【文章內容簡介】 度高、強度大、剛度好、耐用度高，而且要求尺寸穩(wěn)定、安裝調整方便。隨著刀具材料性能的提高與結構特性的改善，數(shù)控加工用的刀具在耐用度、剛度、抗脆性、斷屑和調整更換等方面的性能已有很大的改善。例如，目前涂層刀具，立方氮化硼刀具以至陶瓷刀具與金剛石刀具等可使刀具的切削速度大幅度提高。然而，從如何加工的角度看， 加工刀具類型與工藝方案的合理選擇則極為重要。 數(shù)控機床對所使用的刀具有許多性能上的要求，只有達到這些要求才能使數(shù)重慶理工大學畢業(yè)論文 11 控機床真正發(fā)揮效率。在選擇數(shù)控機床所用刀具時應注意以下幾個方面： 1．良好的切削性能?，F(xiàn)代數(shù)控機床正向著高速、高剛性和大功率方向發(fā)展，因而所使用刀具必須具有能夠承受高速切削和強力切削的性能。同時，同一批刀具在切削性能和刀具壽命方面一定要穩(wěn)定，這是由于在數(shù)控機床上為了保證加工質量，往往實行按刀具使用壽命換刀或由數(shù)控系統(tǒng)對刀具壽命進行管理。 2．較高的精度。隨著數(shù)控機床、柔性制造系統(tǒng)的發(fā)展，要求刀具能 實現(xiàn)快速和自動換刀；又由于加工的零件日益復雜和精密，這就要求刀具必須具備較高的形 狀精度。對數(shù)控機床上所用的整體式刀具也提出了較高的精度要求，有些立銑刀的徑向尺寸精度高達 5μ m 以滿足精密零件的加工需要。 3．先進的刀具材料。刀具材料是影響刀具性能的重要環(huán)節(jié)。除了不斷發(fā)展常用的高速鋼和硬質合金鋼材料外，涂層硬質合金刀具已在國外普遍使用。硬質合金刀片的涂層工藝是在韌性較大的硬質合金基體表面沉積一薄層（一般 5～ 7μ m）高硬度的耐磨材料，把硬度和韌性高度地結合在一起，從而改善硬質合金刀片的切削性能。 合理選擇刀具材 料 是保證高效切削加工不銹鋼的 重要條件。根據(jù)不銹鋼的切削特點，要求刀具材料應具有耐熱性好、耐磨性高、與不銹鋼的親和作用小等特點。目前常用的刀具材料包括硬質合金和高速鋼兩大類。 （ 1） 硬質合金 和大多數(shù)難加工材料一樣，加工 1Cr18Ni9Ti 不銹鋼時切削力較大，切削與前刀面接觸時間短，切削力集中在切削刃附近，容易產(chǎn)生崩刃現(xiàn)象，因此宜選用YG類硬質合金加工。 YG 類硬質合金韌性較好，有較高的耐磨性和紅硬性，導熱性也好，比較適合加工不銹鋼材料。通常推薦使用 YG3X、 YG YW YW2A、 YW3等牌號。這些材料具有較高 的硬度（ 7482HRC） 、耐磨性和耐熱性（約 850℃1000℃），以 及較高的強度、韌性和導熱系數(shù)。若采用新牌號硬質合金（如 8175 71 79 YM05 YM052 等）切削不銹鋼，可獲得更好的效果。例如， 813硬質合金刀具具有較高的硬度（≥ 91HRA） 和強度（ 1570MPa） ,又具有良好 的高溫韌性、抗氧化性和抗粘結性，其組織致密，耐磨性好，用于車削 1Cr18Ni9Ti奧氏體不銹鋼效果極佳。 （ 2） 高速鋼 當工件的形狀、尺寸和結構不便使用硬質合金刀具加工 ，或硬質合金刀具易于損壞時，就需要選用高速鋼 刀具。普通高速鋼（ W18Cr4V） 刀具耐用度低，已重慶理工大學畢業(yè)論文 12 不 符合加工要求?？梢圆捎眯滦透咚黉摰毒?，如含鈷高速鋼（如 W2Mo9CR4vCo8） 、含鋁高速鋼（如 W6Mo5Cr4V2Al） 、含 氮高速鋼（ W12MO3Cr4V3N） 等刀具。 刀具幾何參數(shù)的確定 合理選擇刀具幾何參數(shù)，對于提高刀具耐用度和工件加工質量非常重要。 （ 1） 前角 在保證刀具具有足夠強度的前提下，應選用較大的前角，因為大前角不僅能夠降低切削力和切削溫度，而且可以減小硬化層深度。高速鋼刀可選取 =10176。 20176。，硬質合金刀可選取 =5176。 10176。 （ 2） 后角 增大后角能減小后刀面與加工表面摩擦，但會降低切削刃的強度和散熱能力。合理的后角取值取決于切削厚度，切削厚度較小時，宜選用較大的后角； 粗加工時，一般選用后角 =610176。；精加工時，一般選用后角 =1020176。 ，還可以采用在切削刃上負倒棱等措施來強化切削刃，以提高刀具的耐磨能力。 （ 3） 主偏角 Kr 、副偏角 Kr ′、和刀尖圓弧半徑 rc 一般選取主偏角 Kr=45176。 75176。，副偏角 Kr ′ =8176。 15176。為了增大刀尖強度，一般應刃磨出刀尖圓弧半徑，刀尖圓弧半徑 rc=. (4)刃傾角 刃傾角 主要影響刀 尖強度和切屑流動方向。為了增大強度，刃傾角 應選負值。 （ 4） 刀具表面粗糙度 加工不銹鋼時，切屑對刀具的粘附性強，容易產(chǎn)生積屑瘤，因此要求刀具的前、后刀面及刃口的表面粗糙度值較?。? 以下），以降低切削阻力，減小切削粘附，提高刀具耐用度。 切削用量的選擇 合理選擇切削用量，是改進切削效果的重要途徑。切削用量對加工不銹鋼時的加工硬化、切削力、切削熱等有很大的影響，尤其對刀具的耐用度影響較大。根據(jù)切削原理，對切削溫度和刀具耐用度影響最大的切削參數(shù)是切削速度 Vc,進給重慶理工大學畢業(yè)論文 13 量 f 次之，背吃刀量 ap. (1) 切削速度 Vc 為了保證合理的刀具耐用度，可適當降低切削速度。切削不銹鋼時，切削速度通常可按切削普通碳鋼的 40％ 60％來選取。 (2)背吃刀量 ap 粗加工時余量較大，應選用較大的背吃刀量，以減少走刀次數(shù)，同時可避免刀尖與工件毛坯表皮接觸，以減輕刀具磨損。但背吃刀量也不宜過大，否則會引起振動。粗加工時，可選取 ap=25mm。精加工時，可選取較小的背吃刀量，同時還要避開 硬化層，一般可選取 ap=. (3) 進給量 f 增大進給量會使切削殘留高度和積屑瘤高度加大，通常選用 f=。為了提高加工表面 質量，精加工時應采用較小的進給量，但不得小于 ，以免在加工硬化區(qū)進行切削。還應注意，進給量 f與背吃刀量 ap 成反比。 切削液的選擇 由于不銹鋼的切削加工性較差，因此，與切削普通碳素鋼相比，切削不銹鋼時選用的切削液應具有更好的冷卻性能、潤滑性能和抗粘結性能（滲透性） 常用的切削液包括： （ 1）乳化液：具有良好的冷卻性能，重要用于不銹鋼的粗車、 磨削與鉆孔，濃度較大的 乳化液或含硫、氯等極壓劑的乳化液（如硫化乳化液）亦可用于鉸孔。 （ 2）硫化油：具有一定的冷卻性能和潤滑性能，且來源豐富、成本較低 。 （ 3）加入極壓或油性添加劑的冷卻液：具有良好的潤滑性能，主要用于不銹鋼的精加工。 （ 4）四氯化碳 +礦物油或其他油類：礦物油或其他油類添加四氯化碳 后，可大大提高其滲透性，特別適合 1Cr18Ni9Ti 等奧氏體不銹鋼的精加工。 （ 5）液體二硫化鉬：可作為不銹鋼鉸孔、攻螺紋等加工的 切削液。 重慶理工大學畢業(yè)論文 14 需要特別強調，由于切削不銹鋼時發(fā)熱量大，因此應盡可能采用噴霧冷卻、高壓冷卻等高效冷卻方法。 不銹鋼的常用加工工藝 不銹鋼的鉆削加工 為了提高鉆頭的剛度和強度，保證排屑順暢，防止已加工表面拉傷 及鉆頭折斷，確保鉆頭的使用壽命，加工不銹鋼的鉆頭應具有較大的倒錐度和螺旋角，并采取開分屑槽、磨低和磨短橫刃（或磨成雙重頂角 ） 等修磨措施。這樣，因鉆頭外刃分屑槽深度較小，各段切削刃的排屑方向不同，可使切屑互相撕裂，形成螺旋狀并自然折斷，從而可取得良好的斷屑、排屑效果。 此外，必須正確刃磨鉆頭幾何形狀，兩切削刃應保持對稱。如鉆頭后角過大，會產(chǎn)生“扎刀”現(xiàn)象，引起顫振，使鉆出的孔呈多角形。為了減小鉆孔軸向力，應對橫刃進行修磨。加工時，鉆頭必須裝正，保持鉆頭切屑刃鋒利，用鈍后應及時修磨。應合理選擇鉆頭幾何參數(shù)和鉆削 用量。根據(jù)鉆孔深度要求，應盡量縮短鉆頭長度、加大鉆 芯厚度，以增大刀具剛性。用高速鋼鉆頭鉆孔時，切削速度不宜過高，以免 燒傷切屑刃。進給量不宜過大，以防鉆頭磨損加劇或使孔鉆偏。在切入和切出時應適當調小進給量。冷卻潤滑應充分，切削液一般選用硫化油為宜，流量應不小于 58L/min,不可中途停止冷卻。 1Cr18Ni9Ti 奧氏體不銹鋼的常用鉆削用量見下表 1 表 奧氏體不銹鋼的鉆削用量 鉆頭直徑 d(mm) 主軸轉速 n(m/min) 進給量 f(mm/r) ≤ 5 7001000 ＞ 510 500750 ＞ 1015 400600 ＞ 1520 200450 ＞ 2030 150400 ＞ 3040 100250 重慶理工大學畢業(yè)論文 15 不銹鋼的車（鏜）削加工 車（鏜）削不銹鋼時，切削不易卷曲和折斷，因此，刀具斷屑槽參數(shù)的選擇顯得尤為重要。常用的斷屑槽為全圓弧型，宜選用較大的前角：粗加工時選取 10176。15176。；半精加工時選取 15176。 20176。；精加工時選取 20176。 30176。 。同時采用較小的負倒棱或過渡刃 。此外，進給量的選取不宜過 ?。很嚕ㄧM）削馬氏體不銹鋼或鐵素體不銹鋼時可選 mm/r。 圖 1 為一種適合加工直徑 50mm 以下 1Cr18Ni9Ti 等奧氏體不銹鋼的切斷刀，刀片材料選用 YW YW YG8N。該刀具的主要特點： ① 采用較大的前角，以減小切削變形和摩擦； ② 采用過渡刃，以增大刀尖強度； ③ 最重要的一點是必須采用 0176。刃傾角（如有條件可在工具磨床上磨出），因為對不銹鋼進行切斷加工時，切削與槽壁摩擦嚴重，如切屑不能垂直卷出，就 會產(chǎn)生擠屑現(xiàn)象，嚴重時會發(fā)生打刀。切削刃磨出 左右的負倒棱，可減少磨削時的崩刃現(xiàn)象，可獲得較好的刃口質量。刀體下部采用魚肚形，以 增加刀具剛性。刀具的副后角用砂輪外圓磨出，剛性較好，實際后角約為 2176。 3176。推薦切削用量為：切削速度 Vc=（ 6080）m/min, 進給量 f=()mm/r,同時應使用切削液充分冷卻潤滑。不銹鋼的常用切削用量見表 2 重慶理工大學畢業(yè)論文 16 加工刀具的確定 在如何使用數(shù)控機床刀具方面，也應掌握一條原則：尊重科學，按切削規(guī)律辦事。對于不同的零件材質，在客觀規(guī)律上就有一個 切削速度（ v）、背吃刀量（ aP）、進給量（ f）三者互相適應的最佳切削參數(shù)。這對大零件、稀有金屬零件、貴重零件更為重要，應在實踐