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不锈钢材料加工难点主要有以下几个方面:
1. 切削力大,切削温度高
这种材料强度大,切割应力大,塑性变形大,切割力大。此外,材料导热性差,导致切割温度升高,高温往往集中在刀刃附近的狭窄区域,加速了刀具的磨损。
2. 加工硬化严重
奥氏体不锈钢和一些高温合金不锈钢是奥氏体组织,切割加工硬化倾向大,通常是普通碳钢的几倍,刀具在加工硬化区切割,缩短了刀具的使用寿命。
3. 容易粘刀
奥氏体不锈钢和马氏体不锈钢在加工过程中、切削温度高的特点。当强切屑流经前刀面时,会产生粘结、熔焊等粘刀现象,影响加工零件的表面粗糙度。
4. 加速刀具磨损
上述材料一般含有高熔点元素、高塑性、高切割温度,加速刀具磨损,频繁磨刀、换刀,影响生产效率,提高刀具使用成本。
主要是为了降低切割线的速度和进给。采用专门加工不锈钢或高温合金的刀具,钻孔攻丝最好内冷
通过对上述加工难点的分析,不锈钢的加工工艺及相关刀具参数设计与普通结构钢材料应有较大差异,具体加工工艺如下:
1.钻孔加工
钻孔时,由于不锈钢材料导热性差,弹性模量小,孔加工难度大。解决这类材料的孔加工问题,主要是选择合适的刀具材料
(1)选择刀具材料 由于加工不锈钢零件时切削力大,切削温度高,刀具材料应尽可能选强度高、导热性好的硬质合金。
这种材料淬火零件的加工可以使用CBN(立方氮化硼)刀片,硬度仅次于金刚石,硬度可达7000~8000HV,与金刚石相比,耐磨性很高,CBN其突出优点是耐热性远高于金刚石,可达1200℃,切削温度高。此外,它的化学惰性很大,铁族金属在1200~1300℃不起化学作用,非常适合加工不锈钢材料。
(2)刀具几何参数 刀具几何参数在其切削性能中起着重要作用,为了使切削轻盈顺畅,硬质合金刀具应采用较大的前角,以提高刀具的使用寿命。一般粗加工时,前角取10°~20°,半精加工时取15°~20°;精加工时取20°~30°。选择主偏角的依据是,当工艺系统刚度好时,可取30°~45°;如果工艺系统刚度差,取60~75°,当工件长度与直径之比超过10倍时,可取90倍°。
用陶瓷刀具镗不锈钢材料时,大多数情况下,陶瓷刀具都是用负前角切割的。前角大小一般选择-5°~-12°。这有利于加强刀刃,充分发挥陶瓷刀具抗压强度高的优点。后角大小直接影响刀具磨损,也影响刀刃强度。一般选择5°~12°。主偏角的变化会影响径向切削分力和轴向切削分力的变化,以及切削宽度和切削厚度的大小。由于工艺系统的振动对陶瓷工具极为不利,选择主偏角有利于减少振动,一般选择30°~75°。选用CBN刀具几何参数为前角0°~10°,后角12°~20°,主偏角45°~90°。
(3)磨削前刀面的粗糙度值较小 为避免切屑粘刀现象,刀具前后刀面应仔细磨削,以保证粗糙度小,从而降低切屑流出阻力,避免切屑粘刀。
(4)刀刃应保持锋利 刀刃应保持锋利,以减少加工硬化,进给量和背吃量不宜过小,以免刀具在硬化层中切割,影响刀具的使用寿命。
(5)注意碎屑槽的磨削 由于不锈钢切屑具有较强的特性,刀具前刀面的切屑槽应适当修磨,使切削过程中的切屑、容屑、排屑方便。
(6)切削用量的选择 根据不锈钢材料的特点,应选择低速、大进给量进行切割。
(7)选择合适的切削液 由于不锈钢具有粘结性和散热性差的特点,选择抗粘结、散热性好的切削液,如含氯量高的切削液、冷却、清洗、防锈、润滑效果好的无矿物油、无亚酸盐的水溶液,如H1L-2合成切削液。
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