材料，在選擇刀具（刀片）時，需要注意的事項

1.1鋼（ISO P）

1）非合金鋼（含碳量在0.55%以內的鋼）

非合金鋼在車削時斷屑困難，并且容易產生積屑瘤。為了控制切屑，刀具（刀片）主偏角盡可能接近90°，加工時切削深度（ap）要大于刀尖半徑，同時避免徑向背車。積屑瘤對零件表面質量和刀具壽命都有不利的影響，因此采用高的切削速度（vc）避免刀片產生積屑瘤。在小切深（ap）或低進給（fn）的情況下，應該使用正前角槽形以及小刀尖半徑的刀具（刀片）。

2）低合金鋼

合金含量和熱處理（硬度）影響低合金鋼的切削性能。車削過程中，刀具（刀片）容易產生月牙洼磨損和后刀面磨損。因此，刀具（刀片）要具有極高的抗后刀面磨損能力。

3）高合金鋼（合金含量超過5%的碳鋼）

和低合金鋼類似，高合金鋼的切削性能隨著合金含量和硬度的增加而降低。當車削硬度達到HB450的高合金鋼時，在會切削區域產生較多的熱量，容易引起塑性變形。因此，刀具（刀片）要求具有很高的抗塑性變形性和切削刃強度。

1.2不銹鋼（ISO M）

1）鐵素體和退火馬氏體不銹鋼

其切削性能和低合金鋼類似。當加工硬化的馬氏體鋼，對刀具（刀片）的抗塑性變形有很高的要求。

2）奧氏體不銹鋼（含鎳量超過20%的不銹鋼）

常見的刀具（刀片）磨損為月牙洼磨損、塑性變形以及積屑瘤，同時在車削時會產生“加工硬化”現象，這樣又會產生溝槽磨損，從而在零件上形成毛刺。因此，刀具（刀片）要具有鋒利的切削刃、正前角刀片的槽形、小的主偏角以及大的刀尖半徑，圓刀片也是一個不錯選擇。

3）雙相（奧氏體/鐵素體）不銹鋼

常見的刀具（刀片）磨損為后刀面磨損、月牙洼磨損、塑性變形、切屑沖擊和溝槽磨損。因此，刀具（刀片）要具有刃線強度高的槽形以及小的主偏角。

1.3鑄鐵（ISO K）

1）灰口鑄鐵

常見的刀具（刀片）磨損為研磨性后刀面磨損和熱裂。所以刀具（刀片）要具有抗后刀面磨損能力。為了解決熱裂問題，通常采用干式加工，所以建議使用厚涂層硬質合金刀具（刀片）。在車削灰口鑄鐵零件時，工件會在刀具切出側發生“崩碎”現象，所以建議刀具（刀片）具有較大正前角的槽形。

2）球墨鑄鐵

鐵素體球墨鑄鐵切削性能和低合金鋼相似，而珠光體球墨鑄鐵磨蝕性較強，可參照灰口鑄鐵進行刀具（刀片）選擇。

3）蠕墨鑄鐵（珠光體含量低于90%）

刀具（刀片）選擇參照灰口鑄鐵，應該選擇鋒利并具有較大正前角刀片槽形的刀具（刀片）。

4）等溫淬火球墨鑄鐵

粗車時，一般在非淬硬情況下進行，切削性能和高合金鋼相似。精車時，由于磨蝕性很強，要求刀具（刀片）對磨料磨損有高抵抗能力。

1.4耐熱合金HRSA和鈦合金（ISO S）

溝槽磨損是車削該類材料最常見的刀具（刀片）磨損，所以要選擇小主偏角、具有鋒利切削刃的刀具（刀片），而圓刀片也是一個不錯選擇。對于耐熱合金HRSA車削加工，在粗加工和半精加工階段可采用陶瓷刀片，這樣可獲得最佳的刀具壽命。

1.5鋁合金（ISO N）

鋁合金的切削性能根據其合金元素構成、熱處理和制造工藝（鍛造、鑄造等）不同而不同，但最常見的刀具（刀片）磨損是積屑瘤。因此，應該選擇具有正前角基本形狀和鋒利切削刃的刀具（刀片）。

1.6硬零件（ISO H）

硬度超過HRc45的鋼材（常見硬度在HRc55-68范圍內）被定義為硬零件。最常見的刀具（刀片）磨損是月牙洼磨損和后刀面磨損。其刀具（刀片）材料多采用陶瓷和立方氮化硼。

2　結論

隨著科學技術迅速發展及新型材料的不斷使用，對刀具的性能提出不同的要求。目前，一方面刀具制造商不斷開發出性能更佳的刀具，另一方面生產企業（刀具使用者）根據產品要求選擇正確的刀具進行加工。所以，如何合理選擇刀具，還需要在實踐中不斷的去試驗，去積累更多的經驗，將刀具的性能發揮到最好。

參考文獻

[1]技術指南.SANDVIK公司，2010.

[2]楊叔子.機械加工工藝師手冊.機械工業學出版社，2000.

[3]袁哲俊，劉華明.刀具設計設計手冊.機械工業學出版社，1999.

[4]鄭文虎.機械加工實用經驗.國防工業出版社，2003.

中圖分類號TG4

文獻標識碼A

文章編號1674-6708（2016）155-0090-01