数控车削不锈钢螺纹的加工方法
时间:2011-04-25 03:22来源:未知 作者:admin 点击:
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不锈钢材质本身的特殊性
对数控切削加工的影响
不同种类的不锈钢由于机械性能和化学成分的不同其数控切削的难度也不相同。有的不锈钢在切削加工时，很难达到满足的加工表面粗糙度;而有的不锈钢，虽轻易达到要求的加工表面粗糙度，但在切削加工过程中刀具却特别轻易磨损。经总结，各类不锈钢很难切削的主要原因有以下几个方面：
热强度高、韧性大对数控高速切削不适应奥氏体类不锈钢与马氏体类不锈钢其硬度和抗拉强度不高，只相当于40号钢，但延伸率、断面收缩率和冲击值却比较高。如，1Cr18Ni9Ti延伸率为40号钢的210%，这样在数控高速切削过程中就不轻易被切断，切削变形时所消耗的功相当大。相对来说，不锈钢在高温下的强度降低较少，如45号钢在500°时其持久强度为7kg/mM2，而1Cr18Ni9Ti在550°时其持久强度仍保持在19～24kg/mM2。实践证实，在相同切削温度的作用下，不锈钢切削比普通碳素钢难加工，其热强度高是一个极其重要的因素。
加工硬化趋势强对数控车削不利在数控高速车削的过程中，由于刀尖对工件材料挤压的结果使切削区的金属产生变形，晶内发生滑移，晶格畸变，组织致密，机械性能也随着发生变化，一般切削硬度也能增加2～3倍。数控切削后加工硬化层深度可以从几十微米到几百微米不等，因此前一次走刀所产生的加工硬化现象又妨碍了下一次走刀时的切削，并且加工硬化层的高硬度导致刀具特别轻易磨损。
切屑的粘附性强、导热差对数控切削有影响在数控切削过程中，切削碎屑很轻易牢固地粘附或熔着在刀尖和刀刃上，形成积屑瘤，造成工件加工表面的表面粗糙度恶化，同时增加切削过程中的振动，加速刀具磨损。而且大量的切削热无法及时传导出来，甚至切削产生的热量也无法传导到切屑的整体上，造成传进刀具总热量比普通碳素钢多3～5倍，使切削刃在高温下失往切削性能。在数控切削过程中，所产生的大量热能未能迅速排出，必然会传递给刀具，使切削部位温度升高。同时由于排屑比较困难，尤其是不断屑，使被切削下来的切屑产生挤塞，特别是加工内孔，切屑挤塞更加严重。另外，刀具因受螺纹截面外形的限制，再加之本身强度较差，加工中轻易产生振动，刀尖很轻易在切削过程中由于局部温度过高而烧坏或因振动太大而崩裂。
数控切削不锈钢刀具的题目及解决对策
数控切削后螺纹表面粗糙度太差鱼鳞斑状波纹及啃刀现象是不锈钢螺纹车削中最常碰到的现象，产生这些现象的原因有：(1)螺纹车刀两侧刃后角太小，两侧刃与后面的螺纹表面相摩擦使加工表面恶化，加工时必须考虑螺纹旋转角对两侧刃实际后角的影响。(2)螺纹车刀的前角太小，刃口不够锋利，切屑不能顺利地被切断，而是部分地被挤压或撕裂下来，必定造成螺纹表面非常粗糙。当前角太大时，刀刃强度削弱且轻易磨损、崩裂、扎刀，更轻易引起振动而使螺纹表面产生波纹。因此，应根据不锈钢的不同材质选择适当的前角。车削耐浓硫酸用不锈钢螺纹时，应比车削2Cr13不锈钢螺纹采用较小的前角，车刀两侧切削刃上应带有很窄的刃带以避免刃口迅速被磨损。切削2Cr13、1Cr17、4Cr13时，切削刃应尽可能锋利，否则就不轻易达到所需的良好的表面粗糙度。(3)螺纹刀刀片磨钝，实际上的前角、后角由大变小，切屑在形成过程中挤压严重，使切削过程中切削力增加振动加剧，加工表面恶化严重。因此，车削不锈钢螺纹时，必须随时保持刀刃的锋利，及时更换刀头。(4)螺纹车刀固定不牢、刀头伸出过长、刀杆刚性不够，或者是机床精度差、主轴松动、刀架部分松动等因素都会引起振动，使螺纹表面产生波纹。因此，在操纵时必须留意操纵机床、刀具及工件，使系统有足够的刚性。安装车刀时，除了保证安装牢固、不能有任何松动以外，车刀刀尖应略高于工件中心0.2～0.5mm，尽不能低于中心，以免扎刀。(5)车削螺纹时应避免采用直进法，由于左右两侧的切屑接触长度长，轻易产生振动，使刀尖承受的负荷加大，引起振动和增加排屑时的阻力，把加工表面划伤。因此，对于不锈钢螺纹的加工最好选用交叉式车削螺纹的方法。这种方法采用交替侧向进给，尤其对于大螺距螺纹、粘性材料的切削，是解决振动题目的最有效措施。由于左右交叉使用切削刃，故磨损均匀，还能延长刀具的使用寿命。(6)数控切削螺纹的过程中切削用量的匹配程度直接影响加工的效率。切削量过小将会使刀具加剧磨损，过大则将使刀具产生崩碎，因此进刀数和每刀进给量会对车削螺纹产生决定性的影响。为了获得最佳刀具寿命，工件直径不应大于螺纹大径0.14mm，应当避免少于0.05mm的每刀进给量。加工的总切削量应设定在0.1mm左右，第一次的切深应是刀尖半径(R)的150～200%，最大不能超过0.5mm，对于奥氏体不锈钢应避免少于0.08mm的每刀进给量，内螺纹用刀尖半径小的普通刃刀片，随着刀深的缩小切削次数可能相应地增加。
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