奥氏体不锈钢材料的车削加工方法研究

Methods of Lathing Austenitic Stainless Steel Materials

Yang Xiquan

（AVIC Shenyang Aircraft Industry (Group) Co.，Ltd.，Shenyang 110034，China；Shenyang Aviation Vocational Technical College，Shenyang 110034，China）

摘要： 奥氏体不锈钢材料在加工中容易出现加工硬化，容易形成积屑瘤，采用试验分析方法，确定最佳刀具几何角度、材料、切削液等车削加工参数。通过对比分析，取得了合理的工艺参数，保证了良好的加工质量和效率。

Abstract: In the processing process, the austenitic stainless steel materials are prone to hardening, and are easy to form a BUE. We can use the experimental analysis to determine the lathing processing parameters, such as optimum tool geometry, material, lathing fluid and so on. Through comparative analysis, the reasonable parameters are achieved to ensure good processing quality and efficiency.

关键词： 奥氏体不锈钢 车削加工 刀具 几何角度 切削用量 切削液

Key words: austenitic stainless steel；lathing；tool；geometry；cutting data；lathing fluid

中图分类号：TG51 文献标识码：A文章编号：1006-4311（2011）20-0038-01

1奥氏体不锈钢的加工特性

奥氏体不锈钢的相对可加工性为0.3-0.5，其难加工性主要表现在：

1.1 一般钢材切削时，随着切削过程的进行，切削温度的升高使其强度与硬度会明显降低，切削层可以很容易的形成为切屑，而奥氏体不锈钢在700℃时其机械性能仍然没有显著的降低，并在表面形成加工硬化层，对后续加工造成很大困难，所以在切削过程中呈现出切削力大，切削质量不好，刀具易磨损等现象。

1.2 奥氏体不锈钢塑性和韧性高，其延伸率、断面收缩率和冲击值都较高，1Crl8Ni9Ti奥氏体不锈钢的延伸率是40％，是40#钢的210％～237％，是45#钢的250％～280％，是20Cr、40Cr钢的400％～500％，所以切屑不易切离、卷曲和折断，切屑变形所消耗的功能增多，在刀具前刀面上容易形成积屑瘤，由于积屑瘤的大小不固定，形状不规则，对加工精度以及表面粗糙度有很大的影响。

1.3 由于奥氏体不锈钢在切削过程中切屑不易切离和折断，切屑持续在前刀面上进行摩擦，所以在切削过程中会形成大量的切削热，这不仅会影响工件的加工质量和机械性能，而且还会降低刀具寿命，而奥氏体不锈钢的导热率低（约为普通钢的1/2～1/3），散热差，由切屑带走的热量少。大部分的热量被刀具吸收，致使刀具的温度升高，硬度降低，降低刀具寿命。并且在切削过程中高温高压和适当的切削速度也会加剧积屑瘤的形成，对加工质量造成影响。

1.4 奥氏体不锈钢中存在较多的碳化钛（TiC）颗粒，硬度相对于我们选择的工件硬度高，这种颗粒在奥氏体不锈钢工件中，会增大对于刀具的冲击，加剧刀具的磨损。另外，碳化物的熔点低，容易附着在刀面上，为积屑瘤的形成提供了资源，影响表面加工质量。

2刀具材料的选择

按照奥氏体不锈钢来正确选用刀具材料是保证高效率加工不锈钢的决定因素。针对不锈钢综合性能良好，切削热不易传散，刀具磨损大的加工特性，所选择的刀具材料应具备足够的强度、韧性、高硬度、红硬性、高化学稳定性和高耐磨性。常用的刀具材料有硬质合金和高速钢、陶瓷、超硬材料四大类，形状复杂的刀具主要采用高速钢。由于高速钢切削不锈钢时的切削速度不能太高，就影响了加工效率。对于结构上较为简单的车刀，刀具材料应当选用强度高、导热性好的硬质合金，因其硬度、耐磨性等性能要均优于高速钢，只有这样才能从根本上去提高奥氏体不锈钢的加工效率。

3刀具角度的选择

各个刀具角度在机械加工中均起到非常重要的作用，刀具角度的变化，可使加工质量、加工效率得到明显的提高。由于奥氏体不锈钢材料具有塑性大，导热系数小和加工硬化严重等特点，刀具几何角度的选择，就显得非常重要。

3.1 前角前角的大小直接影响着切屑与刀具之间的摩擦，也影响着切削热的大小，当粗车奥氏体不锈钢工件时，前角可选择-10°至-20°，精车奥氏体不锈钢工件时，前角可选择15°至25°左右。

3.2 后角后角的大小直接影响着工件过渡表面与刀具后刀面之间的摩擦，由于经常以后刀面的磨损量作为刀具寿命衡量的标准，所以后角应适量减小。但是过大的减小后角，会相对的减小楔角，会影响刀具的强度。所以在试验中发现，粗加工时，后角可选择6°至8°，精加工时可选择8°至10°。

3.3 刃倾角刃倾角的大小直接影响着刀尖的强度，一般在加工时选择-15°至0°。

3.4 其他刀具参数在断屑槽的选用时，对于不锈钢这种塑性金属，经常选用全圆弧形断屑槽，从而达到更为有效的断屑卷屑的效果。另外若果条件允许，可以使用可转位车刀进行加工，可以避免传统焊接车刀在焊接硬质合金刀片所产生的裂纹，物理性能下降等问题。

4切削用量的选择

切削用量中切削速度、进给量、背吃刀量的选择，同样会影响到加工质量、工作效率和刀具寿命。所以在切削中选择合适的切削用量对于奥氏体不锈钢的加工质量、效率都会有显著的提高。在金属切削原理中提到切削用量对于切削效果的影响，最大的是切削速度，之后是进给量，最后是背吃刀量。所以背吃刀量值可以根据机床的刚度去进行选择。当使用硬质合金焊接车刀去进行车削，粗车时切削速度可选择10至13m/min，进给量可选择0.25至0.36mm/r，背吃刀量可适当选择5至8mm；精车时切削速度可选择40至50m/min，进给量可选择0.12至0.18mm/r，背吃刀量可适当选择2至4mm；当使用硬质合金可转位车刀进行车削时，切削用量可选择与上述切削用量相同的数值，由于可转为车刀避免了传统焊接车刀在焊接时物理性能下降的问题，所以刀具角度中的前角可以相应的选择大些，这样可以减小摩擦热和刀具与切屑之间的摩擦，增大刀具寿命。

5切削液的选择

在机械加工中经常使用的切削液包括油溶性切削液和水溶性切削液两种，油溶性切削液在方面有着较大的优势，而水溶性切削液在冷却方面比较突出。相对于奥氏体不锈钢热传导率较低、塑性变形较大、容易出现积屑瘤的加工特性，为了在加工时减小切削热、切削变形和积屑瘤的形成，所以在切削液的选用上主要目的以为主要目的，所以选择油溶性切削液作为首选。选用含有S,Cl等极压添加剂的乳化液、硫化油、煤油、四氯化碳和油酸等合成的油溶性切削液。对于硬质合金可转位车刀进行加工时，切削液的供给要及时并且充分，在切削液喷洒的同时，最好使用喷雾冷却、高压冷却等冷却方式，降低切削区域的切削温度。

新型加工方法，如水刀加工、激光加工同样适用于奥氏体不锈钢的加工，加工工程中，要根据不同工件选用合理的工艺参数与工艺装备，奥氏体不锈钢的加工质量和加工效率都会有显著的提高。

参考文献：

[1]陆剑中，孙佳宁．金属切削原理与刀具[M]．北京：机械工业出版社，2005.

[2]郑文虎．难切削材料加工[M]．北京：北京出版社，2001.

[3]任建清．1Cl18Ni9Ti不锈钢零件数控车削[J]．机械制造与研究，2007（04）：60-64.