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    不锈钢切削转速和进给(不锈钢切削参数)

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      不锈钢加工有几个难点。一是切削力大,切削温度高,这是由于不锈钢材料强度高,切削时切向应力大,塑性变形大,所以切削力大。此外,这类材料导热性差,导致切削温度容易升高,高温通常集中在刀具切削刃附近的狭窄区域,会加速刀具在加工过程中的磨损。其次,加工硬化严重。奥氏体不锈钢或部分高温合金不锈钢为奥氏体结构,切削时易加工硬化,一般比普通碳钢高几倍。在加工硬化区域切削时,刀具寿命会缩短。三是容易粘工具。奥氏体不锈钢和马氏体不锈钢在加工过程中都具有强切屑和高切削温度的特点。当韧性切屑流过前刀面时,会产生粘结、焊接等粘着现象,影响被加工零件的表面粗糙度。第四,会加速工具的磨损。不锈钢材料熔点和塑性高,切削温度高,会加速刀具的磨损。但过于频繁的磨刀换刀,显然会拖累生产效率,增加刀具的使用成本。
     
      这些加工难点表明,不锈钢的加工工艺和相关刀具参数的设计与普通结构钢材料有很大不同。下面将描述具体的处理技术。
      钻孔加工
     
      钻孔时,由于不锈钢导热性差,弹性模量小,不易钻孔。为了解决不锈钢的孔加工问题,好选择合适的刀具材料,确定合理的刀具几何参数和刀具切削参数。钻不锈钢时,通常选用W6Mo5Cr4V2Al、W2Mo9Cr4Co8等材质的钻头。这种钻头的缺点是价格昂贵,不容易买到。但使用普通W18Cr4V普通标准高速钢钻头钻孔时,存在顶角小、切屑过宽、切削液不能及时冷却钻头等缺点。此外,不锈钢材料的导热性差,导致切削温度集中在切削刃上升高,容易烧伤和压溃两个侧面和主刃,从而缩短钻头的使用寿命。
     
      工具的几何参数
     
      用W18Cr4V普通高速钢钻头钻进时,切削力和切削温度集中在钻尖上。为了提高钻头切削部分的耐用度,可以适当增加顶角,一般为135° ~ 140°。增加顶角也将减小外边缘的前角,并缩小切屑以进行排屑。然而,当顶角增加时,切削阻力增加,因此钻头的切削刃被研磨。磨削后,切削刃的斜角为47° ~ 55°,切削刃的前角为3° ~ 5°。磨削刃口时,刃口与圆柱面之间的拐角应磨削成圆角,以增加刃口的强度。由于不锈钢弹性模量小,切屑层下金属弹性回复大,加工过程中加工硬化严重,过小的后角会加速钻头齿面磨损,提高切削温度,降低钻头寿命。因此,需要适当增加离隙角,但如果离隙角过大,钻头主刃会变薄,主刃刚性降低,因此离隙角应为12 ~ 15°。为了缩小钻屑,便于排屑,需要在钻头的两个侧面开交错的排屑槽。
     
      切削参数的选择
     
      钻孔时,切削参数的选择应从降低切削温度这一基本点出发,因为高速切削会提高切削温度,而高切削温度会加剧刀具磨损,因此切削参数中切削速度的选择很重要。一般切削速度为12 ~ 15m/min。进给量对刀具寿命影响不大,但过小的进给量会使刀具切入硬化层,加剧磨损;如果进给速度过大,表面粗糙度会变差?;谝陨狭礁鲆蛩?,进料速度为0.32 ~ 0.50 mm/r。
     
      切削液的选择
     
      为了降低钻井过程中的切削温度,可以使用乳化液作为冷却介质。
     
      铰孔加工
     
      工具的几何参数
     
      硬质合金铰刀多用于铰削不锈钢。铰刀的结构和几何参数与普通铰刀不同。为了增强刀齿的强度,防止铰孔时堵塞切屑,铰刀齿的数量一般比较少。铰刀的前角一般为8 ~ 12°,但在某些特殊情况下,为了实现高速铰孔,也可以采用0 ~ 5°的前角;后角一般为8° ~ 12°;主偏转角的选择取决于不同的孔。一般通孔15 ~ 30,盲孔45;铰孔时为了向前排出切屑,也可以适当增大刀片倾角,刀片倾角一般为10° ~ 20°;叶片带宽度为0.1 ~ 0.15毫米;铰刀的倒锥应大于普通铰刀,一般硬质合金铰刀为0.25 ~ 0.5 mm/100 mm,高速钢铰刀为0.1 ~ 0.25 mm/100 mm。铰刀的矫正部分长度一般为普通铰刀的65% ~ 80%,圆柱部分长度为普通铰刀的40% ~ 50%。
     
      切削参数的选择
     
      铰孔时进给速度为0.08 ~ 0.4 mm/r,切削速度为10 ~ 20 m/min,粗铰余量一般为0.2 ~ 0.3 mm,精铰余量为0.1 ~ 0.2 mm,粗铰宜用硬质合金刀具,精铰可用高速钢刀具。
     
      切削液的选择
     
      铰削不锈钢材料时,油或二硫化钼可用作全损系统的冷却介质。
     
      镗孔加工
     
      工具材料的选择
     
      由于加工不锈钢零件时切削力大、切削温度高,应尽量选用强度高、导热性好的YW或YG硬质合金。YT14和YT15硬质合金刀片也可用于精加工。陶瓷工具可用于上述材料零件的批量加工。由于这类材料的特点是高韧性和严重的加工硬化,用于切削这些材料的切屑是以单位切屑的形式产生的,这会使刀具振动,容易造成刀片的微崩。因此,在选择切割这类材料零件的陶瓷刀具时,应首先考虑微观韧性。目前,赛隆是较好的选择,尤其是α/β赛隆,因其优异的抗高温变形和扩散磨损性能而备受关注,并已成功应用于切削镍基合金,使用寿命远超Al2O3基陶瓷。此外,碳化硅晶须增强陶瓷也是切割不锈钢或镍基合金的有效工具材料。
     
      立方氮化硼刀片可用于加工这种材料的淬火零件。CBN的硬度仅次于金刚石,可达7000~8000HV,因此耐磨性很高。与金刚石相比,立方氮化硼的突出优点是耐热性比金刚石高得多,可以达到1200℃,可以承受非常高的切削温度。此外,在1200 ~ 1300℃时,它是化学惰性的,与铁族金属没有化学作用,因此非常适合加工不锈钢材料。它的刀具寿命比硬质合金或陶瓷刀具长几倍。
     
      工具的几何参数
     
      刀具的几何参数对其切削性能起着重要作用。为了使切削轻而光滑,硬质合金刀具应采用较大的前角,以提高刀具寿命。一般粗加工的前角为10 ~ 20°,半精加工的前角为15 ~ 20°。整理时,取20 ~ 30。在工艺系统刚性较好的基础上选择主偏角,可为30° ~ 45°;如果工艺系统刚性差,应为60 ~ 75,当工件长径比超过10倍时,应为90。
     
      用陶瓷刀具镗削不锈钢时,大多数情况下,陶瓷刀具采用负前角切削。一般前角的大小应为-5 ~-12。这有利于强化刃口,充分发挥陶瓷刀具抗压强度高的优势。后角直接影响刀具磨损和刃口强度,通常为5° ~ 12°。主偏转角的变化会影响径向切削力和轴向切削力的变化,以及切削宽度和厚度的变化。由于工艺系统的振动对陶瓷刀具极为不利,主偏角的选择应有利于减小振动,一般选用30° ~ 75°。选用CBN作为刀具材料时,刀具的几何参数为0 ~ 10°前角、12 ~ 20°前角和45 ~ 90°主偏转角。
     
      磨削前刀面时,粗糙度值应较小
     
      为了避免粘屑现象,刀具的前后表面应仔细削尖,以确保较小的粗糙度值,从而降低切屑流出阻力,避免粘屑。
     
      保持锋利的刀刃
     
      刀具的切削刃应保持锋利,以减少加工硬化,进给速度和反进给速度不应太小,以防止刀具在硬化层中切削,影响刀具的使用寿命。
     
      注意断屑槽的打磨
     
      由于不锈钢切屑具有韧性的特点,刀具前刀面上的断屑槽应适当打磨,便于切削过程中的断屑、容屑和出屑。
     
      选择切割参数
     
      根据不锈钢材料的特点,切削时应选择低速、大进给量。
     
      使用陶瓷刀具镗削时,切削参数的合理选择是充分发挥陶瓷刀具性能的关键之一。陶瓷刀具连续切削时,可根据磨损耐久性与切削参数的关系选择切削参数,对于断续切削,应根据刀具破损规律确定合理的切削参数。由于陶瓷刀具具有优越的耐热性和耐磨性,切削参数对刀具磨损寿命的影响小于硬质合金刀具。一般来说,用陶瓷刀具加工时,进给速度对刀具的损伤很敏感。因此,根据工件材料的性质,在机床功率、工艺系统刚度和刀片强度的前提下,镗削不锈钢零件时,尽可能选择切削速度高、背切量大、进给量小。
     
      选择合适的切削液
     
      由于不锈钢具有易粘结、散热差的特点,所以在镗孔时选择抗粘结、散热好的切削液非常重要,如含氯量高的切削液,以及不含矿物油和亚硫酸盐的具有良好冷却、清洗、防锈、润滑功能的水溶液,如H1L-2合成切削液。
     
      采用上述工艺,可以降低不锈钢的加工难度,大大提高不锈钢在钻孔、铰孔、镗孔时的刀具寿命,减少操作中磨刀换刀的次数,不仅可以提高生产效率和孔加工质量,还可以降低劳动强度和生产成本。

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