1、不锈钢加工的难点及对策 1 切削过程中的难点及原因分析 在零件试生产时，我们按车削普通碳钢的工艺方法对 3Cr13不锈钢进行了车削试验，结果是刀具磨损非常严重，生产率极低，零件表面质量达不到要求。比较 3Cr13钢与 40钢、 45钢等碳素结构钢的机械性能可知， 3Cr1 3钢的强度比 40钢和 45钢高，它是一种强度高、塑性好的中碳马氏体不锈钢。由于切削时加工硬化严重，切削抗力大，切削温度高，导致刀具磨损严重，磨刀次数增多，增加了停机时间和机床调整时间，降低了生产率。同时又容易粘刀，产生积屑瘤，引起工件尺寸的变化并影响 表面粗糙度，而且切屑不易卷曲和折断，易损伤工件已加工表面，影响零件质量。
2、所以，不能用切削 45 钢的工艺来切削 3Cr13,也不能把通用车床上的加工方法照搬到自动车床上来。因为一般自动车床装刀较少，要求最好一次走刀就能使被加工表面达到要求的尺寸和表面粗糙度，以保证较高的生产率。 2 主要技术措施 1.通过热处理，改变材料的硬度 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是用 YW2材料的车刀对热处理后不同硬度的 3Cr13钢的车削情况。可见，退火状 0.10.10.1 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HRC30 以下的
3、 3Cr13 材料，车削加工性较好，易达到较好的表面质量。用硬度在 HRC30以上的材料加工出的零件，表面质量虽然较好，但刀具易磨损。所以，在条件允许的情况下，可以在材料进厂后，先进行调质处理，硬度达到 HRC25 HRC30,然后再进行切削加工。 表 1 3Cr13钢材料 切削用量 刀具耐用度 min 加工表面粗糙度 m m/min s mm/r HB240(退火 ) 45 55 0.1 90 115 Ra6.3 Ra3.2 HRC25 30(调质 ) 45 55 0.1 95 110 Ra3.2 HRC35 38(调质 ) 45 55 0.1 60 75 Ra3.2 2. 刀具材料的选择
4、在自动车床上车削不锈钢，一般使用的硬质合金的刀具材料有： YG6、YG8、 YT15、 YT30、 YW1、 YW2等材料。 常用的高速钢刀具有： W18Cr4V、 W6M05Cr4V2AL等材料。我们在切削参数相同的条件下，对几种材料的刀具进行了车削对比试验 ，从表 2可见：采用 TiC-TiCN-TiN复合涂层刀片的外圆车刀，耐用度比较高，切削速度可取高，工件表面质量好，生产率高。但是，没有这种材料的切断刀片。通过表 2的对比试验， YW2硬质合金的切削性能也不错，我们选用 YW2材料的刀片作为切断刀。 表 2 不同刀具材料切削对比试验 刀具材料 刀具的几何角度 切削用量 刀具耐用度 mi
5、n 加工表面粗糙度 m 前角 后角 主偏角 Kr 刃倾角 m/min s mm/r YG8 15 8 90 -10 45 55 0.1 72 82 Ra3.2 YT14 15 8 90 -10 45 55 0.1 80 95 Ra3.2 YW2 15 8 90 -10 45 55 0.1 90 110 Ra3.2 Tic-TiCN-TiN 复合涂层刀片 12 8 90 -4 45 55 0.1 128 185 Ra6.3(切断用 ) Ra Ra1.6 3.刀具的几何角度和结构的选取 对于良好的刀具材料，选择合理的几何角度则显得尤为重要。 前角：一般车削马氏体不 锈钢刀具前角取 10 20较为适
6、宜。 后角 :一般取 5 8较合适，最大不过 10。 刃倾角 :一般选取为 -10 30。 主偏角 Kr 应根据工件的形状、加工部位和装刀情况来选择。 刃口表面粗糙度应不大于 Ra0.4 Ra0.2。 在结构上，我们对外圆车刀采用外斜式圆弧断屑槽，靠刀尖处切屑卷曲半径大，靠外缘处切屑卷曲半径小，切屑将翻向待加工表面而折断，断屑情况好。而对切断刀，我们将副偏角控制在 1o 以内，这样可以改善排屑条件、延长刀具的使用寿命。 4.合理选择切削用量 切削理论认为，切削速度 v对切削温度和刀具耐用度的影响最大，走刀量 s次之，吃刀量 t最小，而在自动车床上一次走刀加工工件的表面，其吃刀量 t是由零件尺寸
7、与材料毛坯尺寸来决定的，一般为 03mm；难加工材料的切削速度往往比普通钢的切削速度低得多。 走刀量 s对刀具耐用度影响不如切削速度大，但会影响断屑和排屑，拉伤、擦伤工件表面，影响加工的表面质量，一般认为吃刀深度大时，走刀量应减小，而切断的走刀量又比车外圆要小。在被加工表面粗糙度要求不高时， s选用 0.1mm/r 0.2mm/r。 总之，对于难加工材料，一般选用较低的切削速度、中等的走刀 量。 5.选用适当的冷却润滑液 车削不锈钢用的冷却润滑液，应该具有以下几个特点： 高的冷却性能，保证能带走大量的切削热。 不锈钢韧性大，切削时易产生刀瘤，恶化加工表面，这就要求冷却润滑液有高的润滑性能，能起
8、到较好的润滑作用。 渗透性好，对不易被切离的切屑，能起到较好的楔裂、扩散和内润滑作用。 常用的加工不锈钢的冷却润滑液有如下几种：硫化油、硫化豆油，煤油加油酸或植物油、四氯化碳加矿物油、乳化液等。 考虑到硫对机床有一定的腐蚀作用，植物油 (如豆油 )容易附在机床上结痂和变质，我们选用了四氯化碳与机油 按重量比为 1:9的混合物。其中四氧化碳渗透性好，机油的润滑性好。试验证明，这种冷却润滑液适用于表面粗糙度要求小的不锈钢零件的半精加工和精加工工序，特别适合于马氏体类不锈钢零件的车加工。 3 结论 由于采取了一系列措施，我们对 3Cr13不锈钢材料的加工已完全处于正常状态。磨刀次数只有试生产时的 1/3,提高了生产效率，零件质量完全达到设计要求。
