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不锈钢材料车削质量控制方案探讨

时间:2007年12月28日浏览:1463次收藏分享:
摘要:针对不锈钢材料难加工的特点,从不锈钢材料热处理、刀具材料选择、刀具几何角度、结构的确定、切削用量选取及冷却方式等多个方面进行解析,并采取相应措施,成功解决了不锈钢材料难加工的问题。

我公司在近期的新产品试制中,一部分工件采用了不锈钢等难加工材料,如3Cr13、3Cr13Mo、40CrNiMo、9CrMoV等,以往也曾加工过此类材质工件,虽然生产效率低,但都是批次少,数量少,生产周期短。大批量投产后,问题暴露出来,刀具磨损严重,磨刀次数增多,停机时间和机床调整时间增加,工件表面粗糙度差,切屑不易卷曲和折断,划伤工件已加工表面,直接影响工件的质量。

图1 工件
以图1所示工件为例,工件材质为3Cr13Mo,工艺要求除Ra0.8µm各外圆留磨外,均由数控车床加工完成。3Cr13Mo钢强度、延伸率、断面收缩率、冲击性能等指标都比40钢和45钢高,是一种强度高、塑性好的中碳马氏体不锈钢。在工件试生产时,按车削普通碳钢的工艺方法对3Cr13Mo钢进行车削试验,其结果是切削时加工硬化严重,切削抗力大,切削温度高,且容易粘刀,产生积屑瘤,引起工件尺寸变化并影响工件形位公差和表面粗糙度。
针对上述问题,从多个方面采取措施,使工件加工表面达到图样要求的尺寸和表面粗糙度,且保证了较高的生产效率。
1 热处理改变材料的硬度
表1 YW2车刀车削不同硬度3Cr13Mo材质工件的切削参数及加工质量
材料状态 切削用量 刀具耐用度T
(min)
加工表面粗糙度Ra
(µm)
ap
(mm)
Vc
(m/min)
f
(mm/r)
240HB(退火) 3 45~55 0.3 90~115 6.3~3.2
25~30HRC(调质) 95~110 3.2
35~38HRC(调质) 60~75
马氏体不锈钢在热处理后的不同硬度,对车削加工的影响很大。表1所示是采用YW2材料的车刀,车削热处理后不同硬度的3Cr13M。材质工件的情况。从表1中可以看出,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30HRC以下的3Cr13Mo材质工件加工性较好,易达到较好的表面质量。而硬度大于30HRC的工件,表面质量虽然较好,但刀具易磨损,所以,在机加工前先进行调质处理,硬度达到25~30HRC,然后再进行切削加工。
2 刀具材料的选择
刀具材料的切削<

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