与优质碳素结构钢相比,不锈钢材料加入了Cr、Ni、N、Nb、Mo等合金元素。这些合金元素的增加,不仅提高了钢的耐蚀性,对不锈钢的机械性能也有一定影响。如马氏体不锈钢4Cr13与45号中碳钢相比,具有相同的含碳量,但相对切削加工性只有45钢的58%;奥氏体不锈1Cr18Ni9Ti只有40%,而奥氏体—铁素体双相不锈钢韧性高、切削性更差。
钛浩机械是以回转顶尖、丝杠、轴加工、数控车床加工、刀柄刀杆、夹头接杆为公司的主打产品,专业品质保障!因为专业,所以卓越!
不锈钢切削加工
不锈钢材料切削难点分析:
在实际加工中,切削不锈钢往往伴随着断刀、粘刀现象的发生。由于不锈钢在切削时塑性变形大,产生的切屑不易折断、易粘结,导致在切削过程中加工硬化严重,每一次走刀都对下一次切削产生硬化层,经过层层积累,不锈钢在切削过程中的硬度越来越大,需要的切削力也随之升高。
加工硬化层的产生、切削力的增高必然导致刀具与工件之间的摩擦增大,切削温度也随之升高。并且,不锈钢的导热系数较小,散热条件差,大量切削热集中刀具与工件之间,使已加工表面恶化,严重影响了已加工表面的质量。而且,切削温度的升高会加剧刀具磨损,使刀具前刀面产生月牙洼,切削刃产生缺口,从而影响工件表面质量,降低了工作效率,增加了生产成本。
不锈钢切削加工
提高不锈钢加工质量的方法:
由上可以看出,不锈钢的加工比较困难,切削时易产生硬化层,容易断刀;产生的切屑不易折断,导致粘刀,会加剧刀具的磨损。加工各种高品质不锈钢工件认准钛浩机械,针对不锈钢这些切削特点,结合生产实际,我们从刀具材料、切削参数及冷却方式三方面入手,找到提高不锈钢加工质量的方法。
一、刀具材料的选择
选择合适的刀具是加工出高质量零件的基础。刀具太差,加工不出合格的零件;选择过好的刀具,虽然能满足零件的表面质量要求,但容易造成浪费,提高了生产成本。结合不锈钢切削时散热条件差、产生加工硬化层、易粘刀等特点,选择的刀具材料应满足耐热性好、耐磨性高、与不锈钢亲和作用小的特点。
1、高速钢
高速钢是加入W、Mo、Cr、V、Go等合金元素的高合金工具钢,具有较好的工艺性能,强度和韧性配合好,抗冲击振动的能力较强。在高速切削产生高热情况下(约500℃)仍能保持高的硬度(HRC仍在60以上),高速钢红硬性好,适合制作铣刀、车刀等铣削刀具,可以满足不锈钢切削时产生的硬化层及散热性差等切削环境。
W18Cr4V是最典型的高速钢刀具,自1906年诞生以来,已经被广泛制作成各种刀具以满足切削加工的需要。但随着各种被加工材料机械性能的不断提高,W18Cr4V刀具已经不能满足难加工材料的加工要求。高性能的钴高速钢应时而生。与普通高速钢相比,钴高速钢具有更好的耐磨性、红硬性和使用的可靠性,适合高切除率加工和断续切削加工,常用牌号如W12Cr4V5Co5。
2、硬质合金钢
硬质合金是以高硬度难熔金属的碳化物(WC、TiC)微米级粉末为主要成分,以钴或镍、钼为粘结剂,在真空炉或氢气还原炉中烧结而成的粉末冶金制品。硬质合金具有强度和韧性较好,耐热、耐磨、耐腐蚀、硬度高等一系列优良性能。在500℃的温度下也基本保持不变,在1000℃时仍有很高的硬度,适合不锈钢、耐热钢等难加工材料的切削加工。常见硬质合金主要分为三类:YG类(钨钴类硬质合金)、YT类(钨钛钴类)、YW类(钨钛钽(铌)类),这三种合金的成分不同,用途也有很大差别。其中YG类硬质合金由于具有较好的韧性,导热性也较好,可以选择较大的前角,适合不锈钢的切削。
不锈钢切削加工
二、切削不锈钢刀具几何参数的选择
前角γo:结合不锈钢强度高、韧性好、切削时切屑不易被切离等特点,在保证刀具有足够强度的前提下,应选用较大的前角,这样既可以减小加工对象的塑性变形,也能够降低切削温度和切削力,同时减少硬化层的产生。
后角αo:增加后角将减小加工表面与后刀面的摩擦,但切削刃的散热能力和强度也随之降低。后角的大小取决于切削厚度,切削厚度大时,宜选较小后角。
主偏角kr、副偏角k′r、:主偏角kr的减小可增加刀刃工作长度,有利于散热,但在切削时会增加径向力,容易产生振动,常取kr值为50°~90°,若机床刚性不足,可适当加大。副偏角常取k′r=9°~15°。
刃倾角λs:为了增加刀尖强度,刃倾角一般取λs=7°~—3°。
三、切削液和冷去方式的选择
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:
乳化液:比较常见的冷却方式,具有较好的冷却、清洗、润滑性能,常用于不锈钢粗车。
硫化油: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,一般用于钻孔、铰孔及攻丝。
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。
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。
综上所述,虽然不锈钢的切削性差,具有加工硬化严重、切削力大、导热系数低、易粘刀、易磨损刀具等缺点,但只要找到合适的加工方法,采用合适的刀具、切削方式以及切削用量,选择合适的冷却液,在工作中勤于思考,不锈钢等难加工材料也就迎“刃”而解了。
不锈钢切削加工
不锈钢切削刀具一般会遇到哪些问题:
一般钢材在切削温度高的作用下,切屑切离部位的金属强度和硬度,将随切削温度升高而明显下降,使得切削过程进行顺利。钛浩机械是以回转顶尖、丝杠、轴加工、数控车床加工、刀柄刀杆、夹头接杆为公司的主打产品,但不锈钢在高温时的强度和硬度无明显下降,因此不锈钢切削过程的切削力大。也正是因为不锈钢在高温时的强度和硬度下降不明显,切削过程的切削力比较集中地作用在刀刃附近,容易引起刀刃的塑性变形而损坏。不锈钢切削刀具一般会遇到哪些问题:
1、切削力度大
不锈钢材质强度大,切削时切向应力大、塑性变形大,因而切削力大。此外材料导热性极差,造成切削温度升高,且高温往往集中在刀具刃口附近的狭长区域内,从而加快了刀具的磨损。
切削强度大主要是因为不同材质的不锈钢类型的强度不一致,所以切割时对应的用力比较大,不易塑性。选择钻镗之类的工艺时,尽可能选择比加工材质更加大强度的工艺,这样不易造成不锈钢的变形,亦可减少切割过程中的切削强度。
2、切削温度高
不锈钢材质本身从导热性来看,都不利于导热,在切削过程中加工工艺与工件想触碰,造成加工温度高,这也加剧了刀具的磨损。我们可以通过“固溶处理、水韧处理”的热处理方式来解决,在不改变物理状态原始材料状态的情况下,对加工材料的金相结构进行一定的微调,以此来改善加工中的温度。
3、加工硬化严重
奥氏体不锈钢以及一些高温合金不锈钢均为奥氏体组织,切削时加工硬化倾向大,通常是普通碳素钢的数倍,刀具在加工硬化区域内切削,使刀具寿命缩短。
不锈钢切削加工
4、容易粘刀
无论是奥氏体不锈钢还是马氏体不锈钢均存在加工时切屑强韧、切削温度很高的特点。当强韧的切屑流经前刀面时,将产生粘结、熔焊等粘刀现象,影响加工零件表面粗糙度。
不锈钢的几种材质加工时,都会因为切削的强韧度导致加工工艺与工件之间有一定的粘性,也就是粘刀,这样加工出来的成品件差,表面易磨损,并且粘刀对刀具的损害也非常大。
5、刀具磨损加快
上述材料一般含高熔点元素、塑性大,切削温度高,使刀具磨损加快,磨刀、换刀频繁,从而影响了生产效率,提高了刀具使用成本。
|