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不銹鋼材料加工難點(diǎn)主要有以下幾個方面:
1. 切削力大,切削溫度高
這種材料強(qiáng)度大,切割應(yīng)力大,塑性變形大,切割力大。此外,材料導(dǎo)熱性差,導(dǎo)致切割溫度升高,高溫往往集中在刀刃附近的狹窄區(qū)域,加速了刀具的磨損。
2. 加工硬化嚴(yán)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(qū)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(diǎn)。當(dāng)強(qiáng)切屑流經(jīng)前刀面時,會產(chǎn)生粘結(jié)、熔焊等粘刀現(xiàn)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(diǎn)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(chǎn)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(jìn)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(nèi)冷
通過對上述加工難點(diǎn)的分析,不銹鋼的加工工藝及相關(guān)刀具參數(shù)設(shè)計(jì)與普通結(jié)構(gòu)鋼材料應(yīng)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(dǎo)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(yīng)盡可能選強(qiáng)度高、導(dǎo)熱性好的硬質(zhì)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(dá)7000~8000HV,與金剛石相比,耐磨性很高,CBN其突出優(yōu)點(diǎn)是耐熱性遠(yuǎn)高于金剛石,可達(dá)1200℃,切削溫度高。此外,它的化學(xué)惰性很大,鐵族金屬在1200~1300℃不起化學(xué)作用,非常適合加工不銹鋼材料。
(2)刀具幾何參數(shù) 刀具幾何參數(shù)在其切削性能中起著重要作用,為了使切削輕盈順暢,硬質(zhì)合金刀具應(yīng)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(jù)是,當(dāng)工藝系統(tǒng)剛度好時,可取30°~45°;如果工藝系統(tǒng)剛度差,取60~75°,當(dāng)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(shù)情況下,陶瓷刀具都是用負(fù)前角切割的。前角大小一般選擇-5°~-12°。這有利于加強(qiáng)刀刃,充分發(fā)揮陶瓷刀具抗壓強(qiáng)度高的優(yōu)點(diǎn)。后角大小直接影響刀具磨損,也影響刀刃強(qiáng)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(tǒng)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(shù)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(xiàn)象,刀具前后刀面應(yīng)仔細(xì)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(yīng)保持鋒利 刀刃應(yīng)保持鋒利,以減少加工硬化,進(jìn)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(qiáng)的特性,刀具前刀面的切屑槽應(yīng)適當(dāng)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(jù)不銹鋼材料的特點(diǎn),應(yīng)選擇低速、大進(jìn)給量進(jìn)行切割。
(7)選擇合適的切削液 由于不銹鋼具有粘結(jié)性和散熱性差的特點(diǎn),選擇抗粘結(jié)、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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