Cr18Ni9不锈钢高速车削时的工艺参数选择

杨晓勇

（眉山职业技术学院 四川 眉山 620010）

1 引言

Cr18Ni9不锈钢是一种强度不高，韧性很好的金属，普通切削加工难以加工，属于难车削的金属。在日常生活中常采用塑性加工的方法进行加工，随着食品机械及其它需要使用到不锈钢的机械的发展，越来越多的应用到切削加工，尤其是车削加工，在车削的过程中，这类金属的加工效率很低，要提高这类金属的加工效率，根据对车削工艺的理解，首先是提高车削速度，然后配套合理的车削要素，并选择合适的刀具材料和刀具角度，才能有效的提高加工效率。

2 Cr18Ni9不锈钢高速半精车实验设计及机床选择

本次试验采用对比实验法，为减少试验的次数，选择高低两种切削速度，配合两种刀具材料和预先筛选的车削要素，进行8次对比车削试验。车床采用CJK6136经济型数控车床，系统为GSK928TC。

3 车削参数的选择

车削参数主要是指车削三要素，车削速度Vc、背吃刀量ap（车削深度），进给量f。

车削速度Vc的选择主要是考虑车削加工的质量，保证刀具的耐用度。本次实验采用高低两种不同车削速度进行对比，根据机床的主轴转速的档位，选择：

n1=600r/min,n2=1600r/min。根据切削速度的计算公式：

其中D为工件直径，40mm；

n为工件转速，r/min。

算得：Vc1=75.36m/min,Vc2=200.96m/min。

背吃刀量ap（车削深度）会影响刀具的耐用度，同时也会影响切削力，由于Cr18Ni9不锈钢是塑性比较好的金属，断屑也比较困难，所以在半精车时的背吃刀量选择应该比碳钢小些，故选择：ap=0.2mm。

进给量f的选择会影响工件表面的粗糙度，也是切削力的主要影响因素之一。由于车削的是Cr18Ni9不锈钢，切削力较大，表面精度不易控制，选择较小的进给量能提高表面质量，参考《金属切削手册》选择：f=0.04mm/r。

4 刀具材料选择

由于Crl8Ni9不锈钢是奥氏体型不锈钢，塑性较好，在刀具材料的选择上应选择耐热性和耐磨性好的刀具材料，同时考虑刀具材料在高温条件下的粘刀性。目前常用车削不锈钢的刀具材料有硬质合金和金属陶瓷。

此试验的刀具材料为YW2和新型复合陶瓷刀片FD22（新型复合Al2O3陶瓷刀片）。

5 刀具角度的选择

合理选择刀具的角度，对提高工件质量和刀具的耐用度非常的重要。测量刀具角度采用量角台进行测量。

（1）前角γ

在选择前角时，要考虑卷屑槽型、有无倒棱和刃倾角的正、负角度大小等因素，因为前角γ直接影响刀具的强度、导热性及耐用度。从切削热的产生和散热方面考虑，增大前角可减小切削热的产生，切削温度不致于太高，刀具耐用度提高，但前角过大，则因刀头散热体积减小，散热差，切削温度反而升高，耐用度降低。减小前角可改善刀头散热条件，切削温度有可能降低，但前角过小，则切削变形严重，切削产生的热量不易散掉。一般情况下加工不锈钢时都采用较大的前角，增大刀具的前角，可减小切屑切离和清除过程中所遇到的阻力，所以刀具前角。取15°～20°较为适宜。

此试验方案选择的刀具前角γ1=12度，γ2=18度。（2）后角α

对后角选择要求不十分严格，但不宜过小，后角过小容易和工件表面产生严重摩擦，使加工表面粗糙度恶化，加速刀具磨损，并且由于强烈摩擦，增强了不锈钢表面加工硬化的效应；刀具后角也不宜过大，后角过大，使刀具的楔角减小，降低了切削刃的强度，加速了刀具的磨损。通常，后角取5°～8°较合适，最大不超过10°。还可采用在主刀刃上负倒棱等措施来强化刀头，以提高刀具的耐磨能力。

此试验方案选择的后角是8度。

（3）主偏角Kr、副偏角Kr＇和刀尖圆弧R

主偏角Kr应根据工件的形状、加工部位和装刀情况来选择。一般取主偏角=45～90度，副偏角Kr＇=4～6度，为了加强刀尖强度，一般应磨出刀尖圆弧半径R0.2～0.8mm。粗车或加工大直径工件、进给量大时，刀尖圆弧半径采用较大值；精车或加工小直径、工件进给量小时，刀尖圆弧半径采用较小值。

此试验方案选择的主偏角Kr=45度，副偏角Kr＇=5度，刀尖圆弧半径R=0.2mm。

（4）刃倾角λs

刃倾角λs主要影响刀尖的强度和切屑流动的方向。为了增强刀具的强度，刃倾角应取负值，刃倾角λs=0度～-5度。

此试验方案选择的刃倾角λs=-5度。

在刀具结构上，对车刀采用Y型（外斜式）圆弧断屑槽，靠近刀尖处切屑卷曲半径大，靠近外缘处切屑卷曲半径小，切屑翻向待加工表面而折断，断屑情况好。刀具切削部分表面粗糙度也是有要求的。降低刀具切削部分的表面粗糙度，可减少切屑形成卷曲时的阻力，提高刀具的耐用度，所以刃口表面粗糙度一般应为Ra0.2～ 0.4µm。

6 结论

6.1 根据8次车削试验的结果来看，其中进给量对表面粗糙度的影响最为显著，其次为切削速度。选择车削这类不锈钢的刀具材料主要是硬质合金刀具和陶瓷刀片，由于陶瓷刀片要较硬质合金刀片价格高一倍左右，故首选硬质合金刀片。从刀具耐用度试验来看，FD22要较YW2好一些。

6.2 使用YW2刀具在粗加工的时候可考虑选择Vc=70m/min～80m/min，f=0.09～0.12mm/r,ap=0.6～0.9mm,精加工是可以选择Vc=120m/min～140m/min，f=0.07～0.09mm/r,ap=0.1～0.3mm。

考虑到陶瓷刀片的耐用度较好，在粗加工可以选择：

Vc=120m/min～140m/min,f=0.09～0.12mm/r,ap=0.6～0.9mm,精加工的时候可以选择：Vc=140m/min～160m/min，f=0.07～0.09mm/r,ap=0.1～0.3mm。

6.3 刀具前角γ对表面表面粗糙度值的影响不明显，一般选择12～15度，刀具后角α选择8～10度，刃倾角λs选择-3度～-5度，在刀具结构上，对车刀采用Y型（外斜式）圆弧断屑槽，靠近刀尖处切屑卷曲半径大，靠近外缘处切屑卷曲半径小，切屑翻向待加工表面而折断，断屑情况好。刀具切削部分表面粗糙度Ra0.4～0.2µm，可减少切屑形成卷曲时的阻力，提高刀具的耐用度。

[1]王庭俊.不锈钢的车削加工[J].煤矿机械,2008,（02）.

[2]杨晓勇.Cr18Ni9不锈钢高速车削时主要切削特点及切屑形成过程分析[J].教育教学论坛,2017,（02）.

[3]杨晓勇.Cr18Ni9不锈钢两种不同车削速度条件下的切削结果分析[J].信息记录材料,2017,（04）.