不锈钢的切削加工(中)

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{ A- F( z# b" X3 H) [8 z8 a5 P& k+ j3 `; ?; w q 2 l# D: y0 w1 {# g# S Q( }& p( r& A- _( \4 a6 u: F- `& w: g' r* R 图2 切削不锈钢的断(卷)屑槽 7 切削不锈钢时怎样选择刀具断(卷)屑槽和刃口形式？ - u! n& V6 q' y- o 切削不锈钢时还应选择合适的刀具断(卷)屑槽，以便控制连绵不断的切屑，通常采用全圆弧形或直线圆弧形断(卷)屑槽。断(卷)屑槽的宽度Bn=3～5 mm，槽深h=0.5～1.3 mm，Rn=2～8 mm。一般情况下，粗车时ap、f大，断(卷)屑槽宜宽而浅；精车时ap、f小，应窄而深些。断(卷)屑槽的形式见图2。 切削加工过程中，如果发生切屑缠绕在工件或刀具上的现象，表示断(卷)屑槽过宽过浅，可加大进给量，使切屑折断；如果切屑挤轧在槽内，发出吱吱叫声，或切屑飞溅伤人，表示断(卷)屑槽太窄太深，这时可减小进给量。同时还要注意控制断(卷)屑槽的位置。断(卷)屑槽的尺寸见表3、表4和表5。 $ R! @2 }, F: n0 D3 C" P- i+ G# k3 f, ^' Y2 o1 Q) h6 f/ P1 I! D) a. z5 Z% c$ ~ ) [* }3 ~% F. q/ D: w U5 K' [' n+ g7 y6 q4 V$ G! C; t/ j4 N Z" ^8 @& S4 d5 R' v7 h( G- w8 U! F6 b2 v# a; h M J. t1 X$ y/ x% i& H8 x& ]. J6 q, }( @) q& |# t) h/ h$ S2 }0 P3 I% |( \; y: D( ^" U0 ]* U$ S5 e- x' K5 j& {4 z6 ^, R' x0 `) N Z3 ]4 p" N* y I- u7 X% V. Q: S2 c7 J P6 c9 C5 O/ r5 i' S# L8 Z' R! n& {) o% W! v' d5 h S" ]' `) k, q+ \4 m, Z+ i' k0 B: @8 \9 H2 e2 f% k; v3 L4 W$ E& R) A( C" I, \4 o! l/ S1 l; M2 w8 J3 N; d. f) x' ]$ B$ b |' p- s: ^5 _+ X+ a8 _* a, Z1 x; \" Z5 r" E8 p. H, S; e& h9 H- Z3 T: w" q; g# d) v$ Y% @. U* g: k6 H6 ^5 X$ ^1 V" b+ |! o' I! a, w9 R7 Y) \( I/ q j; D* `- k& `: m v- o2 d3 n+ B# j2 i4 I: {3 }2 X; l9 q) j. y8 D& O) u0 ]7 D7 q N3 c: V4 ]; G' `. V( t1 l( r: e3 R+ S. T; q4 k. V4 G" X7 h- j5 E1 S1 D1 N2 w" F) O' u9 A% |) {' U' ?5 N; E, Q9 A8 T. a" V N% N2 U7 V1 g$ h3 d$ [; k% r) _9 ^ C8 A/ B5 w/ P. m9 _8 g! U j& m; x' R3 S& R1 i. I( u 表3 外圆车刀断(卷)屑槽尺寸 工件直径 (mm) 半径Rn (mm) 宽度Bn (mm) 前角g0 (°) 倒棱尺寸bg (mm) ≤20 1.5 2 42 精车：0.05～0.10 粗车：0.10～0.20 2.5 3 37 20～40 3 3 30 3.5 3.5 30 4 4 30 ＞40～80 4 4 30 4.5 4.5 30 5 5 30 ＞80～200 5.5 5 27 精车：0.10～0.20 粗车：0.15～0.30 6 5.5 27 6.5 6 27.5 ＞200 6.5 6 27.5 7 6.5 27.5 7.5 7 27.5 $ C6 o' J+ p+ k# O( x* s( A( m P# y5 _6 z1 g5 \. }+ @% S2 _7 c' Q4 }1 F/ O4 j ~$ _$ E1 Z4 @- d9 m- k6 X; ]* i A- Q8 x m# n3 M$ q2 g- S& [* Q4 ]4 @ m' z6 n. I4 v% p2 D6 u6 z1 Z B( E) M* H9 m7 Z6 i1 G8 f2 [4 t; B( Q$ ]+ J0 z& e* s' L' M3 L1 R/ a$ G4 g$ c$ D% m* z0 o( k. z( w0 l" z5 H) N# _& s2 C/ s0 O5 _- {9 S$ p6 ~# T; o7 T* c3 i2 j3 [* s7 L4 D) x' x1 v& D* ~* T0 k" K0 l0 \6 [% Z- e/ q& b) x" P2 V) a5 d) q+ G1 S, ^' S! d" w9 ?1 h. ]8 P9 I% j1 C+ L% g" N. x) d+ q& _) p" w ^5 F" ]: P/ M8 |5 T, }+ h z' b% _: G' y& f8 c7 h5 ?; m( @; J) u% U0 O o& k& y0 Z# c/ l/ Y& R; P, f' M* Z) b; i, z; I* Z# b1 J2 \& F/ O# `' m0 c' Y. s7 s, M! }' m5 s; A9 U7 k) h% b- J* I8 t' k# E: \* W2 O. H) w: h7 X% z3 L+ V6 B# Y# p" ^2 y1 [$ ?" W. d1 I* v0 h& }- Z6 r( X- w& W _- E6 h" G7 }& d0 X& R- t/ c3 E$ I, o8 E* O/ R" i/ }) B% L0 R: \4 T7 B3 f* o l9 e/ {" T/ W4 I3 I" x1 c* B+ o, ^) K" _1 v2 G8 ]5 y# D$ X! f8 }+ ?1 ?. S' ?0 @$ A0 @# [3 D+ V0 {/ `& N8 U( M+ ]& V) s7 q/ _ W: e! m& {0 w( d7 z9 q# r% S7 k! ~ ?' \+ `! o: [: h/ Z. n( K& I: b' Y! w9 L$ }( a2 J+ W6 ~) ?; ^9 f Y3 {+ o0 i* V/ h) c" A4 |5 m% i: w( ~8 U& k2 m3 b9 v$ [7 ~$ K6 }7 F _: H7 x, U5 W; C2 {/ }+ Z8 C# h1 z B0 L4 i! d( b: B l9 I. j 表4 镗刀断(卷)屑槽尺寸 镗孔直径 (mm) 半径Rn (mm) 加工1Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢及中等硬度2Cr13马氏体不锈钢 加工耐浓硝酸不锈钢及较硬的2Cr13、3Cr13等马氏体不锈钢 宽度Bn (mm) 前角g0 (°) 宽度Bn (mm) 前角g0 (°) ≤20 1.6 2.0 39 1.6 30 2.0 2.5 39 2.0 30 2.5 3.0 37 2.5 30 ＞20～40 2.0 2.5 39 2.0 30 2.5 3.0 37 2.5 30 3.0 3.5 36 2.8 28 ＞40～60 4.0 4.0 30 3.2 24 4.5 4.5 30 3.5 23 5.0 5.0 30 4.0 24 ＞60～80 4.5 4.5 30 3.5 23 5.0 5.0 30 4.0 24 6.0 6.0 30 5.0 24.5 ＞80 5.0 4.0 24 3.5 20.5 6.0 5.0 24.5 4.5 22 7 6.0 25.5 5.0 21 ( D6 z7 k6 D# a6 d" b8 X4 u! C$ s# w) Y, [* f: a& \! y: N8 u0 b( R" e9 O. ]: l, K1 S/ d: V0 y* l" y/ V1 [0 ~# D: @. F9 b2 ~8 }; O8 p# B/ {5 P3 q/ U' q" S p& t- Y3 u) K8 C( f( l# d" g" h, i+ v6 M' R1 \3 E6 C4 S7 ^1 V6 _) l" R, `3 c3 R1 _. N8 r- [ e- {3 k/ L- D' G9 X D7 o, A/ d2 W9 n9 ?% k7 q/ ? i+ q; b) N( M: v: W, m, K1 {- I: H* d$ M( `# l; O5 _+ f( f4 \- Z, B; B8 C, o) k6 D i3 {1 _: y) g% h, n; B1 ? Q, M; L: x& \9 i0 x# k" i6 f0 p" y3 O6 {6 p& r% [2 V* A6 d) H3 U5 ~2 k+ ]0 n1 L& N5 ~: ?; q9 z/ I, Z5 x8 g& c l0 u* a% y U6 ^$ i! _1 |5 H% `, t( j( j! S: d; i, F2 ^7 P0 T# t, N 表5 切断刀断(卷)屑槽尺寸 切断直径 (mm) ≤20 ＞20～50 ＞50～80 ＞80～120 半径Rn (mm) 2.5 3.2 4.2 3.2 4.5 5.5 4.2 5.5 6.5 5.5 6.5 8 宽度Bn (mm) 3 4 5 4 5 6 5 6 7 6 7 8 前角g0 (°) 37 39 36.5 39 30.5 33 36.5 33 32.5 33 32.5 30 : { F! K- c; t$ z; T 8 切削不锈钢时怎样选择切削用量？ 4 ~/ B0 p# x4 j' n4 }# b 切削用量对加工不锈钢时的加工硬化、切削力、切削热等有很大影响，特别是对刀具耐用度的影响较大。选择的切削用量合理与否，将直接影响切削效果。 , g0 C+ I9 d: B1 Y- ^- { % D4 o$ R _: h6 J% `% I, D- c5 f6 W( O5 g. P6 c3 b9 {$ j5 N, d* V# o; o4 `" o5 n$ ^8 I" e* Z& L" h: f+ y8 s T/ h: p. g) |: V) \1 r# c; l+ t# T- s' x: ?' e' } K# W& r q5 z" G; F- P- N0 E& I! {5 l3 _- X9 \, c, X- @+ i5 |8 q9 e4 m, h2 ?. E$ u6 i- h, c6 @( [! m9 B5 I# N' X* z) d* T# N) J+ d8 y, h' V3 O$ h R, \1 H" o0 {: P. l5 c4 q6 p& Z% G1 k: J1 m7 N, j& L. ]- v$ H: ~0 X 表6 车螺纹和钻、扩、铰孔时的切削用量 工序名称 切削速度Vc (m/min) 进给量f (mm/r) 切削深度ap (mm) 车螺纹 20～50 - 0.1～1 钻孔 12～20 0.1～0.25 ≤17.5 扩孔 8～18 0.1～0.4 0.1～1 铰孔 2.5～5 0.1～0.2 0.1～0.2 注：刀具材料为高速钢 % j' u: b0 W Z3 n 切削速度Vc：加工不锈钢时切削速度稍微提高一点，切削温度就会高出许多，刀具磨损加剧，耐用度则大幅度下降。 为了保证合理的刀具耐用度，就要降低切削速度，一般按车削普通碳钢的40%～60%选取。镗孔和切断时，由于刀具刚性、散热条件、冷却润滑效果及排屑情况都比车外圆差，切削速度还要适当降低。 , n, Q3 n; h: P$ h 不同种类的不锈钢的切削加工性各不相同，切削速度也需相应调整。一般1Cr18Ni9Ti等奥氏体不锈钢的切削速度校正系数Kv为1.0，硬度在HRC28以下的2cr13等马氏体不锈钢的Kv为1.3～1.5，硬度为HRC28～35的2Cr13等马氏体不锈钢的Kv为0.9～1.1，硬度在HRC35以上的2Cr13等马氏体不锈钢的Kv为0.7～0.8，耐浓硝酸不锈钢的Kv为0.6～0.7。 # x9 c! ?+ t4 g 切削深度ap：粗加工时余量较大，应选用较大的切深，可减少走刀次数，同时可避免刀尖与毛坯表皮接触，减轻刀具磨损。但加大切深应注意不要因切削力过大而引起振动，可选ap=2～5 mm。精加工时可选较小的切削深度，还要避开硬化层，一般采用ap=0.2～0.5 mm。 进给量f：进给量的增大不仅受到机床动力的限制，而且切削残留高度和积屑瘤高度都随进给量的增加而加大，因此进给量不能过大。为提高加工表面质量，精加工时应采用较小的进给量。同时，应注意f不得小于0.1 mm/r，避免微量进给，以免在加工硬化区进行切削，并且应注意切削刃不要在切削表面停留。 ( K& m9 v" z, [- a8 I& J 加工不锈钢的切削用量见表6和表7。 + U: e. x7 w) X2 d) N9 ^8 K5 l& c5 P5 k& y. X! ?! [5 F, x: S" ~7 \, R/ Q0 r% v8 B# N- f5 p2 G8 T6 _2 O0 I( ?. ]4 ~8 J& u$ C+ B' l- d* K: P N0 X) |7 B; \9 A i& |& u$ f/ y) U r# y* t b2 R [' [( p) B% O( g2 {1 e8 z$ G) ]6 T3 b" _& B% G% L' Y6 X# ~2 R/ L% _$ N. i7 W* d9 I: o( V0 l4 A6 S/ C: e3 w" ]9 H8 d$ g' x% g* u9 N, Z' W, F9 _& }( K O& A1 f. p# @4 X0 p1 L4 h) X: J8 ?/ Q5 ]+ C6 M8 d4 |, i: O# b3 K2 m, c, Z0 T7 @- Q" e. z: ^" O* O# D5 J& w+ z- K Q- `0 R8 i: I; @! ^3 b- G H6 m4 [- E2 V9 X: ?2 I# u i8 E/ g: E! A6 n" q1 E5 A' U3 L( \; r" z: w3 Z# D/ b$ D W0 k( [% L4 c# A2 }1 C, }5 O. d4 y1 W5 F* ^7 `; X6 ^( y5 W, p& H" ~( D- A, c& h+ i8 S8 n) Q+ _: b! H! a# a y! L; n1 {0 x. w/ M- Z, H# @+ C, G% c+ ~: f# a; e( p/ [! k+ D1 O) E+ z9 \8 p% J& A9 p Q3 W+ f' H3 y+ z0 _& F5 N- D" k/ K. h$ E: Y5 v2 r2 b" f, }) {+ {0 `" n2 ]5 `) b3 {2 R0 o4 `) A4 I0 T9 g) w% \; b5 A. ]) {, }# V* l/ \/ N- I- B( c, ~. |9 y# l) b* C6 f' j7 G% g$ Q e; c8 E4 `$ k# C" n6 ^! S4 D" ?" y2 z- O6 ^1 Z, x* M; Q' P. z$ S5 }' }: k. [4 [! |$ n! m: T) Z% ^" a- B, O% J/ C+ q% d: L! r! J" _ 表7 不锈钢的常用切削用量 工件 直径范围 (mm) 车外圆 镗孔 切断 粗加工 精加工 主轴转速n (m/min) 进给量f (mm/r) 主轴转速n (m/min) 进给量f (mm/r) 主轴转速n (m/min) 进给量f (mm/r) 主轴转速n (m/min) 进给量f (mm/r) ≤10 1200～955 0.19～0.60 1200～955 0.10～0.20 1200～675 0.07～0.30 1200～955 手动 ＞10～20 955～765 955～765 955～600 955～765 ＞20～40 765～480 0.27～0.81 765～480 0.10～0.30 765～480 0.10～0.50 765～600 0.10～0.25 ＞40～60 480～380 600～380 480～380 610～480 ＞60～80 380～305 480～305 380～230 180～305 ＞80～100 305～230 380～230 305～185 380～230 0.08～0.20 ＞100～150 230～150 305～185 230～150 305～150 ＞150～200 185～120 230～150 185～120 150以下 注： 工件材料：1Cr18Ni9Ti；刀具材料：YG8。 表中较小的直径选用较高的主轴转速，较大的直径选用较低的转速。 / Q3 A9 C1 t4 ^ 当工件材料和刀具材料不同时，主轴转速应根据具体情况作适当校正。 ' h* B2 z- G' S 9 切削不锈钢时怎样选择切削液和冷却方式？ ! A: T9 x+ F$ H% b 由于不锈钢的切削加工性较差，对切削液的冷却、润滑、渗透及清洗性能有更高的要求，常用的切削液有以下几类： 4 b& {& q0 t6 i; {2 m( x. F. T 硫化油：是以硫为极压添加剂的切削油。切削过程中能在金属表面形成高熔点硫化物，而且在高温下不易破坏，具有良好的润滑作用，并有一定的冷却效果，适用于一般车削、钻孔、铰孔及攻丝。硫化豆油适用于钻、扩、铰孔等工序。 直接硫化油的配方是：矿物油98%，硫2%。 $ `4 b* l9 V/ T& f5 {* N# { 间接硫化油的配方是：矿物油78%～80%，植物油或猪油18%～20%，硫1.7%。 机油、锭子油等矿物油：其润滑性能较好，但冷却和渗透性较差，适用于外圆精车。 植物油：如菜油、豆油等，其润滑性能较好，适用于车螺纹及铰孔、攻丝等工序。 乳化液：具有较好的冷却和清洗性能。也有一定的润滑作用，可用于不锈钢粗车。 在切削加工过程中应使切削液喷嘴对准切削区，或最好采用高压冷却、喷雾冷却等冷却方式。 9 f, q$ u8 [2 a' I' u- }' ^' i# e1 ?7 h1 F5 N: d( ]- W! L q+ ^/ v4 l, i! k# p% }/ J! ^$ J' C( ^5 A5 G$ ^- I( h- J. b* o; L# {! t% S" _& b8 d0 X% _6 Z/ m, p. H! n! y( U/ S" v9 K# [" N0 ?6 F4 ?8 I- V" n7 e! i. n8 i8 e9 @9 i& v9 G" ^2 z, A7 h' r8 }( Z: |8 {7 X2 L( ?' F$ {% h, w8 J! m, b0 R* G, y7 v. ^2 e4 k' x& o9 f! N2 _: H' ^, l- v: p# `/ G& k: ^0 P' U5 X. k0 q! n# w, L% F$ J* b+ {: Z5 k! C+ ? o* o; S/ \* [) l5 C& ^* a% W9 k: X. c' Y$ r+ n3 A; H, F' ?; q7 m# e, W1 q$ Y K2 b2 H. ?; y; X# V8 Y2 T* t+ D) K! D i0 A* R' g& b: f+ |2 g* X% u8 m! q, [5 N. {) x: y' S L5 t: y8 {9 Q7 X" v' B! J$ {% ]- s, Y E* E" P2 L& [4 [/ w: m+ X3 P" j2 J9 s$ E& C! r) n( d" ~1 Y5 B8 w! b' D @# y, n% u; T0 P5 ^) E2 l6 t7 V9 D- c1 g- U, a/ s) j# R. w1 ~. I! W( U8 a" d3 W, ^4 a) I' l; M6 T& }4 ]0 p! ?3 X5 g' a# s" c; ^9 j+ ]# W, z1 B2 d7 h i6 Z; H: n8 N4 u9 d2 ^& \7 H. X0 u7 ?5 i2 W( b A3 N) h; {6 L% f# q% h3 c. z* {' t) V/ P$ F% z7 \7 z+ A7 P, Q% h1 ?" e# d6 |2 {2 P. G8 m( [! `6 g, G5 C( \8 L* d6 c( ]# |. Q9 B6 I5 U' M( u$ [6 s: O$ G. }# H; V5 W* U7 y; K6 b- N, |3 B6 M$ W2 L 表8 高速钢铣刀加工不锈钢的铣削用量 铣刀 种类 铣刀直径d0 (mm) 主轴转速n (r/min) 进给量f (mm/min) 备注 立铣刀 3～4 1180～750 手动 2 [' }2 D1 f7 h! Z3 R# {/ x4 u& h 当切削宽度和切削深度较小时，进给量f取大值；反之取小值 0 H& e- w- N3 F7 @! C n& A7 \ 铣削2Cr13等马氏体不锈钢时，应根据工件材料的实际硬度调整铣削用量 ; v% A, a0 ^( T* `$ E; L9 k# @( x 铣削耐浓硝酸不锈钢时，铣削速度及进给量均应适当减小 5～6 750～475 8～10 600～375 12～14 375～235 30～37.5 16～18 300～235 37.5～47.5 20～25 235～190 47.5～60 32～36 190～150 47.5～60 40～50 150～118 47.5～75 波形刃 立铣刀 36 190～150 47.5～60   40 150～118 50 118～95 60 95～75 60～75 锯片 铣刀 和三 面刃 铣刀 75 235～150 23.5或手动 110 150～75 150 95～60 200 75～37.5 4 r: p5 p* C1 ^1 i+ f z1 D' j 10 怎样对不锈钢进行铣削加工？ 5 K' H u2 i) ?9 S' q& W" M 铣削不锈钢的特点是：不锈钢的粘附性及熔着性强，切屑容易粘附在铣刀刀齿上，使切削条件恶化；逆铣时，刀齿先在已经硬化的表面上滑行，增加了加工硬化的趋势；铣削时冲击、振动较大，使铣刀刀齿易崩刃和磨损。 铣削不锈钢除端铣刀和部分立铣刀可用硬质合金作铣刀刀齿材料外，其余各类铣刀均采用高速钢，特别是钨—钼系和高钒高速钢具有良好的效果，其刀具耐用度可比W18Cr4V提高1～2倍。适宜制作不锈钢铣刀的硬质合金牌号有YG8、YW2、813、798、YS2T、YS30、YS25等。 & a- ^+ {* Z$ m3 W 铣削不锈钢时，切削刃既要锋利又要能承受冲击，容屑槽要大。可采用大螺旋角铣刀(圆柱铣刀、立铣刀)，螺旋角b从20°增加到45°(gn=5°)，刀具耐用度可提高2倍以上，因为此时铣刀的工作前角g0e由11°增加到27°以上，铣削轻快。但b值不宜再大，特别是立铣刀以b≤35°为宜，以免削弱刀齿。 采用波形刃立铣刀加工不锈钢管材或薄壁件，切削轻快，振动小，切屑易碎，工件不变形。用硬质合金立铣刀高速铣削、可转位端铣刀铣削不锈钢都能取得良好的效果。 用银白屑(SWC)端铣刀铣削1Cr18Ni9Ti，其几何参数为gf=5°、gp=15°、af=15°、ap=5°、kr=55°、k′r=35°、g01=-30°、bg=0.4mm、re=6mm，当Vc=50～90 m/min、Vf=630～750mm/min、a′p=2～6mm并且每齿进给量达0.4～0.8mm时，铣削力减小10%～15%，铣削功率下降44%，效率也大大提高。其原理是在主切削刃上磨出负倒棱，铣削时人为地产生积屑瘤，使其代替切削刃进行切削，积屑瘤的前角gb可达20~～302，由于主偏角的作用，积屑瘤受到一个前刀面上产生的平行于切削刃的推力作用而成为副屑流出，从而带走了切削热，降低了切削温度。 ! ^! s: B' f5 y. q 铣削不锈钢时，应尽可能采用顺铣法加工。不对称顺铣法能保证切削刃平稳地从金属中切离，切屑粘结接触面积较小，在高速离心力的作用下易被甩掉，以免刀齿重新切入工件时，切屑冲击前刀面产生剥落和崩刃现象，提高刀具的耐用度。 采用喷雾冷却法效果最为显著，可提高铣刀耐用度一倍以上；如用一般10%乳化液冷却，应保证切削液流量达到充分冷却。硬质合金铣刀铣削不锈钢时，取Vc=70～150 m/min，Vf=37.5～150 mm/min，同时应根据合金牌号及工件材料的不同作适当调整。高速钢铣刀的切削用量见表8。