楊曉勇

（眉山職業(yè)技術(shù)學(xué)院 工程技術(shù)系 四川 眉山 620010）

刀具材料對(duì)高速車削Cr18Ni9不銹鋼的影響

楊曉勇

（眉山職業(yè)技術(shù)學(xué)院 工程技術(shù)系 四川 眉山 620010）

Cr18Ni9不銹鋼的高速車削比較困難，本文選取三種不同的刀具材料，對(duì)Cr18Ni9不銹鋼進(jìn)行車削，分析不同的刀具材料對(duì)車削這種難切削金屬的影響，為Cr18Ni9不銹鋼高速車削時(shí)選擇合適的刀具材料作參考。

不銹鋼；高速鋼；硬質(zhì)合金；陶瓷刀片

1 引言

在Crl8Ni9不銹鋼高速車削的過程中，要提高車削加工的質(zhì)量，降低成本，其中刀具是關(guān)鍵因素之一，但刀具總會(huì)發(fā)生磨損，刀具的磨損與工件材料性質(zhì)、刀具材料以及切削條件都有關(guān)系，通過掌握刀具磨損的原因及發(fā)展規(guī)律，能懂得如何選擇刀具材料和切削條件，保證加工質(zhì)量。其中刀具耐用度是車削加工中重要的數(shù)據(jù)之一，在評(píng)定刀具材料的切削性能、工件材料的可切削性、優(yōu)化切削過程、降低成本、提高生產(chǎn)率等方面均需要進(jìn)行刀具耐用度試驗(yàn)，以獲得刀具耐用度經(jīng)驗(yàn)公式。國際標(biāo)準(zhǔn)化組織對(duì)刀具耐用度的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法作了詳盡規(guī)定（ISO3685-1977），但按標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)法要耗費(fèi)大量鋼料和人力，還需要有專門的設(shè)備。因此為比較直觀的得到刀具材料對(duì)高速車削這類材料的影響，本文采用了比較試驗(yàn)法，利用不同材料的刀具，在固定的車削條件下，對(duì)Crl8Ni9不銹鋼工件進(jìn)行車削，觀察刀具磨損情況，從而為高速車削這類材料提供刀具材料選擇的參考。

2 高速車削Crl8Ni9不銹鋼刀具材料的篩選

根據(jù)Crl8Ni9不銹鋼的性能特點(diǎn)和高速車削的情況，對(duì)刀具材料要求應(yīng)具備耐熱性好，耐磨性好，與Crl8Ni9不銹鋼的親和力小的特點(diǎn)。目前常用切削不銹鋼的刀具材料有高速鋼，硬質(zhì)合金和金屬陶瓷。

2.1 高速鋼

這是一類高合金刃具鋼，其中廣泛應(yīng)用的是Wl8Cr4V和W6Mo5Cr4V2Al，Wl8Cr4V這種材料做刀具其刀具耐用度較低，不符合高速車削的需要?？刹捎肳6Mo5Cr4V2Al，這是一種新型高速鋼刀具材料其硬度要較Wl8Cr4V高。

2.2 硬質(zhì)合金

這是以一種或幾種高熔點(diǎn)、高硬度的碳化物（如WC、TiC等）為基體，以金屬鈷（或鎳）作為粘接劑，經(jīng)粉末冶金法制成的材料。硬質(zhì)合金由于其具有硬度高，熱硬性高，彈性模量高，耐磨性好等優(yōu)點(diǎn)，廣泛用于制造高速切削的刀具。一般情況下，多數(shù)難加工材料都宜選擇YG類硬質(zhì)合金，在加工不銹鋼Crl8Ni9是，不宜選擇YT類硬質(zhì)合金，因?yàn)樵诟邷貢r(shí)Ni和Ti有較強(qiáng)的親和作用，會(huì)使刀具的磨損加劇。根據(jù)《金屬切削手冊(cè)》，考慮選擇YG8N。

2.3 金屬陶瓷

金屬陶瓷刀具與硬質(zhì)合金刀具相比，其硬度高(91-95HRA)，耐磨性好，在相同切削條件加工鋼料時(shí)，磨損僅為P10(YT15)硬質(zhì)合金刀具的1/15，刀具壽命長；在1200℃時(shí)仍能保持80HRA的高硬度，所以在高溫下仍能進(jìn)行高速切削；它與鋼鐵金屬的親和力小，摩擦因數(shù)低，抗粘結(jié)和抗擴(kuò)散能力強(qiáng)，切削時(shí)不易粘刀及產(chǎn)生積屑瘤，加工表面質(zhì)量好。另一方面，陶瓷刀具的缺點(diǎn)是脆性大，抗彎強(qiáng)度和抗熱沖擊性能較差，當(dāng)切削溫度發(fā)生顯著變化時(shí)，容易產(chǎn)生裂紋。本次試驗(yàn)擬選擇FD22型新型復(fù)合Al2O3陶瓷刀片。

為便于記錄設(shè)定用A刀具代表W6Mo5Cr4V2Al，B刀具代表YG8N刀片，C刀具代表FD22型新型復(fù)合Al2O3陶瓷刀片。

3 高速車削Crl8Ni9不銹鋼試驗(yàn)條件的設(shè)定

本次試驗(yàn)的機(jī)床采用湖北省荊州機(jī)床廠生產(chǎn)的CJK6136經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床，轉(zhuǎn)速設(shè)定為1800r/min。工件幾何尺寸設(shè)定為Φ40×120，本次試驗(yàn)選擇的刀具前角γ=10度，后角α=6度，刃傾角λs=-5度，主偏角Kr=45度，副偏角Kr＇=5度，刀尖圓弧半徑R=0.3m，刃口表面粗糙度約為Ra0.6～0.4μm。

4 高速車削Crl8Ni9不銹鋼試驗(yàn)方法的設(shè)定

在本次試驗(yàn)中由于受條件人力、物力的限制，不能精確的測(cè)定刀具耐用度的時(shí)間，根據(jù)已有的一些經(jīng)驗(yàn)，在本次試驗(yàn)中采用比較試驗(yàn)的方法。這種方法較為簡(jiǎn)單，可操作性強(qiáng)，并且可以便利于生產(chǎn)上應(yīng)用，因此提供出來供科學(xué)研究及生產(chǎn)中參考、試驗(yàn)與研究。試驗(yàn)方法如下：

分別用W6Mo5Cr4V2Al，YG8N和陶瓷刀具做耐用度比較試驗(yàn)，用三種刀具對(duì)工件在相同的切削參數(shù)條件下，每次切削長度60mm，不停的循環(huán)切深切削，直到刀具磨損到加工表面質(zhì)量不符合預(yù)定的Ra3.2要求位置為止，通過對(duì)切削次數(shù)的計(jì)算，能基本計(jì)算出刀具的耐用度。設(shè)定進(jìn)給量f=0.1mm/r，背吃刀量ap（切削深度）ap=0.1mm。試驗(yàn)結(jié)果見表1如下。

表1 刀具耐用度試驗(yàn)表

5 試驗(yàn)結(jié)果分析—刀具材料對(duì)高速車削Cr18Ni9不銹鋼的影響

通過試驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)D22型新型復(fù)合Al2O3陶瓷刀片的耐用度較好，其次是YG8N，W6Mo5Cr4V2Al要差一些，刀具磨損狀態(tài)主要是刀尖磨損、溝槽磨損。

值得注意的是Crl8Ni9在高速車削的過程中產(chǎn)生了高溫，有冒煙現(xiàn)象，使用W6Mo5Cr4V2Al刀具和使用YG8N刀片，都產(chǎn)生了不同程度的積屑瘤，而使用FD22型新型復(fù)合Al2O3陶瓷刀片時(shí)積屑瘤幾乎不可見。由于W6Mo5Cr4V2Al刀具是整體式刀具，其它兩種刀具都是機(jī)夾式刀具，而恰恰是整體刀具的積屑瘤情況最為嚴(yán)重，積屑瘤的產(chǎn)生也進(jìn)一步使車削過程產(chǎn)生了高溫，擠壓了材料表面，降低了粗糙度，使刀具的耐用度急劇下降。因此在精加工這類的材料的時(shí)候，可考慮使用機(jī)夾刀具，同時(shí)加大冷卻液的量，選擇粘度較小的切削液以便更好的散熱。采用YG8N刀片車削時(shí)雖然刀具的耐用度較采用FD22型新型復(fù)合Al2O3陶瓷刀片時(shí)的耐用度低，但考慮到Y(jié)G8N刀片要較FD22型新型復(fù)合Al2O3陶瓷刀片便宜，兩者在經(jīng)濟(jì)性上實(shí)際相差不大。

這種試驗(yàn)方法適合在特定的車削條件下進(jìn)行比較選擇，從而選擇刀具和切削參數(shù)，但計(jì)算結(jié)果誤差較大，不適合精確測(cè)定的場(chǎng)合，這種方法簡(jiǎn)單可行，可為工廠提供一些簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)。這里只做了不同材料刀具的耐用度試驗(yàn)，而不同切削參數(shù)條件下的試驗(yàn)，沒有涉及，根據(jù)這種方法，相信也可以進(jìn)行相同刀具，不同切削參數(shù)條件下的刀具耐用度試驗(yàn)。

[1]陳文琳.超細(xì)晶粒Ti（C，N）基金屬陶瓷刀具與切削性能研究[J].合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào).2007（08）.

[2]伽曉義.高速切削加工技術(shù)和刀具技術(shù)的發(fā)展探討[N].廣西質(zhì)量監(jiān)督導(dǎo)報(bào).2007（05）.

TG51 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1009-5624（2018）01-0023-02

楊曉勇（1981-），男，漢族，四川青神人，碩士，講師，研究方向：材料加工工程。