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自动车床上怎样车削不锈铁五金配件

发布时间:2020-09-10

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概述
虽然在通用机床上对不锈 铁类材料进行非标五金车削件粗加工、半精加工和精加工,已不是太困难的事情。但是,在高生产率的专用自动车床上,怎样解决不锈钢材料切削中存在的切削力大、温度高、刀具磨损严重、耐用度低、加工表面质量差、生产率低等问题,在一次切削加工就可达到图样的要求,还不是容易能达到的。

我厂在加工不锈钢材料过程中,从刀具材料的选择、刀具几何角度、结构的确定、切削用量的选取,毛坯的供应状态、润滑和冷却剂的选用等方面进行了反复试验,取得了一定的成功经验。 以3Cr13不锈铁为例。

非标五金车削件切削过程中的难点及原因分析
在零件试生产时,我厂按车削普通碳钢的工艺方法对3Crl3钢进行了车削试验,结果是刀具磨损严重,生产率低,零件表面质量达不到要求。

比较3Crl3钢与40钢,45钢等碳素结构钢的机械性能,3Crl3钢的强度、延伸率、断面收缩率、冲击性能等指标都比40钢,45钢高,是一种强度高、塑性好的中碳马氏体不锈钢。由于切削时加工硬化严重,切削抗力大,切削温度高,引起刀具磨损严重,使磨刀次数增多,增加了停机时间和机床调整时间,降低了生产率。又由于容易粘刀,产生积屑瘤,引起工件尺寸的变化并影响表面粗糙度,而且切屑不易卷曲和折断,又损伤工件已加工表面,直接影响零件的质量。

所以,五金配件不能用切削45钢的工艺来切削3Crl3。也不能把通用车床上的加工方法照搬到自动车床上来。因为一般自动车床装刀较少,要求最好一次走刀就能使加工表面达到要求的尺寸和表面粗糙度,以保证较高的生产率。

针对上述问题,我厂采取了以下几项措施。
采取的主要技术措施
采用热处理改变材料的硬度
不锈钢在热处理后的不同硬度,对非标五金车削件加工的影响很大。表1所示是用YW2材料的车刀对热处理后不同硬度的3Cr13钢的车削情况。可见,退火状态的马氏体不锈钢虽然硬度低,但车削性能差,这是因为材料塑性和韧性大,组织不均匀,粘附、熔着性强,切削过程易产生刀瘤,不易获得较好的表面质量。而调质处理后硬度在HRC30以下的3Cr13材料加工性较好,易达到较好的表面质量。而硬度大于HRC30时加工出的零件,表面质量虽然较好,但刀具易磨损。所以,在材料进厂后,先进行调质处理,硬度达到HRC25~30,然后再进行切削加工。

刀具材料的选择
我厂在切削参数相同的条件下,对几种材料的刀具进行了车削对比试验。采用TiC-TiCN-TiN复合涂层刀片的外圆车刀,耐用度比较高,工件表面质量好,生产率高。这是因为这种涂层硬质合金材料的刀片,具有更好的强度和韧性,又因其表面具有更高的硬度和耐磨性,更小的摩擦系数和更高的耐热性,而成为自动车床车削不锈钢的良好刀具材料,是我厂加工3Cr13不锈钢的外回车刀的首选材料。由于没有这种材料的切断刀片,通过表2的对比试验可知,YW2硬质合金的切削性能也不错,因此可选用YW2材料的刀片作为切断刀。

刀具的几何角度和结构的选取
对于良好的刀具材料,选择合理的几何角度则显得尤为重要。
前角g0直接影响刀具的强度和导热性,一般车削不锈钢时,刀具前角取10°~20°较为适。后角a0取5°~8°较合适,最大不超过10°。
刃倾角ls,负的刃倾角可保护刀尖,提高刀刃强度,一般选取g0为-10°~30°。
主偏角Kr应根据工件的形状、加工部位和装刀情况来选择。
刃口表面粗糙度应为Ra0.4-0.2μm。
在刀具结构上,我厂对外圆车刀采用外斜式圆弧断屑槽,靠刀尖处切屑卷曲半径大,靠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。对于切断刀,我厂将副偏角控制在1°以内,这样可以改善排屑条件、延长刀具的使用寿命。
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