加工不同材料時(shí)車(chē)削刀具選擇注意事項(xiàng)

王世斌，歐雪峰沈陽(yáng)機(jī)床股份有限公司中捷立加分公司，遼寧沈陽(yáng)　110044

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加工不同材料時(shí)車(chē)削刀具選擇注意事項(xiàng)

王世斌，歐雪峰
沈陽(yáng)機(jī)床股份有限公司中捷立加分公司，遼寧沈陽(yáng)110044

摘要隨著科技進(jìn)步以及人們消費(fèi)能力的提高，除了傳統(tǒng)的機(jī)械產(chǎn)品，金屬材料被廣泛地運(yùn)用到新興行業(yè)，最具代表性就是3C行業(yè)（電腦、通訊和消費(fèi)電子）。在產(chǎn)品的制造過(guò)程中，金屬切削是一個(gè)重要的生產(chǎn)環(huán)節(jié)。因?yàn)榈毒撸ǖ镀┰谇邢鬟^(guò)程中直接接觸產(chǎn)品，它對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量起著至關(guān)重要的作用，所以如何正確的選擇刀具是十分必要的。本文以車(chē)削加工為例，針對(duì)加工不同材料時(shí)，如何選擇刀具（刀片），以及針對(duì)不同材料特性需要注意哪些事項(xiàng)進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞材料；車(chē)削；磨損；刀具壽命

車(chē)削是最常見(jiàn)的金屬切削方式之一。切削速度（vc）、切削深度（ap）和進(jìn)給（fn）這3個(gè)參數(shù)是車(chē)削加工中最主要的參數(shù)，因?yàn)檫@些參數(shù)直接影響刀具壽命。過(guò)短的刀具壽命對(duì)于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)是毫無(wú)意義的。以上3個(gè)參數(shù)對(duì)刀具壽命影響程度見(jiàn)下圖。

通過(guò)上圖可以看出，切削速度（vc）對(duì)刀具壽命影響最大。為了獲得最佳的刀具壽命，通用原則是最大化ap——減少走刀次數(shù)；最大化fn——縮短切削時(shí)間；降低vc——減少刀具磨損。產(chǎn)品的組成材料種類(lèi)繁多，具體材料還需要具體分析。

1　針對(duì)不同材料，在選擇刀具（刀片）時(shí)，需要注意的事項(xiàng)

1.1鋼（ISO P）

1）非合金鋼（含碳量在0.55%以內(nèi)的鋼）

非合金鋼在車(chē)削時(shí)斷屑困難，并且容易產(chǎn)生積屑瘤。為了控制切屑，刀具（刀片）主偏角盡可能接近90°，加工時(shí)切削深度（ap）要大于刀尖半徑，同時(shí)避免徑向背車(chē)。積屑瘤對(duì)零件表面質(zhì)量和刀具壽命都有不利的影響，因此采用高的切削速度（vc）避免刀片產(chǎn)生積屑瘤。在小切深（ap）或低進(jìn)給（fn）的情況下，應(yīng)該使用正前角槽形以及小刀尖半徑的刀具（刀片）。

2）低合金鋼

合金含量和熱處理（硬度）影響低合金鋼的切削性能。車(chē)削過(guò)程中，刀具（刀片）容易產(chǎn)生月牙洼磨損和后刀面磨損。因此，刀具（刀片）要具有極高的抗后刀面磨損能力。

3）高合金鋼（合金含量超過(guò)5%的碳鋼）

和低合金鋼類(lèi)似，高合金鋼的切削性能隨著合金含量和硬度的增加而降低。當(dāng)車(chē)削硬度達(dá)到HB450的高合金鋼時(shí)，在會(huì)切削區(qū)域產(chǎn)生較多的熱量，容易引起塑性變形。因此，刀具（刀片）要求具有很高的抗塑性變形性和切削刃強(qiáng)度。

1.2不銹鋼（ISO M）

1）鐵素體和退火馬氏體不銹鋼

其切削性能和低合金鋼類(lèi)似。當(dāng)加工硬化的馬氏體鋼，對(duì)刀具（刀片）的抗塑性變形有很高的要求。

2）奧氏體不銹鋼（含鎳量超過(guò)20%的不銹鋼）

常見(jiàn)的刀具（刀片）磨損為月牙洼磨損、塑性變形以及積屑瘤，同時(shí)在車(chē)削時(shí)會(huì)產(chǎn)生“加工硬化”現(xiàn)象，這樣又會(huì)產(chǎn)生溝槽磨損，從而在零件上形成毛刺。因此，刀具（刀片）要具有鋒利的切削刃、正前角刀片的槽形、小的主偏角以及大的刀尖半徑，圓刀片也是一個(gè)不錯(cuò)選擇。

3）雙相（奧氏體/鐵素體）不銹鋼

常見(jiàn)的刀具（刀片）磨損為后刀面磨損、月牙洼磨損、塑性變形、切屑沖擊和溝槽磨損。因此，刀具（刀片）要具有刃線強(qiáng)度高的槽形以及小的主偏角。

1.3鑄鐵（ISO K）

1）灰口鑄鐵

常見(jiàn)的刀具（刀片）磨損為研磨性后刀面磨損和熱裂。所以刀具（刀片）要具有抗后刀面磨損能力。為了解決熱裂問(wèn)題，通常采用干式加工，所以建議使用厚涂層硬質(zhì)合金刀具（刀片）。在車(chē)削灰口鑄鐵零件時(shí)，工件會(huì)在刀具切出側(cè)發(fā)生“崩碎”現(xiàn)象，所以建議刀具（刀片）具有較大正前角的槽形。

2）球墨鑄鐵

鐵素體球墨鑄鐵切削性能和低合金鋼相似，而珠光體球墨鑄鐵磨蝕性較強(qiáng)，可參照灰口鑄鐵進(jìn)行刀具（刀片）選擇。

3）蠕墨鑄鐵（珠光體含量低于90%）

刀具（刀片）選擇參照灰口鑄鐵，應(yīng)該選擇鋒利并具有較大正前角刀片槽形的刀具（刀片）。

4）等溫淬火球墨鑄鐵

粗車(chē)時(shí)，一般在非淬硬情況下進(jìn)行，切削性能和高合金鋼相似。精車(chē)時(shí)，由于磨蝕性很強(qiáng)，要求刀具（刀片）對(duì)磨料磨損有高抵抗能力。

1.4耐熱合金HRSA和鈦合金（ISO S）

溝槽磨損是車(chē)削該類(lèi)材料最常見(jiàn)的刀具（刀片）磨損，所以要選擇小主偏角、具有鋒利切削刃的刀具（刀片），而圓刀片也是一個(gè)不錯(cuò)選擇。對(duì)于耐熱合金HRSA車(chē)削加工，在粗加工和半精加工階段可采用陶瓷刀片，這樣可獲得最佳的刀具壽命。

1.5鋁合金（ISO N）

鋁合金的切削性能根據(jù)其合金元素構(gòu)成、熱處理和制造工藝（鍛造、鑄造等）不同而不同，但最常見(jiàn)的刀具（刀片）磨損是積屑瘤。因此，應(yīng)該選擇具有正前角基本形狀和鋒利切削刃的刀具（刀片）。

1.6硬零件（ISO H）

硬度超過(guò)HRc45的鋼材（常見(jiàn)硬度在HRc55-68范圍內(nèi)）被定義為硬零件。最常見(jiàn)的刀具（刀片）磨損是月牙洼磨損和后刀面磨損。其刀具（刀片）材料多采用陶瓷和立方氮化硼。

2　結(jié)論

隨著科學(xué)技術(shù)迅速發(fā)展及新型材料的不斷使用，對(duì)刀具的性能提出不同的要求。目前，一方面刀具制造商不斷開(kāi)發(fā)出性能更佳的刀具，另一方面生產(chǎn)企業(yè)（刀具使用者）根據(jù)產(chǎn)品要求選擇正確的刀具進(jìn)行加工。所以，如何合理選擇刀具，還需要在實(shí)踐中不斷的去試驗(yàn)，去積累更多的經(jīng)驗(yàn)，將刀具的性能發(fā)揮到最好。

參考文獻(xiàn)

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中圖分類(lèi)號(hào)TG4

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A

文章編號(hào)1674-6708（2016）155-0090-01