硬质合金车刀切削加工不锈钢的问题分析

作者:伽晓义 刊名:科技咨询导报 上传者:王晓梅

【摘要】本文叙述了不锈钢材料的特点,并根据材料特点选用硬质合金刀具的一般规律和相关问题。

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1不锈钢材料特点在不锈钢大类中包括耐酸钢。对不锈钢性能的要求,最重要的是耐腐蚀性能,还要有相应的力学性能,良好的冷、热加工和焊接工艺性能。铬是不锈钢获得耐腐蚀性能的基本合金元素,当c11.7%时,使钢的表面形成致密的Cr2O3保护膜,避免形成电化学原电池;加入Cr、Ni等合金元素,提高被保护金属的电极电位,减少原电池极间的电位差,使腐蚀速度降低;或使钢在室温下获得单相组织(奥氏体、铁素体或马氏体)以避免在不同的相之间形成原电池,提高对化学腐蚀和电化学腐蚀的抑制能力。不锈钢按化学成分可分为铬不锈钢和铬镍不锈钢;按使用状态下钢的组织类型可分为马氏体不锈钢、铁素体不锈钢、奥氏体不锈钢、奥氏体-铁素体双相不锈钢和沉淀硬化不锈钢等类型。例如1Cr13属于马氏体不锈钢,1Cr17属于铁素体不锈钢,1Cr18Ni9Ti、0Cr18Ni10、1Cr19Ni9、4CR14NI14W2Mo、3Cr18Mn12Si2N都属于奥氏体不锈钢。2刀具切削部分材料的选择要求正确选用刀具材料是保证高效率加工不锈钢的决定因素。根据不锈钢的材料特点,加工不锈钢时,要求刀具切削部分的材料应具备足够的强度、韧性、高硬度和高耐磨性且与不锈钢的粘附性要小。并能在较高的温度下保持其切削性能。目前常用的刀具材料有硬质合金和高速钢两大类,由于高速钢由于高速钢切削不锈钢时的切削速度不能太高,只能在600以下保持其切削性能,影响生产效率的提高,因此不宜用于高速切削,而只适用于在低速情况下加工不锈钢和形状复杂的刀具。硬质合金比高速钢具有更好的耐热性和耐磨性,因此用硬质合金材料制成的刀具更适合不锈钢的切削加工。常用的硬质合金刀具材料又分为钨钴合金(YG)和钨钴钛合金(YT)两类。钨钴类合金具有良好的韧性,制成的刀具可以采用较大的前角与刃磨出较为锋利的刃口,在切削过程中切屑易变形,切削轻快,切屑不容易粘刀,所以在一般情况下,用钨钴合金加工不锈钢比较合适。特别是在振动较大的粗加工和断续切削加工情况下更应采用钨钴合金刀片,它不象钨钴钛合金那样硬脆,不易刃磨,易崩刃。钨钴钛合金的红硬性较好,在高温条件下比钨钴合金耐磨,但它的脆性较大,不耐冲击、振动,一般作不锈钢精车用刀具。对于较简单的车刀类刀具,刀具材料应选用强度高、导热性好的硬质合金,因其硬度、耐磨性等性能优于高速钢。常用的硬质合金材料有: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,不易与切屑粘结,因此适用于不锈钢粗车加工;而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较好,适合于不锈钢的精车加工。加工1Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢时,不宜选用YT类硬质合金,由于不锈钢中的Ti和YT类硬质合金中的Ti产生亲合作用,切屑容易把合金中的Ti带走,促使刀具磨损加剧。刀具牌号见表1。3刀具几何角度的选择刀具切削部分的几何角度,对于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都有很大的影响,合理选择和改进刀具几何参数是保证加工质量、提高效率、降低成本的有效途径。3.1车刀前角0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

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