一、概述
雖然在通用機(jī)床上對不銹鐵類材料進(jìn)行粗加工、半精加工和精加工，已不是太困難的事情。但是，在高生產(chǎn)率的專用自動車床上，怎樣解決不銹鋼材料切削中存在的切削力大、溫度高、刀具磨損嚴(yán)重、耐用度低、加工表面質(zhì)量差、生產(chǎn)率低等問題，在一次切削加工就可達(dá)到圖樣的要求，還不是容易能達(dá)到的。我廠在加工馬氏體不銹鋼材料過程中，從刀具材料的選擇、刀具幾何角度、結(jié)構(gòu)的確定、切削用量的選取，毛坯的供應(yīng)狀態(tài)、潤滑和冷卻劑的選用等方面進(jìn)行了反復(fù)試驗，取得了一定的成功經(jīng)驗。以3Cr13不銹鐵為例。
二、切削過程中的難點及原因分析
在零件試生產(chǎn)時，我廠按車削普通碳鋼的工藝方法對3Crl3鋼進(jìn)行了車削試驗，結(jié)果是刀具磨損嚴(yán)重，生產(chǎn)率低，零件表面質(zhì)量達(dá)不到要求。
比較3Crl3鋼與40鋼,45鋼等碳素結(jié)構(gòu)鋼的機(jī)械性能，3Crl3鋼的強(qiáng)度、延伸率、斷面收縮率、沖擊性能等指標(biāo)都比40鋼,45鋼高，是一種強(qiáng)度高、塑性好的中碳馬氏體不銹鋼。由于切削時加工硬化嚴(yán)重，切削抗力大，切削溫度高，引起刀具磨損嚴(yán)重，使磨刀次數(shù)增多，增加了停機(jī)時間和機(jī)床調(diào)整時間，降低了生產(chǎn)率。又由于容易粘刀，產(chǎn)生積屑瘤，引起工件尺寸的變化并影響表面粗糙度，而且切屑不易卷曲和折斷，又損傷工件已加工表面，直接影響零件的質(zhì)量。所以，不能用切削45鋼的工藝來切削3Crl3。也不能把通用車床上的加工方法照搬到自動車床上來。因為一般自動車床裝刀較少，要求最好一次走刀就能使加工表面達(dá)到要求的尺寸和表面粗糙度，以保證較高的生產(chǎn)率。
針對上述問題，我廠采取了以下幾項措施。
三、采取的主要技術(shù)措施
1) 采用熱處理改變材料的硬度
馬氏體不銹鋼在熱處理后的不同硬度，對車削加工的影響很大。表1所示是用YW2材料的車刀對熱處理后不同硬度的3Cr13鋼的車削情況。可見，退火狀態(tài)的馬氏體不銹鋼雖然硬度低，但車削性能差，這是因為材料塑性和韌性大，組織不均勻，粘附、熔著性強(qiáng)，切削過程易產(chǎn)生刀瘤，不易獲得較好的表面質(zhì)量。而調(diào)質(zhì)處理后硬度在HRC30以下的3Cr13材料加工性較好，易達(dá)到較好的表面質(zhì)量。而硬度大于HRC30時加工出的零件，表面質(zhì)量雖然較好，但刀具易磨損。所以，在材料進(jìn)廠后，先進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，硬度達(dá)到HRC25～30，然后再進(jìn)行切削加工。
2) 刀具材料的選擇
我廠在切削參數(shù)相同的條件下，對幾種材料的刀具進(jìn)行了車削對比試驗。采用TiC-TiCN-TiN復(fù)合涂層刀片的外圓車刀，耐用度比較高，工件表面質(zhì)量好，生產(chǎn)率高。這是因為這種涂層硬質(zhì)合金材料的刀片，具有更好的強(qiáng)度和韌性，又因其表面具有更高的硬度和耐磨性，更小的摩擦系數(shù)和更高的耐熱性，而成為自動車床車削不銹鋼的良好刀具材料，是我廠加工3Cr13不銹鋼的外回車刀的首選材料。由于沒有這種材料的切斷刀片，通過表2的對比試驗可知，YW2硬質(zhì)合金的切削性能也不錯，因此可選用YW2材料的刀片作為切斷刀。
3) 刀具的幾何角度和結(jié)構(gòu)的選取
對于良好的刀具材料，選擇合理的幾何角度則顯得尤為重要。
前角g0直接影響刀具的強(qiáng)度和導(dǎo)熱性，一般車削馬氏體不銹鋼時，刀具前角取10°～20°較為適宜。
后角a0取5°～8°較合適，最大不超過10°。
刃傾角ls，負(fù)的刃傾角可保護(hù)刀尖，提高刀刃強(qiáng)度，一般選取g0為-10°～30°。
主偏角Kr應(yīng)根據(jù)工件的形狀、加工部位和裝刀情況來選擇。
刃口表面粗糙度應(yīng)為Ra0.4-0.2µm。
在刀具結(jié)構(gòu)上，我廠對外圓車刀采用外斜式圓弧斷屑槽，靠刀尖處切屑卷曲半徑大，靠外緣處切屑卷曲半徑小，切屑翻向待加工表面而折斷，斷屑情況好。對于切斷刀，我廠將副偏角控制在1°以內(nèi)，這樣可以改善排屑條件、延長刀具的使用壽命。
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