不銹鋼材料的加工難點 - 高性能臥式加工中心臥式鏜銑床數控龍門加工中心

發布日期：2019-01-24 作者：點擊：

不銹鋼材料以鐵為基體，卻擁有比一般鋼、鐵更優質的性能。合金元素的加入使得不銹鋼材料具備常溫乃至高溫下的耐腐蝕性，以及由于一般材料的物理性能。但是，由于其韌性增強導致加工過程中刀具極易受到磨損，而塑性較高的特性也使得加工過程產生的鐵屑不容易排除，最終影響加工進程和最終效果。

一、材質特性分析

1、韌性強

眾所周知，不銹鋼材料集體鐵的存在導致該材料的硬度高，尤其是高溫條件下，其現實出的高硬度、高強度更是使得加工過程中難以實現精確的切削加工，更難以實現彎折、卷曲等加工效果。

2、塑性大

在不銹鋼的加工過程中，其表現出較大的塑性而使得加工過程中產生的切屑附著材料的表面，不易被清除。也就是說，隨著加工過程的進行，其表現出的塑性使得材料具有一定粘附能力，造成加工困難。

3、膨脹系數高

在不銹鋼材料的加工過程中，隨著加工工作的深入，其材料溫度也隨之升高。同時其散熱能力差也導致加工材料容易變形，影響準確度。另外，材料的高溫度也使得加工刀具的溫度持續高溫，更加速了其磨損程度。

二、加工刀具

加工刀具的選擇是加工過程中至關重要的一步，質量差的刀具必然使得加工過程存在一系列問題，并且也會影響到最終成品的質量；而相反的，質量高的刀具能夠提高加工的效率，但由于不銹鋼加工的要求不同，會造成資源浪費等現象。因此，針對不同要求，選擇適合刀具是生產加工的要點所在。

1、材料選擇

上述問題可以看出，針對不銹鋼材料的特質，加工刀具的選擇需要針對其性能具有良好的導熱性、抗磨性以及較強的韌度。例如，高速鋼刀具良好的強度和韌性能夠減少加工過程的磨損，同時在較高溫度下也不易受到影響改變特質，滿足了不銹鋼加工刀具選擇的基本要求。

2、參數選擇

刀具的幾何參數對于刀具加工來講亦是關鍵之處，刀具參數設置合理能夠使得加工結果更加精確。刀具前腳參數一般在10—20之間，根據車床的精確程度進行精確劃分；后腳參數根據加工材料的厚度來確定，厚度大后腳角度就小，反之亦然；主偏角、副偏角根據所需加工材料的特性和加工要求進行具體的設定，刃傾角的作用是增強加工刀具刀尖的強度，使得加工過程更加順暢，其參數值一般在7?—-3?之間。其他各項參數都需要根據加工要求、加工流程進行靈活調整，以達到最好的加工效果。需要指出，倘若前刀面磨到略低于刀柄的位置，可以在提高刀具運用程度的同時更好的處理切屑問題。

3、刀具其他要求

首先，為了克服不銹鋼材料的粘附問題，刀具的粗糙值不易過大，這樣有利于及時排除加工的切屑，減少粘刀問題的發生；其次，刀刃部位應當時刻保持鋒利，這樣能夠有效減少對于硬度較大的材料的吃刀量，使得加工過程更加順利；最后，需要控制刀具的切削量。

三、加工方法

1、切削速度的控制

不銹鋼材料加工過程中，對于切削技術的掌握是每個生產加工人員的必修課。長時間的經驗表明，低速切削能夠調整和改善加工過程中常出現的積屑問題，因為在這種狀態之下，速度低導致加工過程的溫度能夠被控制在合理的范圍之內，這樣能夠避免因為溫度高造成的不銹鋼材料加工不準確和刀具嚴重受損問題，也能夠使材料的塑性不發生較大變化，從而能避免產生積屑瘤；相反的，如果在高速切屑的狀態下，切削底層溫度過高導致出現軟化現象，那么在接下來的加工過程中就極容易在其表面出現積屑瘤，從而影響加工材料成品的質量。

2、鉆孔

在生產車間我們發現，最常用的鉆孔鉆頭一般為麻花鉆，但是麻花鉆在加工不銹鋼材料時需要注意螺旋角的確定。鉆頭一般不宜過小，否則會影響加工的速度，同時鋒利程度較低的鉆孔加工極易造成加工偏差，使得成品不符合前期規定。但也需要注意，鉆頭螺旋角倘若過大就會使得加工過程中產生的廢屑無法排除，造成加工的障礙。因此加工時需要注意螺旋角的選擇，在選擇偏大角度的同時采取斷續進給模式，及時排除廢屑。

3、切削液與冷卻方式

由于不銹鋼材料的一系列特質影響，加工過程中通過選取適當的切血液進行沖洗、潤滑、冷卻的工作，就能夠使得加工過程中刀具發揮出最大作用且受到最低影響，加工材料也能夠保證質量和加工過程的順利。一般的，切削過程所選取的切血液有乳化液、礦物液和硫化液。

一般鋼材在切削溫度高的作用下，切屑切離部位的金屬強度和硬度，將隨切削溫度升高而明顯下降，使得切削過程進行順利。但不銹鋼在高溫時的強度和硬度無明顯下降，因此不銹鋼切削過程的切削力大。也正是因為不銹鋼在高溫時的強度和硬度下降不明顯，切削過程的切削力比較集中地作用在刀刃附近，容易引起刀刃的塑性變形而損壞。

1、切削力度大

不銹鋼材質強度大，切削時切向應力大、塑性變形大，因而切削力大。此外材料導熱性極差，造成切削溫度升高，且高溫往往集中在刀具刃口附近的狹長區域內，從而加快了刀具的磨損。

切削強度大主要是因為不同材質的不銹鋼類型的強度不一致，所以切割時對應的用力比較大，不易塑性。選擇鉆鏜之類的工藝時，盡可能選擇比加工材質更加大強度的工藝，這樣不易造成不銹鋼的變形，亦可減少切割過程中的切削強度。

2、切削溫度高

不銹鋼材質本身從導熱性來看，都不利于導熱，在切削過程中加工工藝與工件想觸碰，造成加工溫度高，這也加劇了刀具的磨損。我們可以通過“固溶處理、水韌處理”的熱處理方式來解決，在不改變物理狀態原始材料狀態的情況下，對加工材料的金相結構進行一定的微調，以此來改善加工中的溫度。

3、加工硬化嚴重

奧氏體不銹鋼以及一些高溫合金不銹鋼均為奧氏體組織，切削時加工硬化傾向大，通常是普通碳素鋼的數倍，刀具在加工硬化區域內切削，使刀具壽命縮短。

4、容易粘刀

無論是奧氏體不銹鋼還是馬氏體不銹鋼均存在加工時切屑強韌、切削溫度很高的特點。當強韌的切屑流經前刀面時，將產生粘結、熔焊等粘刀現象，影響加工零件表面粗糙度。

不銹鋼的幾種材質加工時，都會因為切削的強韌度導致加工工藝與工件之間有一定的粘性，也就是粘刀，這樣加工出來的成品件差，表面易磨損，并且粘刀對刀具的損害也非常大。

5、刀具磨損加快

上述材料一般含高熔點元素、塑性大，切削溫度高，使刀具磨損加快，磨刀、換刀頻繁，從而影響了生產效率，提高了刀具使用成本。

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