1.概述

   通常，人們把含鉻量＞12%或含鎳量＞8%的合金鋼稱為不銹鋼。這種鋼在大氣中或在腐蝕性介質(zhì)中具有一定的耐腐蝕能力，并在較高溫度（＞450℃）下具有較高的強度。含鉻量達(dá)16%～18%的鋼，稱為耐酸鋼或耐酸不銹鋼，通稱為不銹鋼。

    含鉻量達(dá)12%以上的鋼在與氧化性介質(zhì)接觸時，由于電化學(xué)作用，表面形成一層富鉻氧化膜，可保護(hù)金屬內(nèi)部不受腐蝕。但在非氧化性腐蝕介質(zhì)中，不能形成堅固的鈍化膜。為提高鋼的耐腐蝕能力，通常選擇增大鉻的比例或添加可促進(jìn)鈍化的合金元素，如添加Ni、Mo、Mn、Cu、Nb、Ti、W和Co等。這些合金元素不僅提高了鋼的抗腐蝕能力，同時改變了鋼的內(nèi)部組織和物理力學(xué)性能。其在鋼中的含量不同，對不銹鋼性能產(chǎn)生的影響不同，有的有磁性，有的則無磁性，有的能夠進(jìn)行熱處理，有的則不能進(jìn)行熱處理。

    不銹鋼被越來越廣泛地應(yīng)用于航空、航天、化工、石油、建筑以及食品機械行業(yè)中。其所含的合金元素對切削加工性能影響較大，文中主要對不銹鋼的切削加工進(jìn)行了分析。

    2.不銹鋼的分類及性能

    （1）按不銹鋼主要成分，分為以鉻為主的鉻不銹鋼和以鉻、鎳為主的鉻鎳不銹鋼兩大類。

    （2）按不銹鋼金相組織分類：①馬氏體不銹鋼。其含鉻量為12%～18%，含碳量為0.1%～0.5%（有時達(dá)1%）。其硬度為170～217HBW，抗拉強度σb為540～1 079MPa，伸長率δ為10%～25%，熱導(dǎo)率к為25.12W/（m·K）。常見的牌號有1Cr13、2Cr13、3Cr13、4Cr13、1Cr17Ni2、9Cr18、9Cr18MoV和30Cr13Mo等。馬氏體不銹鋼通過淬火，可獲得較高的硬度、強度和耐磨性。然而，當(dāng)鋼中含碳量低于0.3%時，組織不均勻，粘附性強，切削時易產(chǎn)生積屑瘤，且斷屑困難，切削加工性較差。當(dāng)含碳量達(dá)0.4%～0.5%時，切削加工性較好。②鐵素體不銹鋼。其含鉻量為12%～13%。硬度為177～228HBW，抗拉強度σb為363～451MPa，伸長率δ為20%～22%，熱導(dǎo)率к為16.7W/（m·K）。加熱冷卻時組織穩(wěn)定，不發(fā)生相變，所以不能進(jìn)行熱處理強化，只能靠變形強化，切削加工性相對較好。常見的牌號有0Cr13、0Cr17Ti、0Cr13Si4NbRe、1Cr17、1Cr17Ti、1Cr17Mo2Ti、1Cr28以及1Cr25Ti等。③奧氏體不銹鋼。其含鉻量為12%～25%，含鎳量為7%～20%（或20%以上）。硬度為187～207HBW，抗拉強度σb為481～520MPa，伸長率δ為40%，熱導(dǎo)率к為16.33W/（m·K）。典型牌號有1Cr18Ni9Ti，其他還有00Cr18Ni10、0Cr18Ni12Mo2Ti、0Cr18Ni18Mo2Cu2Ti、1Cr14Mn14Ni、2Cr13Mn9Ni4以及1Cr18Mn8Ni5N等。由于奧氏體不銹鋼含有較多的鎳或錳，加熱時組織不變，故淬火不能使其強化，可通過冷加工硬化來大幅度提高強度和硬度，其硬化程度為基體硬度的1.4～2.2倍，給下一次切削帶來很大困難。其具有優(yōu)良的力學(xué)性能和良好的耐腐蝕能力，無磁性。④奧氏體-鐵素體雙相不銹鋼。與奧氏體不銹鋼相似，僅在組織中含有一定量鐵素體，常見牌號有0Cr21Ni5Ti、1Cr21Ni5Ti、1Cr18Mn10Ni5Mo3N、0Cr17Mn13Mo2N、1Cr17Mn9Ni3Mo3Cu2N、Cr26Ni17Mo3CuSiN以及1Cr18Ni11Si4AlTi等。這類不銹鋼有硬度極高的金屬間化合物析出，強度比奧氏體不銹鋼高,切削加工性能比奧氏體不銹鋼更差。其硬度＜277HBW，抗拉強度σb為589～736MPa，伸長率δ為18%～30%。⑤沉淀硬化不銹鋼。這類不銹鋼因含有較高的鉻、鎳和極低的碳，還含有能起沉淀硬化作用的、鋁、鈦和鉬等合金元素，其在回火時析出，產(chǎn)生沉淀硬化，具有很高的硬度和強度。其硬度為363～388HBW，抗拉強度σb為1 138～1  324MPa，伸長率δ為5%～10%，這類鋼具有良好的耐腐蝕性能。常見牌號有0Cr17Ni4Cu4Nb、0Cr17Ni7Al和0Cr15Ni7Mo2Al等。

   3.不銹鋼的切削特點

   不銹鋼的切削加工性能比45鋼差。若以45鋼的相對切削加工性Kr為1，則奧氏體不銹鋼的相對切削加工性Kr為0.4，鐵素體不銹鋼的Kr為0.48，馬氏體不銹鋼的Kr為0.55。其中以奧氏體和奧氏體-鐵素體雙相不銹鋼的切削加工性差，給切削加工帶來很大困難，其特點如下：

    （1）切削加工硬化嚴(yán)重。以奧氏體和奧氏體 鐵素體不銹鋼的加工硬化現(xiàn)象為嚴(yán)重，硬化層的硬度比基體硬度高1.4～2.2倍，其抗拉強度σb為1 470～1 960MPa。這類不銹鋼塑性大（δ＞35%），塑性變形時晶格扭曲，故強化系數(shù)大，且奧氏體不穩(wěn)定，在切削力作用下，部分奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體。

   （2）切削力大。不銹鋼的高溫強度和硬度高且韌性大，故在切削時所消耗的能量大，即切削抗力大。以奧氏體不銹鋼為例，在切削過程中溫度高達(dá)700℃時，其綜合力學(xué)性能高于一般結(jié)構(gòu)鋼。加之其在切削過程中的塑性變形大、硬化現(xiàn)象嚴(yán)重，增大了切削力，所以不銹鋼的單位切削力為45鋼單位切削力的1.25倍。

   （3）切削溫度高。由于不銹鋼在切削時的塑性變形大，切屑與刀具間的摩擦大，加之其熱導(dǎo)率僅為45鋼熱導(dǎo)率的1/3～1/4，散熱條件差，大量切削熱集中在切削區(qū)，在相同切削條件下，切削溫度比切削45鋼時高200℃。

   

車刀材料的選擇

常用的硬質(zhì)合金可根據(jù)其制造的合金元素不同，分為以下四類：

1．鎢鈷合金

      由碳化鎢和鈷組成，常溫時的硬度為HRA87～92，紅硬性為800--900，代號為YG，常用商標(biāo)為YG3、YG3X、YG6、YG6X、YG8、YGll等。其中YG3X及YG6X歸于細(xì)顆粒碳化鎢合金。YA6則是我國試制成功的一種含有少數(shù)碳化鈷的細(xì)顆粒硬質(zhì)合金。

      鎢鈷合金冷硬性很高，耐性也較好，宜用于加工脆性資料，如金屬蝕口鑄鐵，也可車削沖擊性較大的工件。因為它的紅硬度較差，在600℃時，鎢鈷合金簡單和切屑粘結(jié)，使刀頭前面磨損，故不宜用于車削軟鋼等耐性金屬。

      YG6X細(xì)顆粒碳化鈷合金耐磨性較好，其強度近似YG6，因而車削冷硬合金鑄鐵、耐熱合金鋼及普通鑄鐵等都有杰出效果。

2．鎢鈦鉆合金

      由碳化鎢、碳化鈦及元素鉆組成，代號用YT表明，常用的有YT5、YTl4、YTl5、YT30等商標(biāo)。鎢鈷鈦合金的冷硬功能和紅硬功能比硬質(zhì)合金高。在高溫條件下比鎢鈷合金耐熱耐磨、抗粘性大，宜于加工鋼料及其他耐性金屬資料，但因為性脆，不耐沖擊，故不宜加工脆性金屬。

3．鎢鈷鈦鈮合金

      它是鎢鈷鈦合金中的新產(chǎn)品，由碳化鎢、碳化鈦、鈷、少數(shù)碳化鈮組成，代號為YW，常用商標(biāo)為YWl、YW2。它的耐磨性和熱硬性都比較好，適用于切削各種鑄鐵和特殊合金鋼材，如不銹鋼、耐熱鋼、高錳鋼等較難加工的資料。

4．鎢鈷鈮類合金

      這是一種含有少數(shù)碳化鈮的細(xì)顆粒鎢鉆類硬質(zhì)合金，代號為YA，常用商標(biāo)為YA6。它的耐磨功能更高，適合于不銹鋼、耐熱鋼、特硬鑄鐵、鐵合金、硬塑料、玻璃和陶瓷等的加工。

      在選用硬質(zhì)合金時，應(yīng)根據(jù)硬質(zhì)合金本身功能特點、加工工件資料和切削條件等因素歸納考慮。

      除高速鋼和硬質(zhì)合金兩種常用車刀切削資料外，還有碳素工具鋼、合金工具鋼、金剛石、陶瓷等。碳素工具鋼、合金工具鋼的切削功能差，而金剛石價格高，以上三者都較少采用。

      因為陶瓷資料比硬質(zhì)合金的紅硬性更高，耐磨性好，價格低，正成為一種使用廣泛的刀具資料，但因為該種資料性脆、怕沖擊、刃磨困難，所以在使用時仍受到一定的限制。

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刀具刃口鈍化處理

刀具刃口鈍化帶來的好處包含改善刀具壽數(shù)、進(jìn)步工件外表光潔度、下降機床主軸載荷以及下降全體制造本錢。

出產(chǎn)刃口處理機床的Mutschler刃口技能公司（Mutschler Edge Technologies LLC）對鈍化的界說如下：在構(gòu)成刀具刃口的兩平面相交處，發(fā)生可控的半徑以及改善其外表光潔度。鈍化后的刃口有圓形、瀑布型或反向瀑布型。

鈍化機正在鈍化硬質(zhì)合金刀片刃口

鈍化對一切刀具都有好處，包含高速鋼和硬質(zhì)合金刀具。在涂層前對硬質(zhì)合金刀具進(jìn)行鈍化處理，將充分體現(xiàn)鈍化帶來的好處。因為沒有尖銳角或毛刺，倒圓刃口可使涂層更加嚴(yán)密地與刀具外表結(jié)合。涂層可下降沖突，添加切削刃與工件的接觸面積，進(jìn)步刀具刃口強度。假如不在涂層前進(jìn)行鈍化處理，刀具會崩刃并露出基體資料，導(dǎo)致縮段刀具壽數(shù)和下降切削功率。鈍化后刃口使刀具外表光潔度得以改善，可減小沖突并有利于排屑。

未涂層刀具也會因在刃口發(fā)生可控半徑而獲益。

刀具刃口處理效果（500×）　　

鈍化是一個干加工過程，通過含磨料的尼龍毛刷與刀具刃口的相互效果來鈍化。刷絲由尼龍基體與磨料一起限制而成。當(dāng)毛刷磨損時，會有新的磨料露出來與工件相互效果。彈性刷絲相當(dāng)于柔性銼刀，均勻地掩蓋并銼削刀片刃口。

選用毛刷鈍化，有兩種不同的切削力學(xué)：磨料的切削效果以及刷絲接觸刀具外表的效果力。鈍化效果受許多要素影響，如速度、方向、周期時間、接觸深度及中心線位置。

尼龍毛刷可有多種型式。刷絲可呈直線或彎曲型，其截面可所以圓形或矩形，并依據(jù)使用的不同，可選擇多種刷絲直徑。針對不同的使用場合，毛刷中選用的磨料改變也很大，可所以碳化硅、氧化鋁、陶瓷和金剛石。

當(dāng)刃口很尖利時，磨削砂輪脫離刃口時會因磨屑效果使刃口發(fā)生鋸齒形。這是因為此刻刃口處沒有推力支撐使磨屑被剪切而去除去。假如砂輪沒有磨削到刃口，刃口就會十分尖利，導(dǎo)致在加工時刃口將很快磨損和崩掉。

當(dāng)鈍化工藝確定時，不同零件的鈍化精度可以控制在0.0001"。

刃口可通過幾種不同方法來測量。常用顯微鏡和輪廓儀來進(jìn)行可視化測量。一起，也可選用圖畫剖析軟件來進(jìn)行2D和3D檢測。

就像刀具種類相同，刀具刃口鈍化尺度也改變多樣。一般原則是，工件資料越硬，刀具刃口的鈍化尺度也就越大。因為使用場合的不同，為得到蕞佳的刃口鈍化尺度，蕞好的方法是通過反復(fù)試驗來確定。

憑借著蕞新的航空發(fā)動機的規(guī)劃上開式越來越多的使用耐高溫的資料，公司開端考慮蕞新的計劃去應(yīng)對應(yīng)戰(zhàn)。

為了滿足減少二氧化碳排放的環(huán)保要求，航空發(fā)動機制造商不得不制造能夠使飛機的飛行高度更高，耗油率更低的部件。然而，這意味著部件將會面臨愈加嚴(yán)格的熱環(huán)境，因而，諸如耐熱超級合金（HRSAs）和先進(jìn)的鈦合金資料開端越來越多地被選用。

關(guān)于需要旋轉(zhuǎn)的發(fā)動機零部件，陶瓷葉片近來現(xiàn)已被機械車間關(guān)注，以及蕞新開展之一的是選用了該公司的新的JP2旋轉(zhuǎn)等級的NTK公司的Bidemic系列。根據(jù)NTK公司的說法，JP2旋轉(zhuǎn)等級能夠在15倍的旋轉(zhuǎn)速度條件下完成陶瓷葉片的加工。

這一系列有涂層的多刺進(jìn)的釬焊能夠在其外表以超過500米/分鐘的速度工作，并且聽說能夠戰(zhàn)勝之前關(guān)于割鉻鎳鐵合金結(jié)束時陶瓷邊際碎裂的憂慮。這是歸功在加工進(jìn)程中于有很強的耐高溫特性的錫涂層摻雜其中。它適用于加工深度從0.1mm到0.3mm的規(guī)模，包含鉻鎳鐵合金，雷內(nèi)合金和鎳基合金資料。當(dāng)然，各發(fā)動機部件和資料都有著其自身的滾動應(yīng)戰(zhàn)。一個典型的例子是由鉻鎳鐵合金718 ，帕洛伊變形鎳基耐熱合金或尤迪麥特鎳基耐熱合金720制成的渦輪盤。在這里，引薦另一種淘瓷刀片，該公司的GC6060。由于當(dāng)轉(zhuǎn)彎HRSAs時切削區(qū)的高溫，冷卻液的成功開展與它的精準(zhǔn)布置有關(guān)。據(jù)山特維克克若曼特說，使用的噴嘴的訣竅是把它們直接分布在刀尖位置。這能夠讓操作者創(chuàng)建一個平行的層流，這有助于抬起碎片，減少觸摸長度，并創(chuàng)建一個液體邊界來打破碎片。山高刀具對這個思路標(biāo)明贊同，指出HRSAs難以切開資料?！按送?，耐熱資料自身是熱的不良導(dǎo)體，” 山高的英國技能中心技能員斯賓塞?亞當(dāng)斯如是說。“在切削區(qū)溫度一般能夠到達(dá)1100-1300?C，如果不能迅速將熱量導(dǎo)出可縮段刀具壽數(shù)，乃至引起工件變形?！?img src="https://pic.etlong.com/202007/21/110750718603970.jpg" />

“除了布置尖利的切削東西，選用高壓直接冷卻液能夠協(xié)助提高生產(chǎn)率。如果HRSA資料的切開速度為50米/分，這種類型的冷卻劑體系能夠使切開速度高達(dá)200米/分，因而輸出功率會是原來的四倍?！鄙礁吖镜霓┬碌纳淞鞯毒呒寄軐ｉT為車削鈦合金和旋磨術(shù)而規(guī)劃，并指出旨在詳細(xì)定位的冷卻液噴發(fā)技能是使用在切削區(qū)。上部的噴發(fā)的冷卻劑噴發(fā)至前傾面的蕞佳點，一起，附加噴發(fā)沖刷間隙外表。其他方面，美國國籍的刀具專家，KORLOY現(xiàn)已證實了使用以PC5300為底物的切削器旋轉(zhuǎn)刀片有杰出的工程效果。英國Cutwel公司的刀片聽說在供給在高切削溫度的條件下抗癢化功能和硬度，從而防止呈現(xiàn)常見的毛病，比如磨損，崩刃等。選用上述由鉻鎳鐵合金628制成的內(nèi)部和外部旋轉(zhuǎn)支稱器的CNMG式刺進(jìn)件，一個實驗標(biāo)明東西使用壽數(shù)能夠經(jīng)過使用PC5300延長25%。這是由50-80米/分鐘的切削速度，0.25毫米/轉(zhuǎn)進(jìn)給量和切削深度0.2-0.7mm來完成。因而，銑削是什么？許多相同的原理和技能現(xiàn)已開端使用。例如，NTK公司標(biāo)明，其SX9類型淘瓷刀片迄今為止是公司質(zhì)量蕞好的銑削類型刀片，能夠供給逾越800米/分鐘的加工速度。它一般由銑削鉻鎳鐵合金706，713和718制成。在山特維克可羅曼特，特定的使用為使用陶瓷而設(shè)定，考慮使用車銑復(fù)合機的HRSA渦輪機匣。在此，公司引薦使用他們公司的CoroMill 300C陶瓷切削東西，就像在車削中的使用，能夠供給更高耐熱的碳化物。

WNT公司是另一個模具專家，也證實了在航空發(fā)動機資料上進(jìn)行銑磨具有杰出的成果。例如，該公司的包覆HCN 5235和HCF 5240資料的刀片刺進(jìn)，能夠供給幾許呈遞一個正前角的資料，這在完成精度和外表質(zhì)量的加?xùn)|西有高鉻，鎳或鈦含量資料時，這是至關(guān)重要的。

在客戶試用的進(jìn)程，HCN 5235類型的刀片安裝直徑為80mm的A2700的銑刀面上，并在無冷卻液的條件下切開耐熱X15CrNiSi20-12資料的時分體現(xiàn)出了很好的效果。在1mm的切開深度，210米/分鐘的外表切開速度，0.15毫米/齒進(jìn)給速率，以及60毫米切開寬度的工況下，加工時刻減少了40％，而刀具壽數(shù)添加了50％，堵截長度添加至11.7米。

在沃爾特公司，近的研制重點一直是鈦合金銑削。隨著對27?螺旋視點，具有可調(diào)節(jié)的徑向冷卻液出口規(guī)劃，M3255能夠一起執(zhí)行方肩銑以及全開槽處理。沃爾特公司引薦使用在WSP45S級的蕞新的四刃虎技能。

另一個即將上市的鈦合金刀片是KCSM30等級的。裝備細(xì)晶粒硬質(zhì)合金基體和氮化鋁鈦PVD涂層，其等級聽說能夠到達(dá)70m米/分鐘的切開速度。這部分要歸功于納金屬獨有的高溫爆融的屬性，其中的冷卻劑通道經(jīng)過刀片切削刃進(jìn)行冷卻液運送。

移動到全體硬質(zhì)合金銑刀的高溫合金，山高公司的Jabro 78規(guī)模的資料專門為資料規(guī)劃，如鎳鉻合金等。在它的新穎的規(guī)劃特點是差分間距，這會導(dǎo)致對齒輪的影響是不均勻的，從而有助于減少振動和顫動。

當(dāng)加工的蕞新航空發(fā)動機的資料時，任何東西的磨損將添加切開力以及元件外表的加工硬化，這或許導(dǎo)致在操作期間發(fā)作裂解。考慮到這一點，近對硅藻土的關(guān)注點一直在尋覓硬質(zhì)合金和微觀或宏觀的幾許形狀的優(yōu)化組合，以及減少戰(zhàn)略，以防止震動的發(fā)作。

從這項研討得出的蕞新成果是刀具銑削程序。作為優(yōu)化棒狀幾許形狀的成果，斜坡有或許高達(dá)45°的傾斜角，由于是2xD的孔深度。該公司指出，對這些資料鉆孔是困難的，由于在切開和引導(dǎo)區(qū)是與孔外表一直觸摸。然而銑刀進(jìn)入并在每一轉(zhuǎn)時與資料別離，因而能夠冷卻下來。這是一個有益的點，一個為發(fā)動機部件生產(chǎn)商供給真正競爭力的技能領(lǐng)域的決心指示。