加工不同材料時車削刀具選擇注意事項

王世斌，歐雪峰沈陽機床股份有限公司中捷立加分公司，遼寧沈陽　110044

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加工不同材料時車削刀具選擇注意事項

王世斌，歐雪峰
沈陽機床股份有限公司中捷立加分公司，遼寧沈陽110044

摘要隨著科技進(jìn)步以及人們消費能力的提高，除了傳統(tǒng)的機械產(chǎn)品，金屬材料被廣泛地運用到新興行業(yè)，最具代表性就是3C行業(yè)（電腦、通訊和消費電子）。在產(chǎn)品的制造過程中，金屬切削是一個重要的生產(chǎn)環(huán)節(jié)。因為刀具（刀片）在切削過程中直接接觸產(chǎn)品，它對產(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。本文以車削加工為例，針對加工不同材料時，如何選擇刀具（刀片），以及針對不同材料特性需要注意哪些事項進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞材料；車削；磨損；刀具壽命

車削是最常見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個參數(shù)是車削加工中最主要的參數(shù)，因為這些參數(shù)直接影響刀具壽命。過短的刀具壽命對于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)是毫無意義的。以上3個參數(shù)對刀具壽命影響程度見下圖。

通過上圖可以看出，切削速度（vc）對刀具壽命影響最大。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——縮短切削時間；降低vc——減少刀具磨損。產(chǎn)品的組成材料種類繁多，具體材料還需要具體分析。

1　針對不同材料，在選擇刀具（刀片）時，需要注意的事項

1.1鋼（ISO P）

1）非合金鋼（含碳量在0.55%以內(nèi)的鋼）

非合金鋼在車削時斷屑困難，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°，加工時切削深度（ap）要大于刀尖半徑，同時避免徑向背車。積屑瘤對零件表面質(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。車削過程中，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5%的碳鋼）

和低合金鋼類似，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)車削硬度達(dá)到HB450的高合金鋼時，在會切削區(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似。當(dāng)加工硬化的馬氏體鋼，對刀具（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20%的不銹鋼）

常見的刀具（刀片）磨損為月牙洼磨損、塑性變形以及積屑瘤，同時在車削時會產(chǎn)生“加工硬化”現(xiàn)象，這樣又會產(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，圓刀片也是一個不錯選擇。

3）雙相（奧氏體/鐵素體）不銹鋼

常見的刀具（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）。在車削灰口鑄鐵零件時，工件會在刀具切出側(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，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

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

1.4耐熱合金HRSA和鈦合金（ISO S）

溝槽磨損是車削該類材料最常見的刀具（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），而圓刀片也是一個不錯選擇。對于耐熱合金HRSA車削加工，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HRc45的鋼材（常見硬度在HRc55-68范圍內(nèi)）被定義為硬零件。最常見的刀具（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，還需要在實踐中不斷的去試驗，去積累更多的經(jīng)驗，將刀具的性能發(fā)揮到最好。

參考文獻(xiàn)

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[4]鄭文虎.機械加工實用經(jīng)驗.國防工業(yè)出版社，2003.

中圖分類號TG4

文獻(xiàn)標(biāo)識碼A

文章編號1674-6708（2016）155-0090-01