在自動車床上車削3cr13不銹鋼零件
雖然在通用機(jī)床上對不銹鋼類材料進(jìn)行粗加工、半精加工和精加工，已不是太困難的事情。但是，在高生產(chǎn)率的專用自動車床上，怎樣解決不銹鋼材料切削中存在的切削力大、溫度高、刀具磨損嚴(yán)重、耐用度低、加工表面質(zhì)量差、生產(chǎn)率低等問題，在一次切削加工就可達(dá)到圖樣的要求，還不是容易能達(dá)到的。我廠在加工3crl3不銹鋼材料過程中，從刀具材料的選擇、刀具幾何角度、結(jié)構(gòu)的確定、切削用量的選取，毛坯的供應(yīng)狀態(tài)、潤滑和冷卻劑的選用等方面進(jìn)行了反復(fù)試驗，取得了一定的成功經(jīng)驗。
二、切削過程中的難點及原因分析
在零件試生產(chǎn)時，我廠按車削普通碳鋼的工藝方法對3crl3鋼進(jìn)行了車削試驗，結(jié)果是刀具磨損嚴(yán)重，生產(chǎn)率低，零件表面質(zhì)量達(dá)不到要求。
比較3crl3鋼與40鋼,45鋼等碳素結(jié)構(gòu)鋼的機(jī)械性能，3crl3鋼的強(qiáng)度、延伸率、斷面收縮率、沖擊性能等指標(biāo)都比40鋼,45鋼高，是一種強(qiáng)度高、塑性好的中碳馬氏體不銹鋼。由于切削時加工硬化嚴(yán)重，切削抗力大，切削溫度高，引起刀具磨損嚴(yán)重，使磨刀次數(shù)增多，增加了停機(jī)時間和機(jī)床調(diào)整時間，降低了生產(chǎn)率。又由于容易粘刀，產(chǎn)生積屑瘤，引起工件尺寸的變化并影響表面粗糙度，而且切屑不易卷曲和折斷，又損傷工件已加工表面，直接影響零件的質(zhì)量。所以，不能用切削45鋼的工藝來切削3crl3。也不能把通用車床上的加工方法照搬到自動車床上來。因為一般自動車床裝刀較少，要求最好一次走刀就能使加工表面達(dá)到要求的尺寸和表面粗糙度，以保證較高的生產(chǎn)率。
針對上述問題，我廠采取了以下幾項措施。
三、采取的主要技術(shù)措施
采用熱處理改變材料的硬度
馬氏體不銹鋼在熱處理后的不同硬度，對車削加工的影響很大。表1所示是用yw2材料的車刀對熱處理后不同硬度的3cr13鋼的車削情況?？梢?，退火狀態(tài)的馬氏體不銹鋼雖然硬度低，但車削性能差，這是因為材料塑性和韌性大，組織不均勻，粘附、熔著性強(qiáng)，切削過程易產(chǎn)生刀瘤，不易獲得較好的表面質(zhì)量。而調(diào)質(zhì)處理后硬度在hrc30以下的3cr13材料加工性較好，易達(dá)到較好的表面質(zhì)量。而硬度大于hrc30時加工出的零件，表面質(zhì)量雖然較好，但刀具易磨損。所以，在材料進(jìn)廠后，先進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，硬度達(dá)到hrc25～30，然后再進(jìn)行切削加工。
刀具材料的選擇
我廠在切削參數(shù)相同的條件下，對幾種材料的刀具進(jìn)行了車削對比試驗。從表2可見，采用tic-ticn-tin復(fù)合涂層刀片的外圓車刀，耐用度比較高，工件表面質(zhì)量好，生產(chǎn)率高。這是因為這種涂層硬質(zhì)合金材料的刀片，具有更好的強(qiáng)度和韌性，又因其表面具有更高的硬度和耐磨性，更小的摩擦系數(shù)和更高的耐熱性，而成為自動車床車削不銹鋼的良好刀具材料，是我廠加工3cr13不銹鋼的外回車刀的首選材料。由于沒有這種材料的切斷刀片，通過表2的對比試驗可知，yw2硬質(zhì)合金的切削性能也不錯，因此可選用yw2材料的刀片作為切斷刀。
二、切削過程中的難點及原因分析
在零件試生產(chǎn)時，我廠按車削普通碳鋼的工藝方法對3crl3鋼進(jìn)行了車削試驗，結(jié)果是刀具磨損嚴(yán)重，生產(chǎn)率低，零件表面質(zhì)量達(dá)不到要求。
比較3crl3鋼與40鋼,45鋼等碳素結(jié)構(gòu)鋼的機(jī)械性能，3crl3鋼的強(qiáng)度、延伸率、斷面收縮率、沖擊性能等指標(biāo)都比40鋼,45鋼高，是一種強(qiáng)度高、塑性好的中碳馬氏體不銹鋼。由于切削時加工硬化嚴(yán)重，切削抗力大，切削溫度高，引起刀具磨損嚴(yán)重，使磨刀次數(shù)增多，增加了停機(jī)時間和機(jī)床調(diào)整時間，降低了生產(chǎn)率。又由于容易粘刀，產(chǎn)生積屑瘤，引起工件尺寸的變化并影響表面粗糙度，而且切屑不易卷曲和折斷，又損傷工件已加工表面，直接影響零件的質(zhì)量。所以，不能用切削45鋼的工藝來切削3crl3。也不能把通用車床上的加工方法照搬到自動車床上來。因為一般自動車床裝刀較少，要求最好一次走刀就能使加工表面達(dá)到要求的尺寸和表面粗糙度，以保證較高的生產(chǎn)率。
針對上述問題，我廠采取了以下幾項措施。
三、采取的主要技術(shù)措施
采用熱處理改變材料的硬度
馬氏體不銹鋼在熱處理后的不同硬度，對車削加工的影響很大。表1所示是用yw2材料的車刀對熱處理后不同硬度的3cr13鋼的車削情況?？梢?，退火狀態(tài)的馬氏體不銹鋼雖然硬度低，但車削性能差，這是因為材料塑性和韌性大，組織不均勻，粘附、熔著性強(qiáng)，切削過程易產(chǎn)生刀瘤，不易獲得較好的表面質(zhì)量。而調(diào)質(zhì)處理后硬度在hrc30以下的3cr13材料加工性較好，易達(dá)到較好的表面質(zhì)量。而硬度大于hrc30時加工出的零件，表面質(zhì)量雖然較好，但刀具易磨損。所以，在材料進(jìn)廠后，先進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，硬度達(dá)到hrc25～30，然后再進(jìn)行切削加工。
| 表1 不同硬度3crl3鋼的車削情況 | ||||
| 切削用量 | 刀具耐用度t min | 加工表面粗糙度ra µm | ||
| vc(m/min) | f(mm/r) | |||
| hb240(退火) | 45-55 | 0.1 | 90-115 | 6.3-3.2 |
| hrc25-30(調(diào)質(zhì)) | 45-55 | 0.1 | 95-110 | 3.2 |
| hrc35-38(調(diào)質(zhì)) | 45-55 | 0.1 | 60-75 | 3.2 |
刀具材料的選擇
我廠在切削參數(shù)相同的條件下，對幾種材料的刀具進(jìn)行了車削對比試驗。從表2可見，采用tic-ticn-tin復(fù)合涂層刀片的外圓車刀，耐用度比較高，工件表面質(zhì)量好，生產(chǎn)率高。這是因為這種涂層硬質(zhì)合金材料的刀片，具有更好的強(qiáng)度和韌性，又因其表面具有更高的硬度和耐磨性，更小的摩擦系數(shù)和更高的耐熱性，而成為自動車床車削不銹鋼的良好刀具材料，是我廠加工3cr13不銹鋼的外回車刀的首選材料。由于沒有這種材料的切斷刀片，通過表2的對比試驗可知，yw2硬質(zhì)合金的切削性能也不錯，因此可選用yw2材料的刀片作為切斷刀。
| 表2 幾種刀具材料的切例性能對比 | ||||||||
| 刀具材料 | 刀具的幾何角度 | 切削用量 | 刀具耐用度t min | 加工表面粗糙度ra µm | ||||
| 前角g0 ° | 后角a0 ° | 主偏角kr ° | 刃傾角ls ° | vc m/min | f mm/r | |||
| yg8 | 15 | 8 | 90 | -10 | 45-55 | 0.1 | 72-82 | 3.2 |
| yt14 | 15 | 8 | 90 | -10 | 45-55 | 0.1 | 80-95 | 3.2 |
| yw2 | 15 | 8 | 90 | -10 | 45-55 | 0.1 | 90-110 | 3.2 6.3(切斷)用 |
| tic-ticn-tin 復(fù)合涂層刀片 | 12 | 8 | 90 | -4 | 45-55 | 0.1 | 128-185 | |
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