不锈钢的切削加工总结

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查看639 | 回复2 | 2012-11-28 13:57:42 | 显示全部楼层 |阅读模式
不 锈 钢 的 切 削 加 工
在不锈钢的切削加工中,首先要对被加工件的被切削性能有所了解,不锈钢在切削过程中有如下几方面特点:
  1. 加工硬化严重:在不锈钢中,以奥氏体和奥氏体+铁素体不锈钢的加工硬化现象最为突出。因为不锈钢的塑性大,塑性变形时晶格歪扭,强化系数很大;且奥氏体不够稳定,在切削应力的作用下,部分奥氏体会转变为马氏体;再加上化合物杂质在切削热的作用下,易于分解呈弥散分布,使切削加工时产生硬化层。
2. 切削力大:不锈钢在切削过程中塑性变形大,尤其是奥氏体不锈钢(其伸长率超过45号钢的1.5倍以上),使切削力增加。同时,不锈钢的加工硬化严重,热强度高,进一步增大了切削抗力,切屑的卷曲折断也比较困难。  
3. 切削温度高:切削时塑性变形及与刀具间的摩擦都很大,产生的切削热多;大量切削热都集中在切削区和刀削接触的界面上,散热条件差。在相同的条件下切削温度比45号钢高200℃左右。
  4. 切削不易折断、易粘结:不锈钢的塑性、韧性都很大,在高温、高压下,不锈钢与其他金属的亲和性强,易产生粘附现象,并形成积削瘤,既加剧刀具磨损,又会出现撕扯现象而使已加工表面恶化。含碳量较低的马氏体不锈钢的这一特点更为明显。
  5. 刀具易磨损:切削不锈钢过程中的亲和作用,使刀削间产生粘结、扩散,从而使刀具产生粘结磨损、扩散磨损,致使刀具前刀面产生月牙洼,切削刃还会形成微小的剥落和缺口;加上不锈钢中的碳化物(如TiC)微粒硬度很高,切削时直接与刀具接触、摩擦,擦伤刀具,还有加工硬化现象,均会使刀具磨损加剧。
切削不锈钢时应怎样选择刀具的材料:
  合理选择刀具材料是保证高效率切削加工不锈钢的重要条件。根据不锈钢的切削特点,要求刀具材料应具有耐热性好、耐磨性高、与不锈钢的亲和作用小等特点,YG类硬质合金的韧性较好,可采用较大的前角,刀刃也可以磨得锋利些,使切削轻快,且切屑与刀具不易产生粘结,较适于加工不锈钢。另外,YG类合金的导热性较好,其导热系数比高速钢高将近两倍,比YT类合金高一倍。
切削不锈钢时怎样选择刀具几何参数?
前角:不锈钢的硬度、强度并不高,但其塑性、韧性都较好,热强性高,切削时切屑不易被切离。在保证刀具有足够强度的前提下,应选用较大的前角,这样不仅能够减小被切削金属的塑性变形,而且可以降低切削力和切削温度,同时使硬化层深度减小。
后角:加大后角能减小后刀面与加工表面的摩擦,但会使切削刃的强度和散热能力降低。后角的合理值取决于切削厚度,切削厚度小时,宜选较大后角,我们三轨由于切削量大,所以选用20°的后角。
选择合适的涂层对于金属切削来说能起到非常重要的作用,TiAICRN(碳氮化铝钛)涂层在不锈钢切削加工中起着非常重要的作用涂层材料作为化学屏障和热屏障,减小了月牙洼磨损,耐磨性良好。与未涂层刀具相比,涂层刀具加工精度提高0.5~1级,刀具消耗费用降低20%~50%,耐磨性提高2~10倍,切削速度提高25%~70%,使用寿命延长3~5倍。
在选择刀盘直径时也有非常大的讲究,刀盘的直径一定要比被加工件大一点,否则在切削时受力非常大,而且不易刀片的散热和铁削的排出!一般刀盘直径是被加工件宽度的1.5倍。
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file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/ksohtml/wps_clip_image-32387.png在刀盘的设计选用上,应从效率和成本这两方面找到一个很好的平衡点,我们最后选用七个齿的刀盘,在保证了切削速度的同时也增大了排削的空间,并且节约了成本!
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刀片切削时的角度取决于刀盘的装夹角度,不锈钢切削一般都采用45°角,在刀片与被切削钢件接触角也应该从切削受力与加工表面质量中做取决!为了保证切削强度,我们设计时采用2mm宽度的平面倒角,在加工时保证了切削强度,当然,这种设计是在保证光洁度的前提下进行的!
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在铣削不锈钢时,不锈钢的粘附性及熔着性很强,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。所以铣削不锈钢时,应尽可能采用顺铣法加工。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。 file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/ksohtml/wps_clip_image-13538.png            file:///C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/ksohtml/wps_clip_image-1611.png
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加工中的方式和技巧对于刀片的寿命的延长起着举足轻重地作用!
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冷却方法: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(我们现在用的是煤油雾冷的方法,因为考虑到产品的清洁度),应保证切削液流量达到充分冷却。
在加工中,表面质量是最重要的,但是往往会出现很多设计时都意想不到的表面粗糙度的问题困扰着大家:
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如何找出原因:       
接柄
刀盘
刀片锋利度
机床刚性
被加工件变形量大
在切削加工中,刀具的破损在所难免,但是刀具破损的原因却有很多,每种破损代表的原因却是不同的,刀具破损的种类分为:缺口、切深处缺口、热裂痕、废削刃口堆积、月牙洼、后刀面磨损、多种原因引起的断裂
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刀具的设计是一个不断完善和更新的过程,没有一个刀具设计人员能够说可以一次性把切削刀具设计得恰到好处,设计出刀具后在试加工的过程中要不断针对以上的情况更改刀具的材质、涂层、角度参数等等。只有不断地改进,才可以最后确定最佳的刀具参数!设计固然重要,但是在使用过程中的参数设置也是影响刀具使用寿命及切削性能的关键因素。
每一种刀具在加工时首先要计算加工时的参数,比如转速、进给速度、吃刀量等等,如果这些参数设置不当那么再好的刀具也不能达到很好的切削效果!
线速度和转速计算公式如下:
切削速度Vc——是刀具切削刃上的某一点相对于待加工表面在主动动方向上的瞬时速度.(cutting speed)也是说线速度
线速度计算公式:
Vc(m/min)=π(圆周率3.14)×D(刀具直径mm)×N(刀具转速r/min)÷1000  
转速计算公式:
N(r/min)=1000×Vc(m/min)÷π(3.14)×D(mm)
怎样设定垂直吃刀深度:
切削深度ap:在工艺系统刚性和机床功率允许的条件下,可选取较大的切削深度,以减少进给次数。当工件的精度要求较高时,则应考虑留有精加工余量,一般为0.1~0.5mm。
切削深度ap计算公式:
ap=( dw待加工表面外圆直径mm - dm已完成加工后的表面外圆直径mm) ÷2

进给速度:进给速度是指单位时间内,刀具沿进给方向移动的距离,单位为mm/min
进给速度F的计算:
F(mm/min)= N(刀具转速r/min)×Z(刀具齿数)×fz(每齿切削深度)
首先一点,切削速度不是机床主轴转速。它们之间的关系是:切削速度Vc=(3.14×刀具直径D×机床转速n) ÷1000,单位是 米/分钟。切削速度是指刀具切削刃上一点相对于工件的移动速度,切削刃上一点移动越快,切削速度越快。  进给速度是指工件在单位时间里相对于刀具切削刃的移动距离,相当于单位时间里刀具需要移动的距离,它们的关系是:进给速度F=机床转速n×刀具齿数Z×每齿切削深度fz,单位是毫米/分钟。这两个参数的合理搭配对刀具的使用寿命和切削效果致关重要!
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mqxhpu23 | 2013-1-24 19:38:28 | 显示全部楼层
为保住菊花,这个一定得回复!
fixmzt90 | 2016-9-7 16:40:01 | 显示全部楼层
嘘,低调。
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