不锈钢的切削加工

现在随着科技进步，不锈钢应用已经深入工业民用，但因为不锈钢有着韧性大、热强度高、导热系数低、切削时塑性变形大、加工硬化严重、切削热多、散热困难等因素，导致有刀尖处切削温度高、切屑粘附刃口严重、容易形成积屑瘤，这不但加剧刀具的磨损，还会影响不锈钢表面粗糙度。另外因为切屑不易卷曲和折断，同样会损伤已加工表面，从而影响不锈钢加工件的最终质量。所以选好刀具材料、定好车刀几何参数和切削用量就非常关键。

刀具材料的选择

选择正确的刀具材料是保证不锈钢加工高效率的决定因素。依据不锈钢材料的切削特点，刀具材料需要有足够的强度、韧性、高硬度和高耐磨性，并且还要和不锈钢的粘附性小。常用的刀具材料有硬质合金和高速钢两大类，形状复杂的刀具主要采用高速钢材料。因为高速钢切削不锈钢时的切削速度不能太快，所以容易影响生产效率的提高。对于比较简单的车刀类刀具，刀具材料最好选择强度高、导热性好的硬质合金，这是因为硬度、耐磨性等性能都比高速钢要好。常用的硬质合金材料主要有钨钴类(YG3、YG6、YG8、YG3X、YG6X)、钨钴钛类(YT30、YT15、YT14、YT5)、通用类(YW1、YW2)。YG类硬质合金的韧性和导热性较好，不容易和切屑粘结，所以适用于不锈钢粗车加工。但YW类硬质合金的硬度、耐磨性、耐热性和抗氧化性能以及韧性都比较好，适用于不锈钢的精车加工。加工1Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢时，最好不要选择YT类硬质合金，这是因为不锈钢中的钛元素和YT类硬质合金中的钛产生亲合作用，切屑容易把合金中的Ti带走，从而加剧刀具的磨损程度，缩短刀具的寿命。

刀具几何角度的选择

刀具切削部分的几何角度，很大程度上影响着不锈钢切削加工的生产率、刀具耐用度、被加工表面粗糙度、切削力以及加工硬化等方面，所以需要合理选择和改进刀具几何参数。

车刀前角γ0的选择

前角的大小决定刀刃的锋利与强度。增大前角可以减小切屑的变形，从而减小切削力和切削功率，降低切削温度，提高刀具耐用度。但是增大前角会使楔角减小，降低刀刃强度，造成崩刃，使刀具耐用度下降。车削不锈钢时，在不降低刀具强度的条件下，应把前角适当取大一些。在刀具前角大时其塑性变形小，切削力和切削热降低，减轻加工硬化趋势，提高刀具耐用度，一般刀具前角宜取12°～20°。

车刀后角α0的选择

在切削过程中，后角可以减小后刀面与切削表面的摩擦。若后角过大，则楔角减小，使散热条件恶化，刀具刃口强度下降，降低刀具耐用度;若后角过小，摩擦严重，则会使刃口变钝，增大切削力，增高切削温度，加剧刀具磨损。在一般情况下，后角变化不大，但必须有一个合理的数值，以利于提高刀具的耐用度。车削不锈钢时，由于不锈钢的弹性和塑性都比普通碳素钢大，所以刀具后角过小会使切断表面与车刀后角的接触面积增大，摩擦产生的高温区集中于车刀后角，加快车刀磨损，降低被加工表面光洁度，所以车削不锈钢时的车刀后角要比车削普通碳钢时稍大一些，但后角过大又会降低刀刃强度，直接影响车刀的耐用度，因此，一般情况下车刀后角宜取6°～10°。

车刀主偏角Kr

和进给量f不变时，减小主偏角Kr可使散热条件得到改善，减少刀具损坏，使刀具切入、切出平稳。但主偏角减小又会使径向力增大，在切削时容易引起振动。车削不锈钢的硬化倾向性强，易产生振动，振动又会使加工硬化严重。因此，主偏角一般宜取45°～90°。具体角度应根据机床、零件、刀具系统的刚性和切削用量来选择。

车刀刃倾角λs

刃倾角可控制切屑流向，当刃倾角λs为负值时，切屑流向已加工表面;当刃倾角λs为正值时，切屑流向待加工表面。为了使切屑不划伤已加工表面，在精加工时，刃倾角λs值为正值。当λs为正值时，刀尖强度低并首先接触工件，易损坏;当λs为负值时，刀尖强度高，耐冲击，可避免崩坏刀尖，切入、切出平稳，车削不锈钢时，一般刀具刃倾角宜取0°～20°。

切削用量

切削用量的大小对生产效率和加工质量有很大影响，因此在确定了刀具的几何参数以后，还要选定合理的切削用量。在选择切削用量时，应注意考虑以下因素：一是要根据不锈钢及各类毛坯的硬度等来选择切削用量;二是要根据刀具材料、焊接质量和车刀的刃磨条件来选择切削用量;三是要根据零件直径、加工余量和车床精度等来选择切削用量。同时为了抑制积屑瘤和鳞刺的产生，提高表面质量，在采用硬质合金刀具进行加工时，切削用量应比车削一般碳钢类工件稍低些，特别是切削速度不宜过高(vc=50～80m/min);切削深度ap不宜过小，以避免切削刃和刀尖划过硬化层，ap=0.4～4mm;因此进给量f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，进给量一般取f=0.1～0.5mm/r。

不锈钢特别是奥氏体型不锈钢的塑性都非常好，在加工的时候，形成的切屑难以折断，加大了切屑与刀具前刀面之间的摩擦力，提高了切削力。另外由于加工硬化会提高被切削不锈钢材料的硬度和强度，也会使得切削力增大。