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不銹鋼材料加工難點主要有以下幾個方面:
1. 切削力大,切削溫度高
這種材料強度大,切割應力大,塑性變形大,切割力大。此外,材料導熱性差,導致切割溫度升高,高溫往往集中在刀刃附近的狹窄區域,加速了刀具的磨損。
2. 加工硬化嚴重
奧氏體不銹鋼和一些高溫合金不銹鋼是奧氏體組織,切割加工硬化傾向大,通常是普通碳鋼的幾倍,刀具在加工硬化區切割,縮短了刀具的使用壽命。
3. 容易粘刀
奧氏體不銹鋼和馬氏體不銹鋼在加工過程中、切削溫度高的特點。當強切屑流經前刀面時,會產生粘結、熔焊等粘刀現象,影響加工零件的表面粗糙度。
4. 加速刀具磨損
上述材料一般含有高熔點元素、高塑性、高切割溫度,加速刀具磨損,頻繁磨刀、換刀,影響生產效率,提高刀具使用成本。
主要是為了降低切割線的速度和進給。采用專門加工不銹鋼或高溫合金的刀具,鉆孔攻絲最好內冷
通過對上述加工難點的分析,不銹鋼的加工工藝及相關刀具參數設計與普通結構鋼材料應有較大差異,具體加工工藝如下:
1.鉆孔加工
鉆孔時,由于不銹鋼材料導熱性差,彈性模量小,孔加工難度大。解決這類材料的孔加工問題,主要是選擇合適的刀具材料
(1)選擇刀具材料 由于加工不銹鋼零件時切削力大,切削溫度高,刀具材料應盡可能選強度高、導熱性好的硬質合金。
這種材料淬火零件的加工可以使用CBN(立方氮化硼)刀片,硬度僅次于金剛石,硬度可達7000~8000HV,與金剛石相比,耐磨性很高,CBN其突出優點是耐熱性遠高于金剛石,可達1200℃,切削溫度高。此外,它的化學惰性很大,鐵族金屬在1200~1300℃不起化學作用,非常適合加工不銹鋼材料。
(2)刀具幾何參數 刀具幾何參數在其切削性能中起著重要作用,為了使切削輕盈順暢,硬質合金刀具應采用較大的前角,以提高刀具的使用壽命。一般粗加工時,前角取10°~20°,半精加工時取15°~20°;精加工時取20°~30°。選擇主偏角的依據是,當工藝系統剛度好時,可取30°~45°;如果工藝系統剛度差,取60~75°,當工件長度與直徑之比超過10倍時,可取90倍°。
用陶瓷刀具鏜不銹鋼材料時,大多數情況下,陶瓷刀具都是用負前角切割的。前角大小一般選擇-5°~-12°。這有利于加強刀刃,充分發揮陶瓷刀具抗壓強度高的優點。后角大小直接影響刀具磨損,也影響刀刃強度。一般選擇5°~12°。主偏角的變化會影響徑向切削分力和軸向切削分力的變化,以及切削寬度和切削厚度的大小。由于工藝系統的振動對陶瓷工具極為不利,選擇主偏角有利于減少振動,一般選擇30°~75°。選用CBN刀具幾何參數為前角0°~10°,后角12°~20°,主偏角45°~90°。
(3)磨削前刀面的粗糙度值較小 為避免切屑粘刀現象,刀具前后刀面應仔細磨削,以保證粗糙度小,從而降低切屑流出阻力,避免切屑粘刀。
(4)刀刃應保持鋒利 刀刃應保持鋒利,以減少加工硬化,進給量和背吃量不宜過小,以免刀具在硬化層中切割,影響刀具的使用壽命。
(5)注意碎屑槽的磨削 由于不銹鋼切屑具有較強的特性,刀具前刀面的切屑槽應適當修磨,使切削過程中的切屑、容屑、排屑方便。
(6)切削用量的選擇 根據不銹鋼材料的特點,應選擇低速、大進給量進行切割。
(7)選擇合適的切削液 由于不銹鋼具有粘結性和散熱性差的特點,選擇抗粘結、散熱性好的切削液,如含氯量高的切削液、冷卻、清洗、防銹、潤滑效果好的無礦物油、無亞酸鹽的水溶液,如H1L-2合成切削液。
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