針對不銹鋼零件的車削加工

賀小平 程習文

摘要：隨著企業的快速發展，對加工材料的多樣化需求不斷增加，像高溫合金、不銹鋼以及鈦合金等難加工的材料被廣泛的應用于各行各業當中。在對這些材料加工的過程中，一定要分析出不同材料中存在的加工差異性。本文針對不銹鋼零件精密深孔數控車加工的方法進行了探討，不銹鋼作為一種難加工的材料，在建筑、電力、航空、航天、船舶等行業有著廣泛的應用。在實際的加工過程中易硬化、易產生積屑瘤等特性，而且導熱性較差，所以針對這種現象對不銹鋼零件的加工工藝方法進行了探討，通過使用數控車加工可以更加精準的加工不銹鋼零件，提高了工作效率。

關鍵詞：不銹鋼;零件;車削加工

一、不銹鋼零件車削加工難點分析

由于零件結構的特殊構成，在內腔車削時只能采用螺紋胎具的定位方式進行裝夾，工作斷面與軸向定位面的距離由于工件加工的特殊要求，重心不規則，所以在裝夾系統中就很容易失衡。同時也就增加了刀具的裝夾的難度。同時對于尺寸精度、同軸度、垂直度都有很高的要求，如果在加工的過程中出現一點誤差，都可能會對零件的實用性能造成嚴重的影響。所以對于不銹鋼精密深孔的數控車加工要對刀具的選擇、切削參數以及工藝路線的設置等都要有嚴格的要求，這些因素都會影響到該零件加工之后是否合格。

二、不銹鋼具有的切削特點

不銹鋼的切削加工性比中碳鋼差得多，在切削過程中有如下幾方面特點：

1.加工硬化嚴重：在不銹鋼中，以奧氏體和奧氏體+鐵素體不銹鋼的加工硬化現象最為突出。因為不銹鋼的塑性大，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。前一次進給或前一道工序所產生的加工硬化現象嚴重影響后續工序的順利進行。

2.切削力大：不銹鋼在切削過程中塑性變形大，尤其是奧氏體不銹鋼，使切削力增加。同時，不銹鋼的加工硬化嚴重，熱強度高，進一步增大了切削抗力，切屑的卷曲折斷也比較困難。因此加工不銹鋼的切削力大。

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;大量切削熱都集中在切削區和刀一屑接觸的界面上，散熱條件差。

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，不僅影

響操作的順利進行，切屑還會擠傷已加工表面。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，既加劇刀具磨損，又會出現撕扯現象而使已加工表面惡化。含碳量較低的馬氏體不銹鋼的這一特點更為明顯。

5.刀具易磨損：切削不銹鋼過程中的親和作用，使刀一屑間產生粘結、擴散，從而使刀具產生粘結磨損、擴散磨損，致使刀具前刀面產生月牙洼，切削刃還會形成微小的剝落和缺口;加上不銹鋼中的碳化物微粒硬度很高，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。

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。

三、工藝路線的設計及加工刀具的選擇

根據該零件的特點以及加工的難點，可以制定出以下數控車削工藝路線：粗車內外形-半精車內外形-精車內外形-精車內孔環形槽-車端面槽。

1.刀具的選擇

要根據不銹鋼自身的特性，從各方面綜合考慮選擇合適的刀具。包括以下四點：

1.1為了避免出現工件脫落的現象發生，所以就要選擇與螺紋胎具螺紋旋向相反的右手刀具。

1.2要盡量選擇刀具的形狀及切削槽形中切削力最小的，可以減少對零件剛性的影響。

1.3刀尖的圓弧要適中。圓弧過大，會產生顫紋;圓弧過小，刀尖容易損壞，影響了刀具的使用壽命。

1.4在刀桿的選擇上要選擇內冷卻的形式，這樣在加工的過程中就會使零件得到充分的冷卻，同時還要對排屑方向做好相應的控制。所以根據以上情況選擇以下的刀具：

1.5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己不符合需要，采用新型高速鋼刀具切削不銹鋼可獲得較好的效果。

2.工件的裝夾

由于不銹鋼零件的結構特征，只能通過采用螺紋胎具對軸向定位面進行定位。在安裝螺紋胎具的時候要保證精準性和嚴密性，確保螺紋和主軸同軸。在螺紋胎具材料的選擇上也要有一定的要求，這樣就能夠保證在加工的過程中不會出現錯位的狀況。

3.冷卻方式及排屑問題

在切削方式上要選擇刀桿內冷卻與刀座外冷卻相結合的方式，使用的切削液要使用水溶劑極壓切削液，這樣更能保證冷卻的效果達到最佳效果。在進行外冷卻的過程中要將切削液與刀尖的部位一致，就能夠將刀尖與零件接觸的部位快速的冷卻，避免了在加工切削的過程中切削熱對零件產生的不良影響。由于該不銹鋼零件的內孔長徑比較大，所以在進行鏜孔的過程中，在半精車、精車的每個加工環節都要暫停檢查，將切屑及時的清理干凈，避免切屑纏繞在刀桿上對零件產生劃痕，嚴重的可能使刀尖斷刃。

4.切削液選擇

由于不銹鋼的切削加工性較差，切削區溫度高，要求切削液具有較高的冷卻性能、潤滑性能和滲透性。為強化冷卻效果，可采用高壓噴住或油霧冷卻。

常用的切削液有：

5.1硫化油：具有一定的冷卻性能和潤滑性能，而且來源豐富，成本較低。

5.2四氯化碳+礦物油或其他油類：礦物油或其他油類添加四氯化碳后，大大提高了切削液的滲透性，適用于不銹鋼材料的精加工，但應注意的是由于四氯化碳有劇毒，應盡量避免煙塵的產生，并要做好防護。

四、不銹鋼零件精密深孔數控車加工過程及注意事項

將螺紋車削胎具旋入到機床中，然后利用扳手將其固定好，通過在百分表的測量下，使工件的徑向圓跳動與端面圓跳動不能超過0.002mm，為了防止在加工的過程中刀具的切削力太大，切削不穩定的狀況，就要在每加工十件就要用百分表測量一次，這樣就可以避免螺紋胎具產生位移，對加工的零件精度產生影響。其他各參數都符合加工的要求，所以該方法的加工合格率達到98%以上，在很大程度上提升了加工的效率。這種數控車加工的方法對不銹鋼零件、精密深孔以及端面槽零件車削加工的工藝提供了良好的技術支撐，提高了零件加工的精準度，同時也節省了材料的使用。

結語

總之，不銹鋼材料車削的基本原則是：刀具材料應用韌性好、強度高的硬質合金或涂層刀具，刀具參數應合理選擇并保持刀具刃口的鋒利，便于切屑的卷曲、折斷，還應選擇合理的切削用量和合適的切削液類型并充分加注。相關的工藝措施方法應合理正確使用。使用涂層刀具時，合理選擇車削各項要素，通過多次試驗，批量加工涂層刀具更勝一籌，加工效率有較大的提升。