关键词：不锈钢；材料切削；加工难点；解决方法
1.引言
和碳素钢进行对比分析，不锈钢中包含Cr、Ni、N、Nb、Mo等合金元素。这些元素的存在使得不锈钢具备一定的耐腐蚀性，同时使得其性能得到了很大的提升。比如马氏体不锈钢4Cr13与45号中碳钢进行对比分析，虽然含碳量是相同的，但是切削加工特性仅有45钢的58%。
2.不锈钢材料切削难点分析
在金属加工的过程中，切削不锈钢环节，容易存在断刀、粘刀等问题。这是因为不锈钢切削环节存在塑性变形过大的问题，导致切屑不易折断，粘连到主材上，造成切削环节的硬化比较严重，每次进刀都会给下一次切削产生硬化层，经过层层积累，不锈钢的切削硬度在大幅增大，切削力也要随之增加。
正式因为不锈钢切削环节存在上述的问题，会造成刀具和工件的摩擦力增大，切削温度也会相对较高，同时不锈钢的热传导系数比较小，散热性能不足，刀具和工具之间存在比较大的温度差，造成加工表面质量比较差。此外，切削温度的上升会导致刀具磨损严重，刀具前刀面存在月牙洼，导致表面质量比较差，不仅使得加工效率下降，还会造成加工成本的增加。
3.提高不锈钢加工质量的方法
3.1 刀具材料的选择
刀具的选择对于加工来说是非常重要的，刀具是促进加工质量提升的关键性因素。刀具如果质量比较差，就无法保证加工零件的合格；选择比较好的刀具，能够促进零件加工质量的提升，如果过高，则会导致资源浪费、成本的增加。综合考虑到不锈钢材料的散热性比较差、产生硬化层、粘刀严重等特性，在刀具的选择过程中，需要达到耐热性强、耐磨性高、与不锈钢亲和力小等要求，从而可以保证加工可以顺利的进行。
3.1.1 高速钢
高速钢中含有W、Mo、Cr、V、Go等合金元素，属于高合金工具钢的类型，工艺性能比较好，强度和韧性非常高，抗冲击振动效果都比较高。杂高速切削情况会产生高热，一般会达到500℃以上，还能够达到比较高的强度，高速钢的红热性非常好，能够用作铣刀、车刀等刀具，还能够给不锈钢切削过程中的硬化层和散热性比较差的环境中。
W18Cr4V是是目前比较常见的高速钢刀具，在1906年被研发和应用，被大量的应用到刀具中，可以达到各种环境的切削需要。伴随着加工材料性能的全面提升，W18Cr4V刀具也已经无法达到正常的加工使用需要，所以此时的高性能钴高速钢产生。和普通高速钢对比分析，钴高速钢的耐磨性更好、红硬性更强、运行更加的稳定可靠，能够满足连续切削的使用需要，最常见的牌号如W12Cr4V5Co5。
3.1.2 硬质合金钢
硬质合金钢中主要是以高硬度难熔金属的碳合物（WC、TiC）微米级粉末为主要成分，以钴或镍、钼为粘结剂，主要的生产制作工艺就是真空炉或者氢气还原炉。该合金的主要优势就是强度高、韧性强，具备非常强的耐磨性、耐腐蚀等特性，可以满足多种条件下的使用。在温度达到50℃的情况下依然能够保持良好的性能，甚至1000℃时强度也比较高，可以用于进行不锈钢、耐热钢等难加工材料的切削加工。目前最为常见的硬质合金钢为如下几类：YG类（钨钴类硬质合金）、YT类（钨钛钴类）、YW类（钨钛钽（铌）类），这些合金的组成成分相差较差，使用范围也是不同的。其中YG类硬质合金因为具备非常好的韧性和导热性，所以可以应用相对较大的前角，但是不能应用到不锈钢切削中。
3.2 切削不锈钢刀具几何参数的选择
1）前角γ o ：根据不锈钢强度高、韧性好、切削之后的切屑不会直接剥离出去，在确保刀具强度达到标准的条件之下，尽量的增大前角，从而可以避免加工环节塑性变形过大的情况，还能够有效的降低切削温度和切向力，能够避免硬化层的形成。
2）后角α o ：增大后角的方式能够有效的减少加工表面和后刀面的摩擦，但是切削环节中散热能力和强度也会大大降低。后角的大小要按照切削厚度来确定，如果厚度比较差，则应该尽量的减小后角。
3）主偏角kr、副偏角k′r、：主偏角kr的减小能够有效的增大刀刃加工的长度尺寸，促进散热的顺利进行，但是切削过程中会导致径向力的增大，极易导致振动问题的出现，一般确定为50°～90°，如果机床的刚性不足，则应该安好要求进行的增大该角。
4）刃倾角λ s ：为了能够有效的增大刀尖强度性能，刃倾角λ s =7°～-3°。
3.3 切削液和冷去方式的选择
因为不锈钢的切削加工性能相对较差，所以应该在实践中 选择更好的冷却、润滑、渗透等方面的切削液，主要是入下几个种类：
1）乳化液：最为主要的冷却方式，能够达到应用的冷却、清洗、润滑等效果，一般用于不锈钢粗车使用。
2）硫化油：切削环节在金属表面容易产生高熔点流化物，且高温条件下并不会被损坏，润滑效果比较差，且冷却性好，但是多数用来钻孔、铰孔、攻丝等工序。
3）机油、锭子油等矿物油：润滑性能较好，但是冷却性不足，主要是用来外圆警车。切削环节，保证切削液的喷嘴直接喷射到切削区域上，或者可以使用高压冷却、喷雾冷却的方式。
4.将加工把手作为案例进行分析，明确不锈钢铣削方式
该零件结构简单，材料为1Cr18Ni9Ti，属于奥氏体不锈钢，厚度12，需要切除的工件量比较大，加工环节硬化度过高。如果选择逆铣的方式，则刀齿先在已经硬化的表面上滑行，加工硬化反应比较严重，因此，零件尽量选择使用顺铣加工方式，从而可以减小加工硬化以及铣削所产生的冲击、振动作用，可以更好的防护刀齿不至于造成崩尺的问题存在。对于不对称的铣削方法可以保证刀刃能够顺利的从金属结构中剥离，切屑粘连的面积相对比较小，在高速离心力的影响之下会直接摆脱掉，从而可以防止再次切入工件时，切屑冲击前面形成剥落、崩刃的问题，延长使用寿命，该零件加工图如图1。
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图1 零件外形图
除了此外，选择哪一种铣刀能够产生更好的效果，这就需要考虑到不锈钢难加工的特点，此时铣削刀具应该达到如下标准：切削刀刃的要达到锋利度的要求，还要具备非常强的抗冲击性，还要有比较大的容屑槽。根据零件尺寸要求和具体生产情况，选择试验大螺旋角铣刀来就能够达到铣削的需要，并且刀具螺旋角从20°增加到40°，耐用性提升约1.5倍以上。因为铣刀的直接相对较小，转速快，所以应该选择具备较高耐磨性、耐热性比较好硬质合金钢材料，与不锈钢的亲和力必须要小。硬质合金钢应用到实践中，其耐热性较高且强度高，切削的速度要做好控制，必须要达到耐磨性标准要求，其一般的切削速度会超过高速刀具约2-3倍，更好满足该工件的加工需要。加工环节应该连续观察，要将周边粘屑清理干净，还要避免粘刀的问题，不会损坏已经加工完成的表面
5.结语
综上所述，不锈钢的切削性相对较差，硬化严重、导热性低，容易发生粘刀等缺陷，此时应该选择合适的加工刀具，选择最佳的加工方法，以更好的促进加工效果的提升，满足人们的正常使用需要，推动机械制造领域的全面发展。
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论文作者:王宪华
论文发表刊物:《科学与技术》2019年18期
论文发表时间:2020/4/28
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