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304不锈钢高速车削时的工艺参数选择

来源:至德钢业 日期:2018-12-16 20:50:23 人气:142

304不锈钢属于难车削的金属,高速车削比较困难,要提高车削的效率,提高车床转速是不可避免的,在提高切削速度的同时,合理的选择车削三要素和合理的刀具角度是保证车削正常进行的关键。本文在半精车条件下,对304不锈钢进行高速车削试验,分析所选主要的工艺参数对车削这种难切削金属的影响,为304不锈钢高速车削时选择合适的工艺参数作参考。

304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。

304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

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:(1)其中D为工件直径,40mmn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304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304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

刀具材料选择

由于304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。

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。

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。

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=4590度,副偏角Kr=46度,为了加强刀尖强度,一般应磨出刀尖圆弧半径R0.20.8mm。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

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Ra0.20.4µm

结论

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。

使用YW2刀具在粗加工的时候可考虑选择Vc=70m/min80m/minf=0.090.12mm/r,ap=0.60.9mm,精加工是可以选择Vc=120m/min140m/minf=0.070.09mm/r,ap=0.10.3mm。考虑到陶瓷刀片的耐用度较好,在粗加工可以选择:Vc=120m/min140m/min,f=0.090.12mm/r,ap=0.60.9mm,精加工的时候可以选择:Vc=140m/min160m/minf=0.070.09mm/r,ap=0.10.3mm

刀具前角γ对表面表面粗糙度值的影响不明显,一般选择1215度,刀具后角α选择810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Ra0.40.2µm,可减少切屑形成卷曲时的阻力,提高刀具的耐用度。

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