不锈钢车削加工2（及不锈钢其它工艺加工）_我的百度空间

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**表6 高速钢铣刀加工不锈钢的铣削用量**
铣刀种类	铣刀直径d₀ (mm)	主轴转速n (r/min)	进给量f (mm/min)	备注
立铣刀	3～4	1180～750	手动	当切削宽度和切削深度较小时，进给量f取大值；反之取小值铣削2Cr13等马氏体不锈钢时，应根据工件材料的实际硬度调整铣削用量铣削耐浓硝酸不锈钢时，铣削速度及进给量均应适当减小
	5～6	750～475
	8～10	600～375
	12～14	375～235	30～37.5
	16～18	300～235	37.5～47.5
	20～25	235～190	47.5～60
	32～36	190～150	47.5～60
	40～50	150～118	47.5～75
波形刃立铣刀	36	190～150	47.5～60
	40	150～118
	50	118～95
	60	95～75	60～75
锯片铣刀和三面刃铣刀	75	235～150	23.5或手动
	110	150～75
	150	95～60
	200	75～37.5

铣削不锈钢的特点是：不锈钢的粘附性及熔着性强，切屑容易粘附在铣刀刀齿上，使切削条件恶化；逆铣时，刀齿先在已经硬化的表面上滑行，增加了加工硬化的趋势；铣削时冲击、振动较大，使铣刀刀齿易崩刃和磨损。

铣削不锈钢除端铣刀和部分立铣刀可用硬质合金作铣刀刀齿材料外，其余各类铣刀均采用高速钢，特别是钨—钼系和高钒高速钢具有良好的效果，其刀具耐用度可比W18Cr4V提高1～2倍。适宜制作不锈钢铣刀的硬质合xx号有YG8、YW2、813、798、YS2T、YS30、YS25等。

铣削不锈钢时，切削刃既要锋利又要能承受冲击，容屑槽要大。可采用大螺旋角铣刀(圆柱铣刀、立铣刀)，螺旋角b从20°增加到45°(g_n=5°)，刀具耐用度可提高2倍以上，因为此时铣刀的工作前角g_0e由11°增加到27°以上，铣削轻快。但b值不宜再大，特别是立铣刀以b≤35°为宜，以免削弱刀齿。

采用波形刃立铣刀加工不锈钢管材或薄壁件，切削轻快，振动小，切屑易碎，工件不变形。用硬质合金立铣刀高速铣削、可转位端铣刀铣削不锈钢都能取得良好的效果。

用银白屑(SWC)端铣刀铣削1Cr18Ni9Ti，其几何参数为g_f=5°、g_p=15°、a_f=15°、a_p=5°、k_r=55°、k′_r=35°、g₀₁=-30°、b_g=0.4mm、r_e=6mm，当V_c=50～90 m/min、V_f=630～750mm/min、a′_p=2～6mm并且每齿进给量达0.4～0.8mm时，铣削力减小10%～15%，铣削功率下降44%，效率也大大提高。其原理是在主切削刃上磨出负倒棱，铣削时人为地产生积屑瘤，使其代替切削刃进行切削，积屑瘤的前角g_b可达20~～302，由于主偏角的作用，积屑瘤受到一个前刀面上产生的平行于切削刃的推力作用而成为副屑流出，从而带走了切削热，降低了切削温度。

铣削不锈钢时，应尽可能采用顺铣法加工。不对称顺铣法能保证切削刃平稳地从金属中切离，切屑粘结接触面积较小，在高速离心力的作用下易被甩掉，以免刀齿重新切入工件时，切屑冲击前刀面产生剥落和崩刃现象，提高刀具的耐用度。

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。硬质合金铣刀铣削不锈钢时，取V_c=70～150 m/min，V_f=37.5～150 mm/min，同时应根据合xx号及工件材料的不同作适当调整。高速钢铣刀的切削用量见表6。

在不锈钢工件上钻孔常采用麻花钻，对淬硬不锈钢，可用硬质合金钻头，有条件时可用超硬高速钢或超细晶粒硬质合金钻头。钻孔时扭矩和轴向力大，切屑易粘结、不易折断且排屑困难，加工硬化加剧，钻头转角处易磨损，钻头刚性差易产生振动。因此要求钻头磨出分屑槽，修磨横刃以减小轴向力，修磨成双顶角以改善散热条件。

钻削不锈钢的典型钻头(即不锈钢群钻)如图3所示。

图3 不锈钢群钻	图4 不锈钢断屑钻头
图5 S形硬质合金钻头
图6 四刃带钻头

图3中L≈0.32d₀，L/2>L₁>L/3，R≈0.2d₀，h=0.04d₀，b≈0.04d₀。使用这种钻头钻削1Cr18Ni9Ti时，对Ø20 mm、Ø25 mm、呾 mm三种直径的钻头，采用n=105 r/min，f=0.32 mm/r、0.4 mm/r、0.56 mm/r、0.67 mm/r四种不同的进给量，均可顺利地断屑和排屑。

还可采用不锈钢断屑钻头(图4)、S形硬质合金钻头(图5)、四刃带钻头(图6)及可转位硬质合金浅孔钻。

用不锈钢断屑钻头(图4)加工马氏体不锈钢2Crl3时，只需磨出E-E处断屑槽；而钻削加工lCrl8Ni9Ti奥氏体不锈钢时，还需加开A-A处断屑槽。不锈钢断屑钻头的具体参数及适用的钻削用量见表7。

S形硬质合金钻头的特点是：无横刃，可减小轴向力50%；钻心处前角为正值，刃口锋利；钻心厚度增大，提高了钻头刚性；有两个喷切削液孔；圆弧形切削刃及排屑槽分布合理，便于切屑成小块，以利排出。

可转位硬质合金浅孔钻的特点是：钻头前端不对称装有两片凸三角形刀片，分屑切除孔的不同部分，能自动定心，孔的直线性好，并且切入切出长度短；刀片前刀面上带有多个坑状断屑槽，切削性能良好，尤其是断屑可靠，切屑呈一致的碎卷屑；内冷却使切削液直接喷向钻削加工表面，改善冷却效果，排屑非常通畅；特别是可根据工件材料采用不同牌号的硬质合金刀片，切削速度达80～120m/min，钻削非常轻快。加工奥氏体不锈钢的钻削用量见表8。

**表7 不锈钢断屑钻头的断屑槽和钻削用量**
钻头直径d₀ (mm)	半径R_E (mm)	宽度B_A (mm)	半径R_E (mm)	宽度B_E (mm)	主轴转速n (m/min)	进给量f (mm/r)
＞8～15	3.0～5.0	2.5～3.0	2.0～3.5	1.0～2.5	210～335	0.09～0.12
＞15～20	5.0～6.5	3.0～3.5	3.5～4.0	2.5～3.0	210～265	0.09～0.12
＞20～25	6.5～7.5	3.5～4.5	4.0～4.5	2.8～3.3	170～210	0.12～0.14
＞25～30	7.5～8.5	4.5～5.0	4.5～5.0	3.0～3.5	132～170	0.12～0.14

钻削不锈钢时，经常发现钻头容易磨损、折断，孔表面粗糙，有时出现深沟而无法xx；孔径过大，孔形不圆或向一边倾斜等现象。在操作时应注意下列事项：

几何形状必须刃磨正确，两切削刃要保持对称。钻头后角过大，会产生“扎刀”现象，引起颤振，使钻出的孔呈多角形。应修磨横刃，以减小钻孔轴向力。
钻头必须装正，保持钻头锋利，用钝后应及时修磨。
合理选择钻头几何参数和钻削用量，按钻孔深度要求，应尽量缩短钻头长度、加大钻心厚度以增加刚性。使用高速钢钻头时，切削速度不可过高，以防烧坏刀刃。进给量不宜过大，以防钻头磨损加剧或使孔钻偏，在切入和切出时进给量应适当调小。
充分冷却润滑，切削液一般以硫化油为宜，流量不得少于5～8 L/min，不可中途停止冷却，在直径较大时，应尽可能采用内冷却方式。
认真注意钻削过程，应及时观察切屑排出状况，若发现切屑杂乱卷绕立即退刀检查，以防止切屑堵塞。还应注意机床运转声音，发现异常应及时退刀，不能让钻头在钻削表面上停留，以防钻削表面硬化加剧。

耐酸不锈钢的塑性和韧性都很大，钻孔时存在的主要问题是不容易断屑，影响切削液的流入，切削区温度高，刀具耐用度低，生产率低。在钻孔时，切削负荷大，形成切屑要消耗很多的能量，再加上这类不锈钢的高温强度和硬度高，钻屑在切离时不易折断；同时冷作硬化现象非常严重，表面硬化程度可达{bfb}以上，硬化层厚度达0.1～0.2mm。耐酸不锈钢的导热系数小，只有碳钢的1/3～1/4，切削区温度很高，与其他金属的亲和作用强以及材料中存在的硬质点，加剧了刀具的磨损。

为了解决耐酸不锈钢钻孔时的断屑问题，研制了新型钻耐酸不锈钢断屑群钻，用它钻孔时切屑长100mm左右呈“礼花”状从孔中排出，断屑效果十分理想。

在钻孔过程中要出这种切屑的关键是：一要使分屑点处于临界分屑状态；二要适当磨出钻尖高(h=0.05D～0.07D)和圆弧半径(R=0.2D)；三是L₁=1.7～3.3 mm位置应选择恰当，并配合适当大的进给量和较低的切削速度，使切屑在斜拧状态中折断。

使用耐酸不锈钢断屑群钻钻孔时，应选用较低的切削速度和较大的进给量，有利于实现断屑。对不锈钢铰孔时，经常遇到的问题是：孔表面容易划出沟槽，粗糙度差，孔径超差，呈喇叭口，铰刀易磨损等。不同种类不锈钢的切削加工性不同，在铰孔中所表现出的问题也不一样，如对1Cr18Ni9Ti等奥氏体不锈钢和耐浓硝酸不锈钢铰孔时，主要是铰刀磨损问题；而对2Cr13等马氏体不锈钢铰孔时，主要是不容易保证铰孔的粗糙度和尺寸精度问题。为了避免这些问题，应注意以下事项：

合理选择铰刀和铰削用量，是保证铰孔顺利进行的关键。
(2)提高预加工工序质量，防止预加工孔出现划沟、椭圆、多边形、锥度或喇叭口、腰鼓形状、轴心线弯曲、偏斜等现象。
保持工件材质硬度适中，尤其对2Cr13马氏体不锈钢，调质处理后的硬度在HRC28以下为宜。
正确安装铰刀和工件，铰刀必须装正，铰刀轴线应和工件预加工孔的轴线保持一致，以保证各刀齿均匀切削。
选用合适的切削液，可以解决不锈钢的切屑粘附问题，并使之顺利排屑，从而降低孔表面粗糙度和提高刀具耐用度。一般以使用硫化油为宜，若在硫化油中添加10%～20%CCl4或在猪油中添加20%～30%CCl4，对降低表面粗糙度有显著的效果。由于CCl4对人体有害，宜采用硫化油85%～90%和煤油10%～15%的混合液。铰刀直径较大时，可采用内冷却方式。
认真注意铰孔的过程，严格检查刀齿的跳动量，是获得均匀铰削的关键。在铰削过程中，注意切屑的形状，由于铰削余量小，切屑呈箔卷状或呈很短的螺卷状。若切屑大小不一，有的呈碎末状、有的呈小块状，说明铰削不均匀。若切屑呈条的弹簧状，说明铰削余量太大。若切屑呈针状、碎片状，说明铰刀已经磨钝。还要防止切屑堵塞，应勤于观察刀齿有无粘屑，以避免孔径超差。使用硬质合金铰刀铰孔时，会出现孔收缩现象，为防止退刀时将孔拉毛，可采取加大主偏角来改善这种情况。

在不锈钢上攻丝比在普遍钢材上攻丝要困难得多。经常出现由于扭矩大，丝锥被“咬死”在螺孔中，崩齿或折断，螺纹表面不光，沟纹，尺寸超差，乱扣和丝锥磨损严重等现象。因此，攻制不锈钢螺纹时应采取相应的技术措施加以解决。

攻制不锈钢螺纹时，“胀牙”现象比较严重，丝锥容易“咬死”在孔中，所以螺纹底孔应适当加大。一般情况下，螺距为1mm以下的螺纹底孔直径等于公称直径减去螺距；螺距大于1mm时，螺纹底孔直径等于公称直径减去1.1倍螺距。
选择合适的丝锥和合理的切削用量，是关系到攻丝质量的关键。丝锥材料，应选含钴或铝超硬高速钢；主偏角和螺距、丝锥把数有关，头锥k_r=5°～7°，二锥、三锥为k_r=10°～20°；校准部分一般取3～4扣螺纹长度，并有0.05～0.1mm/100 mm的倒锥；容屑槽方向一般取b=8°～15°，可以控制切屑流动方向，对于直槽丝锥，可以将丝锥前端改磨成螺旋形；丝锥的前角一般为g_p=15°～20°，后角为8°～12°。
可采用无槽丝锥对不锈钢攻丝，见图7。使用无槽丝锥挤丝前的底孔直径为： d₀=d_w-(0.5-0.6)P式中：d_w——工件螺纹外径，mm；
P——螺距。
(4)不锈钢攻丝时，应保证有足够的冷却润滑液。通常可选用硫化油+15%～20%CCl4；白铅油+机油或其他矿物油；煤油稀释氯化石蜡等。
在攻丝的过程中，万一丝锥折断，可将工件放在硝酸溶液中进行腐蚀，可以很快将高速钢丝锥腐蚀，而不报废工件。

不锈钢的韧性大，热强度高，而砂轮磨粒的切削刃具有较大的负前角，磨削过程中磨屑不容易被切离，切削阻力大，挤压、摩擦剧烈。单位面积磨削力很大，磨削温度可达1000℃～1500℃。同时，在高温高压的作用下，磨屑易粘附在砂轮上，填满磨粒问的空隙，使磨粒失去切削作用。不锈钢的类型不同，产生砂轮堵塞的情况也不相同，如磨削耐浓硝酸不锈钢及耐热不锈钢，粘附、堵塞现象比1Cr18NiTi严重，而1Cr13、2Cr13等马氏体不锈钢就比较轻。
不锈钢的导热系数小，磨削时的高温不易导出，工件表面易产生xx、退火等现象，退火层深度有时可达0.01～0.02 mm。磨削过程中产生严重的挤压变形，导致磨削表面产生加工硬化，特别是磨削奥氏体不锈钢时，由于奥氏体组织不够稳定，磨后易产生马氏体组织，使表面硬化严重。
不锈钢的线膨胀系数大，在磨削热的作用下易产生变形，其尺寸难以控制。尤其是薄壁和细长的零件，此现象更为严重。
多数类型的不锈钢不能被磁化，在平面磨削时，只能靠机械夹固或专用夹具来夹持工件，利用工件侧面夹紧工件，产生变形和造成形状或尺寸误差，薄板工件更为突出。同时也会引起磨削过程中的颤振而出现鳞斑状的波纹。

磨料：白刚玉具有较好的切削性能和自锐性，适于磨削马氏体及马氏体+铁素体不锈钢；单晶刚玉磨料适用于磨削奥氏体和奥氏体+铁素体不锈钢；微晶刚玉磨料是由许多微小的晶体组成的，强度高、韧性和自锐性好，其自锐的特点是沿微晶的缝隙碎裂，从而获得微刃性和微刃等高性，可以减少xx、拉毛等现象，并可以降低磨削表面粗糙度，适于磨削各种不锈钢；立方氮化硼磨料的硬度很高，热稳定性好，化学惰性高，在1300℃～1500℃不氧化，磨粒的刃尖不易变钝，产生的磨削热也少，适用于磨削各种不锈钢。为了减少粘附现象，也可采用碳化硅和人造金刚石为磨料的砂轮。
粒度：磨削不锈钢时，一般以采用36号、46号、60号中等粒度的砂轮为宜，其中粗磨时，采用36号、46号粒度，精磨用60号粒度。为了同时适用于粗磨和精磨，则采用46号或60号粒度。
结合剂：磨削不锈钢要求砂轮具有较高的强度，以便承受较大的冲击载荷。陶瓷结合剂耐热、抗腐蚀，用它制成的砂轮能很好地保持切削性能，不怕潮湿，且有多孔性，适合于制作磨削不锈钢砂轮的结合剂。磨削耐浓硝酸不锈钢等材料内孔时，可采用树脂结合剂制造砂轮。
硬度：应选用硬度较低的砂轮，以提高自锐性。一般选用G～N硬度的砂轮，其中以K～L使用最为普遍，使用微晶刚玉作磨料的内圆磨砂轮，则以J硬度为宜。
组织：为了避免磨削过程中砂轮堵塞，砂轮组织应选较疏松的，一般选用5号～8号较为合适。

陶瓷结合剂砂轮的速度为30～35 m/s；树脂结合剂的砂轮速度为35～50 m/s。当发现表面xx时，应将砂轮速度降至16～20 m/s。

工件速度，当工件直径小于50 mm时，n=120～150 r/min；大于50 mm时，n=40～80 r/min。用砂轮外圆进行平面精磨时，工作台运动速度一般为15～20 m/min，粗磨时为5～50 m/min。磨削深度和横向进给量小时取大值，横向进给量大时取小值。粗磨深度为0.04～0.08 mm，精磨深度为0.01 mm。修整砂轮后应减小磨削深度。

外圆磨削时纵向进给量，粗磨时为(0.2～0.7)B mm/r，精磨时为(0.2～0.3)B mm/r；内圆磨削时纵向进给量，粗磨时为(0.4～0.7)B mm/r，精磨时为(0.25～0.4)B mm/r；砂轮外圆平面磨横向进给量，粗磨时(0.3～0.7)B mm/dst，精磨时为(0.05～0.1)B mm/dst。

应及时修整砂轮，粗磨时砂轮要修整粗一些，精磨时砂轮要始终保持锋利，以免过热xx。修整后的砂轮两侧转角处，不允许有毛刺存在。
低表面粗糙度磨削时，粗精磨应分别进行，精磨余量一般留0.05 mm为宜，工件装夹误差大时可留0.1 mm。
磨削过程中必须充分冷却，以带走大量的磨削热和进行冲刷，防止砂轮堵塞和工件表面xx。冷却液必须清洁，不能混入磨屑或砂粒，以免将工件拉毛。磨削不锈钢的冷却液，一般选用冷却性能较好的乳化液，或用含有极压添加剂且表面张力小的冷却液。流量为20～40 L/min，砂轮直径大时为80 L/min。
不锈钢磨削余量应取小一些，外圆磨削时，直径上的磨削余量为0.15～0.3 mm，精磨余量为0.05 mm。内圆磨削的余量与外圆磨削基本相同。平面磨削时，对面积小、刚性好的零件，单边留余量为0.15～0.2 mm，刚性差、面积大的零件，单边留磨削余量0.25～0.3 mm。

不锈钢的用途很广，切削加工的实例也很多，在这里仅举几个切削加工的实例，以供参考。

车削：工件材料为1Cr18Ni9Ti，工件尺寸为Ø900 mm×720 mm。原用YG8硬质合金车刀，刀具几何参数g₀=15°～18°，a₀=6°～8°，k_r=75°，l_s=-5°～-8°；切削用量为Vc=28 m/min，a_p=0.3～0.5 mm，f=0.16mm/r，精车一刀需刃磨28次车刀，且工件表面接刀痕十分明显。后改用YG8N硬质合金车刀，除将切削速度提高到42.4m/min外，其他条件相同，精车一刀外圆，仅需磨刀5次，工件表面粗糙度Ra为3.2μm，接刀痕也不明显。
车螺纹：工件材料为1Cr18Ni9Ti，螺纹规格为M20×2.5。原用YG8硬质合金，Vc=10 m/min，f=2.5 mm/r，a_p=0.3～0.4 mm，刀具刃磨一次加工不了一件。改用813硬质合金，在Vc=36 m/min的条件下，可加工两件以上，效率和刀具耐用度可提高两倍以上。
铣削：工件材料为Cr17Ni2，铣削平面，切削用量为Vc=90～100 m/min，a_p=3～4 mm，a_f=0.15 mm/z。刀具为可转位端铣刀，刀具材料为YW4，刀具几何参数为g₀=5°，a₀=8°，k_r=75°，l_s=5°。刀具耐用度为41 min。
镗孔：工件材料为1Cr18Ni9Ti，刀具材料原用YG6和YG10H硬质合金，刀具几何参数为g₀=20°，a₀=8°，k_r=75°，l_s=-3°。切削用量为Vc=20 m/min，a_p=3 mm，f=0.32mm/r。在相同的条件下，YG6的刀具耐用度为15 min，且不断屑而粘刀，YG10H的刀具耐用度为60 min，而且切削质量良好。

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