不銹鋼切削加工的技術(shù)(二)
 

圖2 切削不銹鋼的斷(卷)屑槽

7 切削不銹鋼時(shí)怎樣選擇刀具斷(卷)屑槽和刃口形式？

切削不銹鋼時(shí)還應(yīng)選擇合適的刀具斷(卷)屑槽，以便控制連綿不斷的切屑，通常采用全圓弧形或直線圓弧形斷(卷)屑槽。斷(卷)屑槽的寬度Bn=3～5 mm，槽深h=0.5～1.3 mm，Rn=2～8 mm。一般情況下，粗車時(shí)ap、f大，斷(卷)屑槽宜寬而淺；精車時(shí)ap、f小，應(yīng)窄而深些。斷(卷)屑槽的形式見(jiàn)圖2。
切削加工過(guò)程中，如果發(fā)生切屑纏繞在工件或刀具上的現(xiàn)象，表示斷(卷)屑槽過(guò)寬過(guò)淺，可加大進(jìn)給量，使切屑折斷；如果切屑擠軋?jiān)诓蹆?nèi)，發(fā)出吱吱叫聲，或切屑飛濺傷人，表示斷(卷)屑槽太窄太深，這時(shí)可減小進(jìn)給量。同時(shí)還要注意控制斷(卷)屑槽的位置。斷(卷)屑槽的尺寸見(jiàn)表3、表4和表5。
表3 外圓車刀斷(卷)屑槽尺寸 工件直徑
(mm) 半徑Rn
(mm) 寬度Bn
(mm) 前角g0
(°) 倒棱尺寸bg
(mm)
≤20 1.5 2 42 精車：0.05～0.10
粗車：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 精車：0.10～0.20
粗車：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
 表4 鏜刀斷(卷)屑槽尺寸 鏜孔直徑
(mm) 半徑Rn
(mm) 加工1Cr18Ni9Ti奧氏體不銹鋼及中等硬度2Cr13馬氏體不銹鋼 加工耐濃硝酸不銹鋼及較硬的2Cr13、3Cr13等馬氏體不銹鋼
寬度Bn (mm) 前角g0 (°) 寬度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
 
表5 切斷刀斷(卷)屑槽尺寸 切斷直徑 (mm) ≤20 ＞20～50 ＞50～80 ＞80～120
半徑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
寬度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
 

8 切削不銹鋼時(shí)怎樣選擇切削用量？
切削用量對(duì)加工不銹鋼時(shí)的加工硬化、切削力、切削熱等有很大影響，特別是對(duì)刀具耐用度的影響較大。選擇的切削用量合理與否，將直接影響切削效果。
表6 車螺紋和鉆、擴(kuò)、鉸孔時(shí)的切削用量 工序名稱 切削速度Vc
(m/min) 進(jìn)給量f
(mm/r) 切削深度ap
(mm)
車螺紋 20～50 - 0.1～1
鉆孔 12～20 0.1～0.25 ≤17.5
擴(kuò)孔 8～18 0.1～0.4 0.1～1
鉸孔 2.5～5 0.1～0.2 0.1～0.2
注：刀具材料為高速鋼
切削速度Vc：加工不銹鋼時(shí)切削速度稍微提高一點(diǎn)，切削溫度就會(huì)高出許多，刀具磨損加劇，耐用度則大幅度下降。
為了保證合理的刀具耐用度，就要降低切削速度，一般按車削普通碳鋼的40%～60%選取。鏜孔和切斷時(shí)，由于刀具剛性、散熱條件、冷卻潤(rùn)滑效果及排屑情況都比車外圓差，切削速度還要適當(dāng)降低。
不同種類的不銹鋼的切削加工性各不相同，切削速度也需相應(yīng)調(diào)整。一般1Cr18Ni9Ti等奧氏體不銹鋼的切削速度校正系數(shù)Kv為1.0，硬度在HRC28以下的2cr13等馬氏體不銹鋼的Kv為1.3～1.5，硬度為HRC28～35的2Cr13等馬氏體不銹鋼的Kv為0.9～1.1，硬度在HRC35以上的2Cr13等馬氏體不銹鋼的Kv為0.7～0.8，耐濃硝酸不銹鋼的Kv為0.6～0.7。
切削深度ap：粗加工時(shí)余量較大，應(yīng)選用較大的切深，可減少走刀次數(shù)，同時(shí)可避免刀尖與毛坯表皮接觸，減輕刀具磨損。但加大切深應(yīng)注意不要因切削力過(guò)大而引起振動(dòng)，可選ap=2～5 mm。精加工時(shí)可選較小的切削深度，還要避開(kāi)硬化層，一般采用ap=0.2～0.5 mm。
進(jìn)給量f：進(jìn)給量的增大不僅受到機(jī)床動(dòng)力的限制，而且切削殘留高度和積屑瘤高度都隨進(jìn)給量的增加而加大，因此進(jìn)給量不能過(guò)大。為提高加工表面質(zhì)量，精加工時(shí)應(yīng)采用較小的進(jìn)給量。同時(shí)，應(yīng)注意f不得小于0.1 mm/r，避免微量進(jìn)給，以免在加工硬化區(qū)進(jìn)行切削，并且應(yīng)注意切削刃不要在切削表面停留。

9 切削不銹鋼時(shí)怎樣選擇切削液和冷卻方式？
由于不銹鋼的切削加工性較差，對(duì)切削液的冷卻、潤(rùn)滑、滲透及清洗性能有更高的要求，常用的切削液有以下幾類：
硫化油：是以硫?yàn)闃O壓添加劑的切削油。切削過(guò)程中能在金屬表面形成高熔點(diǎn)硫化物，而且在高溫下不易破壞，具有良好的潤(rùn)滑作用，并有一定的冷卻效果，適用于一般車削、鉆孔、鉸孔及攻絲。硫化豆油適用于鉆、擴(kuò)、鉸孔等工序。
直接硫化油的配方是：礦物油98%，硫2%。
間接硫化油的配方是：礦物油78%～80%，植物油或豬油18%～20%，硫1.7%。
機(jī)油、錠子油等礦物油：其潤(rùn)滑性能較好，但冷卻和滲透性較差，適用于外圓精車。
植物油：如菜油、豆油等，其潤(rùn)滑性能較好，適用于車螺紋及鉸孔、攻絲等工序。
乳化液：具有較好的冷卻和清洗性能。也有一定的潤(rùn)滑作用，可用于不銹鋼粗車。
在切削加工過(guò)程中應(yīng)使切削液噴嘴對(duì)準(zhǔn)切削區(qū)，或最好采用高壓冷卻、噴霧冷卻等冷卻方式。
10 怎樣對(duì)不銹鋼進(jìn)行銑削加工？
銑削不銹鋼的特點(diǎn)是：不銹鋼的粘附性及熔著性強(qiáng)，切屑容易粘附在銑刀刀齒上，使切削條件惡化；逆銑時(shí)，刀齒先在已經(jīng)硬化的表面上滑行，增加了加工硬化的趨勢(shì)；銑削時(shí)沖擊、振動(dòng)較大，使銑刀刀齒易崩刃和磨損。
銑削不銹鋼除端銑刀和部分立銑刀可用硬質(zhì)合金作銑刀刀齒材料外，其余各類銑刀均采用高速鋼，特別是鎢—鉬系和高釩高速鋼具有良好的效果，其刀具耐用度可比W18Cr4V提高1～2倍。適宜制作不銹鋼銑刀的硬質(zhì)合金牌號(hào)有YG8、YW2、813、798、YS2T、YS30、YS25等。
銑削不銹鋼時(shí)，切削刃既要鋒利又要能承受沖擊，容屑槽要大?？刹捎么舐菪倾姷?圓柱銑刀、立銑刀)，螺旋角b從20°增加到45°(gn=5°)，刀具耐用度可提高2倍以上，因?yàn)榇藭r(shí)銑刀的工作前角g0e由11°增加到27°以上，銑削輕快。但b值不宜再大，特別是立銑刀以b≤35°為宜，以免削弱刀齒。
采用波形刃立銑刀加工不銹鋼管材或薄壁件，切削輕快，振動(dòng)小，切屑易碎，工件不變形。用硬質(zhì)合金立銑刀高速銑削、可轉(zhuǎn)位端銑刀銑削不銹鋼都能取得良好的效果。
用銀白屑(SWC)端銑刀銑削1Cr18Ni9Ti，其幾何參數(shù)為gf=5°、gp=15°、af=15°、ap=5°、kr=55°、k′r=35°、g01=-30°、bg=0.4mm、re=6mm，當(dāng)Vc=50～90 m/min、Vf=630～750mm/min、a′p=2～6mm并且每齒進(jìn)給量達(dá)0.4～0.8mm時(shí)，銑削力減小10%～15%，銑削功率下降44%，效率也大大提高。其原理是在主切削刃上磨出負(fù)倒棱，銑削時(shí)人為地產(chǎn)生積屑瘤，使其代替切削刃進(jìn)行切削，積屑瘤的前角gb可達(dá)20~～302，由于主偏角的作用，積屑瘤受到一個(gè)前刀面上產(chǎn)生的平行于切削刃的推力作用而成為副屑流出，從而帶走了切削熱，降低了切削溫度。
銑削不銹鋼時(shí)，應(yīng)盡可能采用順銑法加工。不對(duì)稱順銑法能保證切削刃平穩(wěn)地從金屬中切離，切屑粘結(jié)接觸面積較小，在高速離心力的作用下易被甩掉，以免刀齒重新切入工件時(shí)，切屑沖擊前刀面產(chǎn)生剝落和崩刃現(xiàn)象，提高刀具的耐用度。
采用噴霧冷卻法效果最為顯著，可提高銑刀耐用度一倍以上；如用一般10%乳化液冷卻，應(yīng)保證切削液流量達(dá)到充分冷卻。硬質(zhì)合金銑刀銑削不銹鋼時(shí)，取Vc=70～150 m/min，Vf=37.5～150 mm/min，同時(shí)應(yīng)根據(jù)合金牌號(hào)及工件材料的不同作適當(dāng)調(diào)整。
11 怎樣對(duì)不銹鋼進(jìn)行鉆孔？鉆孔時(shí)應(yīng)注意哪些問(wèn)題？
在不銹鋼工件上鉆孔常采用麻花鉆，對(duì)淬硬不銹鋼，可用硬質(zhì)合金鉆頭，有條件時(shí)可用超硬高速鋼或超細(xì)晶粒硬質(zhì)合金鉆頭。鉆孔時(shí)扭矩和軸向力大，切屑易粘結(jié)、不易折斷且排屑困難，加工硬化加劇，鉆頭轉(zhuǎn)角處易磨損，鉆頭剛性差易產(chǎn)生振動(dòng)。因此要求鉆頭磨出分屑槽，修磨橫刃以減小軸向力，修磨成雙頂角以改善散熱條件。
鉆削不銹鋼的典型鉆頭(即不銹鋼群鉆)如圖4所示。

圖4 不銹鋼群鉆
圖5 不銹鋼斷屑鉆頭

圖6 S形硬質(zhì)合金鉆頭

圖7 四刃帶鉆頭
圖3中L≈0.32d0，L/2>L1>L/3，R≈0.2d0，h=0.04d0，b≈0.04d0。使用這種鉆頭鉆削1Cr18Ni9Ti時(shí)，對(duì)Ø20 mm、Ø25 mm、呾 mm三種直徑的鉆頭，采用n=105 r/min，f=0.32 mm/r、0.4 mm/r、0.56 mm/r、0.67 mm/r四種不同的進(jìn)給量，均可順利地?cái)嘈己团判肌?
還可采用不銹鋼斷屑鉆頭(圖5)、S形硬質(zhì)合金鉆頭(圖6)、四刃帶鉆頭(圖7)及可轉(zhuǎn)位硬質(zhì)合金淺孔鉆。
用不銹鋼斷屑鉆頭(圖5)加工馬氏體不銹鋼2Crl3時(shí)，只需磨出E-E處斷屑槽；而鉆削加工lCrl8Ni9Ti奧氏體不銹鋼時(shí)，還需加開(kāi)A-A處斷屑槽。
S形硬質(zhì)合金鉆頭的特點(diǎn)是：無(wú)橫刃，可減小軸向力50%；鉆心處前角為正值，刃口鋒利；鉆心厚度增大，提高了鉆頭剛性；有兩個(gè)噴切削液孔；圓弧形切削刃及排屑槽分布合理，便于切屑成小塊，以利排出。
可轉(zhuǎn)位硬質(zhì)合金淺孔鉆的特點(diǎn)是：鉆頭前端不對(duì)稱裝有兩片凸三角形刀片，分屑切除孔的不同部分，能自動(dòng)定心，孔的直線性好，并且切入切出長(zhǎng)度短；刀片前刀面上帶有多個(gè)坑狀斷屑槽，切削性能良好，尤其是斷屑可靠，切屑呈一致的碎卷屑；內(nèi)冷卻使切削液直接噴向鉆削加工表面，改善冷卻效果，排屑非常通暢；特別是可根據(jù)工件材料采用不同牌號(hào)的硬質(zhì)合金刀片，切削速度達(dá)80～120m/min，鉆削非常輕快。
鉆削不銹鋼時(shí)，經(jīng)常發(fā)現(xiàn)鉆頭容易磨損、折斷，孔表面粗糙，有時(shí)出現(xiàn)深溝而無(wú)法消除；孔徑過(guò)大，孔形不圓或向一邊傾斜等現(xiàn)象。在操作時(shí)應(yīng)注意下列事項(xiàng)：
幾何形狀必須刃磨正確，兩切削刃要保持對(duì)稱。鉆頭后角過(guò)大，會(huì)產(chǎn)生“扎刀”現(xiàn)象，引起顫振，使鉆出的孔呈多角形。應(yīng)修磨橫刃，以減小鉆孔軸向力。
鉆頭必須裝正，保持鉆頭鋒利，用鈍后應(yīng)及時(shí)修磨。充分冷卻潤(rùn)滑，切削液一般以硫化油為宜，流量不得少于5～8 L/min，不可中途停止冷卻，在直徑較大時(shí)，應(yīng)盡可能采用內(nèi)冷卻方式。
認(rèn)真注意鉆削過(guò)程，應(yīng)及時(shí)觀察切屑排出狀況，若發(fā)現(xiàn)切屑雜亂卷繞立即退刀檢查，以防止切屑堵塞。還應(yīng)注意機(jī)床運(yùn)轉(zhuǎn)聲音，發(fā)現(xiàn)異常應(yīng)及時(shí)退刀，不能讓鉆頭在鉆削表面上停留，以防鉆削表面硬化加劇。

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