不锈钢加工技术控制探讨

摘要：不锈钢是含铬量大于12%或含镍量大于8%的合金钢，具有耐腐蚀性及较高的强度，含有的合金元素改变了钢的内部组织以及物理力学性能，对切削加工性影响很大。不锈钢材料由于韧性大、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、散热困难等特性，因此，对于不锈钢加工技术探讨，有利于提高加工效率和工件质量。

关键词：不锈钢；刀具；切削量；

随着工业经济的快速发展，不锈钢已广泛应用于各个生产领域，不锈钢在大气中或在腐蚀性介质中具有一定的耐蚀能力，并在较高温度（>450℃）下具有较高的强度。在与氧化性介质接触中，由于电化学作用，表面很快形成一层富铬的钝化膜，保护金属内部不受腐蚀；但在非氧化性腐蚀介质中，仍不易形成坚固的钝化膜。为了提高钢的耐蚀能力，通常增大铬的比例或添加可以促进钝化的合金元素，这些合金元素在钢中的含量不同，对不锈钢的物理结构及化学性能产生不同的影响，对切削加工性影响很大。不锈钢加工切削刀尖处温度高、切屑粘附刃口严重、容易产生积屑瘤，加剧了刀具磨损，影响加工表面粗糙度，从而影响工件质量，为提高加工效率和工件质量，应从不锈钢加工件特性分析，选择合理的刀具材料、车刀几何参数和切削用量至关重要。

1. 不锈钢有哪些切削特点

在不锈钢的切削加工中，不锈钢的切削加工性比中碳钢差得多，首先要对被加工件的被切削性能有所了解，不锈钢在切削过程中有如下几方面特点：

1.1.加工硬化严重：不锈钢的塑性大，塑性变形时品格歪扭，强化系数很大；且奥氏体不够稳定，在切削应力的作用下，部分奥氏体会转变为马氏体；再加上化合物杂质在切削热的作用下，易于分解呈弥散分布，使切削加工时产生硬化层，给后续加工工序增加了困难。

1.2.加工性能：不锈钢在切削过程中塑性变形大、韧性高，切削力增加、热强度高、切削时消耗能量大，切削温度高；不锈钢导热率低，散热不好易形成刀具高温；不锈钢粘结凝焊性强，切削过程中易形成积屑瘤；不锈钢加工硬化倾向强，切削表面易形成硬化层；不锈钢不易断屑，切削过程中易堵塞，影响加工表面的光洁。

1.3.切削温度高：切削时塑性变形及与刀具间的摩擦都很大，产生的切削热多；加上不锈钢的导热系数约为45号钢的?～?，大量切削热都集中在切削区和刀―屑接触的界面上，散热条件差。

1.4.切屑不易折断、易粘结：不锈钢的塑性、韧性都很大，车加工时切屑连绵不断，影响操作，同时挤伤工件加工表面，在高温、高压下，不锈钢与其他金属的亲和性强，易产生粘附现象，并形成积屑瘤，加剧刀具磨损。

1.5.刀具易磨损：切削不锈钢过程中的亲和作用，使刀―屑间产生粘结、扩散，从而使刀具产生粘结磨损、扩散磨损，不锈钢中的碳化物（如TiC）微粒硬度很高，切削时直接与刀具接触、摩擦，擦伤刀具，还有加工硬化现象，均会使刀具磨损加剧。

1.6.线膨胀系数大：不锈钢的线膨胀系数约为碳素钢的1.5倍，在切削温度作用下，工件容易产生热变形，尺寸精度较难控制。

2.刀具材料选择

不锈钢切削加工工序中，如何选择合理刀具材料是保证高效率切削加工不锈钢的重要条件。切削不锈钢时选择刀具时应考虑以下参数：

2.1.高速钢的选择：高速钢主要用来制造铣刀、钻头、丝锥、拉刀等复杂多刃刀具。普通高速钢W18Cr4V使用时刀具耐用度很低已不符合需要，在相同的车削条件下，用W18Cr4V和95w18Cr4V两种材料的刀具加工1Cr17Ni2工件，采用新型高速钢刀具切削不锈钢可获得较好的效果。对于批量大的工件，采用硬质合金多刃、复杂刀具进行切削加工效果会更好。

2.2.硬质合金的选择：YG类硬质合金的韧性较好，可采用较大的前角，刀刃也可以磨得锋利些，使切削轻快，且切屑与刀具不易产生粘结，较适于加工不锈钢。特别是在振动的粗车和断续切削时，YG类合金的这一优点更为重要。

2.3.刀具几何参数

2.3.1.前角：不锈钢的硬度、强度并不高，但其塑性、韧性都较好，热强性高，切削时切屑不易被切离。在保证刀具有足够强度的前提下，应选用较大的前角，这样不仅能够减小被切削金属的塑性变形，而且可以降低切削力和切削温度，同时使硬化层深度减小。

2.3.2.后角：加大后角能减小后刀面与加工表面的摩擦，但会使切削刃的强度和散热能力降低。后角的合理值取决于切削厚度，切削厚度小时，宜选较大后角，三轨由于切削量大，所以选用20°的后角。

2.3.3.刀盘直径：刀盘的直径一定要比被加工件大一点，否则在切削时受力非常大，而且不易刀片的散热和铁削的排出！一般刀盘直径是被加工件宽度的1.5倍。

3.不锈钢加工控制

3.1.选择合理的切削用量

切削用量对加工不锈钢时的加工硬化、切削力、切削热等有很大影响，特别是对刀具耐用度的影响较大。选择的切削用量合理与否，将直接影响切削效果。

3.1.1.切削深度ap：粗加工时余量较大，应选用较大的切深，可减少走刀次数，同时可避免刀尖与毛坯表皮接触，减轻刀具磨损。但加大切深应注意不要因切削力过大而引起振动，可选ap=2～5 mm。精加工时可选较小的切削深度，还要避开硬化层，一般采用ap=0.2～0.5 mm。

3.1.2.进给量的选择 实践证明，进给量在0.12～0.20/r时较好。f=0.14/r时，每个钻头平均钻孔80个，f=0.20/r时每个钻头平均钻孔25个。

3.1.3.切削速度的选择 钻削不锈钢时切削速度对钻头耐用度和孔的表面粗糙度影响很大。对1Cr18Ni9Ti不锈钢钻孔时的切削速度以8～10m/min较好。

3.2.切削液的选择

用10%的油酸、20%～30%切削油、60%左右的酱油，配制成冷却液。在切削加工时将配制好的冷却液加入冷却部位，最后加水，以便充分冷却，保护钻头，但用完后应立即擦干净机床导轨、工作台面及冷却液溅到的部位，以防生锈。经过反复使用证明，用这种冷却液加工，不但表面粗糙度低，生产效率也提高了许多。

3.3.冷却方式

在切削加工过程中应使切削液喷嘴对准切削区，或最好采用高压冷却、喷雾冷却等冷却方式。采用喷雾冷却法效果最为显著，可提高铣刀耐用度一倍以上；如用一般10%乳化液冷却，应保证切削液流量达到充分冷却。

4.结论

不锈钢加工时，通过对不锈钢物理结构及化学特性了解，选择合理的切削刀具，加强对切削工序的控制，对提高加工工件质量效果显著，从而能改善和加强不锈钢材料的加工操作方式，减少加工劳动强度，提高了安全性。