不锈钢材料车削质量控制

HEATS

　　某公司在近期的新产品试制中，一部分工件采用了不锈钢等难加工材料，如3Cr13、3Cr13Mo、40CrNiMo、9CrMoV等，以往也曾加工过此类材质工件，虽然生产效率低，但都是批次少，数量少，生产周期短。大批量投产后，问题暴露出来，刀具磨损严重，磨刀次数增多，停机时间和机床调整时间增加，工件表面粗糙度差，切屑不易卷曲和折断，划伤工件已加工表面，直接影响工件的质量。

* r! y# F, f R* i s- B3 o

　　工件材质为3Cr13Mo，工艺要求除Ra0.8µm各外圆留磨外，均由数控车床加工完成。3Cr13Mo钢强度、延伸率、断面收缩率、冲击性能等指标都比40钢和45钢高，是一种强度高、塑性好的中碳马氏体不锈钢。在工件试生产时，按车削普通碳钢的工艺方法对3Cr13Mo钢进行车削试验，其结果是切削时加工硬化严重，切削抗力大，切削温度高，且容易粘刀，产生积屑瘤，引起工件尺寸变化并影响工件形位公差和表面粗糙度。

; n- A; J c9 r$ r+ B, i, i' c ( E7 f# @/ I `; C5 ^1 L; X

　　针对上述问题，从多个方面采取措施，使工件加工表面达到图样要求的尺寸和表面粗糙度，且保证了较高的生产效率。

3 p7 F$ Z: S; C9 b& t6 c0 W

　　1热处理改变材料的硬度

" e3 j" R3 r: q: S5 K

　　马氏体不锈钢在热处理后的不同硬度，对车削加工的影响很大。表1所示是采用YW2材料的车刀，车削热处理后不同硬度的3Cr13M。材质工件的情况。从表1中可以看出，退火状态的马氏体不锈钢虽然硬度低，但车削性能差，这是因为材料塑性和韧性大，组织不均匀，粘附、熔着性强，切削过程易产生刀瘤，不易获得较好的表面质量。而调质处理后硬度在30HRC以下的3Cr13Mo材质工件加工性较好，易达到较好的表面质量。而硬度大于30HRC的工件，表面质量虽然较好，但刀具易磨损，所以，在机加工前先进行调质处理，硬度达到25～30HRC，然后再进行切削加工。

+ j/ t7 \) W! D2 z$ N4 h : A: J) n [- a; G/ y

　　2刀具材料的选择

　　刀具材料的切削性能关系着刀具的耐用度和生产率，刀具材料的工艺性影响着刀具本身的制造与刃磨质量。

5 N: D" J0 U% p C; ]# w

　　对刀具切削部分材料的选取原则是具有较高的耐磨性，并能在较高的温度下保持其切削性能。

' P4 _5 H* t9 {( b7 R$ o2 o: F9 [

　　目前常用的材料有:高速钢和硬质合金。由于高速钢只能在600℃以下保持其切削性能，而不锈钢切削时产生的高温往往高于60090，而硬质合金比高速钢具有更好的耐热性和耐磨性，因此用硬质合金材料制成的刀具更适合不锈钢的切削加工。在切削参数相同的条件下，对几种合金材料的刀具进行了车削对比试验。

9 ^& z! c7 [6 L% o9 l# [& _1 X

　　采用TiC-TiCN-TiN复合涂层刀片的外圆车刀，耐用度比较高，工件表面质量好，生产率高。这是因为这种涂层硬质合金材料的刀片，具有更好的强度和韧性，又因其表面具有更高的硬度和耐磨性，更小的摩擦因数和更高的耐热性，而成为车削不锈钢的良好刀具材料。限于不具备这种材料的切断刀片，通过表2的对比试验可知，YW2硬质合金的切削性能也较好，因此可选用YW2材料的刀片作为切断刀。

- r9 A5 E/ S6 {7 a1 ^: ~/ N/ Q( ~