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不锈钢加工工艺
在采取钻、铰、镗工艺加工一些奥氏体组织及马氏体组织不锈钢材料如1Cr18Ni9Ti、2Cr13孔时，加工过程中会出现刀具磨损加快、加工表面完好性差、切屑排除困难等共性问题，严重影响了此类材料零件的加工质量、生产周期及加工成本。按照金属工艺学、金属切削原理等理论对上述材质加工难点进行分析，摸索出一套行之有效的不锈钢材料钻、铰、镗加工工艺。/
不锈钢材料加工难点分析
不锈钢材料加工难点主要有以下几个方面：切削力大，切削温度高:该类型材料强度大，切削时切向应力大、塑性变形大，因而切削力大。此外材料导热性极差，造成切削温度升高，且高温往往集中在刀具刃口附近的狭长区域内，从而加快了刀具的磨损。
加工硬化严重3 u, t2 s& b( B. Q! O& F& `
    奥氏体不锈钢以及一些高温合金不锈钢均为奥氏体组织，切削时加工硬化倾向大，通常是普通碳素钢的数倍，刀具在加工硬化区域内切削，使刀具寿命缩短。
   3. 容易粘刀.
    无论是奥氏体不锈钢还是马氏体不锈钢均存在加工时切屑强韧、切削温度很高的特点。当强韧的切屑流经前刀面时，将产生粘结、熔焊等粘刀现象，影响加工零件表面粗糙度。
刀具磨损加快
上述材料一般含高熔点元素、塑性大，切削温度高，使刀具磨损加快，磨刀、换刀频繁，从而影响了生产效率，提高了刀具使用成本。6 U' b8 e2 v% S0 H5 |, ]7 {, b
不锈钢零件加工工艺) ]0X. y$ f3 U1 e! [2 N( F- P' \; i
通过上述加工难点分析，不锈钢的加工工艺及相关刀具参数设计与普通结构钢材料应具有较大的不同，其具体加工工艺如下：  ]$ C- L! F: x
+ D    1.钻孔加工% Y( N! D" y+ q( E6 T# y0 e# X8 Z
    在钻孔加工时，由于不锈钢材料导热性能差，弹性模量小，孔加工起来也比较困难。解决此类材料的孔加工难题，主要是选用合适的刀具材料，确定合理的刀具的几何参数以及刀具的切削用量。钻削上述材料时，钻头一般应选用W6Mo5Cr4V2Al、W2Mo9Cr4Co8等材质的钻头，这些材质钻头缺点是价格比较昂贵，而且难以采购。而采用常用的W18Cr4V普通标准高速钢钻头钻孔时，由于存在顶角较小、切屑太宽而不能及时排出孔外、切削液不能及时冷却钻头等缺点，再加上不锈钢材料导热性差，造成集中在刀刃上的切削温度升高，容易导致两个后刀面和主刃烧伤及崩刃，使钻头的使用寿命降低。4 Z# p" o. S1 ^% S, o* P  ]
(1)刀具几何参数设计     在采用W18Cr4V普通高速钢钻头钻孔时，切削力及切削温度均集中在钻尖上，为提高钻头切削部位的耐用度，可以适当增大顶角角度，顶角一般选135°～140°，顶角增大也将使外缘前角减小，钻屑变窄，以利于排屑。但是加大顶角后，钻头的横刃变宽，造成切削阻力增大，因而必须对钻头横刃进行修磨，修磨后横刃的斜角为47°～55°，横刃前角为3°～5°，修磨横刃时，应将切削刃与圆柱面转角处修磨成圆角，以增加横刃强度。由于不锈钢材料弹性模量较小，切屑层下的金属弹性恢复大，加之加工过程中加工硬化严重，后角太小会加快钻头后刀面的磨损，而且增加了切削温度，降低钻头的寿命。因此须适当加大后角，但后角太大，将使钻头的主刃变得单薄，减小了主刃的刚性，所以后角应以12°～15°为宜。为使钻屑变窄，利于排屑，还需要在钻头两个后刀面上开交错分布的分屑槽。W: X8 m
(2)切削用量选择      钻削时，切削用量的选择应从降低切削温度的基本点出发，因为高速切削将会使切削温度升高，而高的切削温度将加剧刀具磨损，因而切削用量中最重要的是选择切削速度。一般情况下，切削速度以12～15m/min较为合适。进给量对刀具寿命影响较小，但进给量选择太小将会使刀具在硬化层内切削，加剧磨损；而进给量如果太大，又会使表面粗糙度变差。综合上述两个因素，进给量选择为0.32～0.50mm/r为宜。
    (3)切削液选择     钻削时，为降低切削温度，可采用乳化液作为冷却介质。
铰孔加工0 L
(1)刀具几何参数设计   不锈钢材料的铰削加工大部分使用硬质合金铰刀。铰刀的结构和几何参数与普通铰刀有所不同。为增强刀齿强度并防止铰削时产生切屑堵塞现象，铰刀齿数一般比较少。铰刀前角一般为8°～12°，但在某些特定情况，为了实现高速铰削，也可采用0°～5°前角；后角一般为8°～12°；主偏角的选择视孔的不同而异，一般情况下通孔为15°～30°，不通孔为45°；铰孔时为了使切屑向前排出，也可适当增加刃倾角角度，刃倾角角度一般为10°～20°；刃带宽度为0.1～0.15mm；铰刀上倒锥应较普通铰刀大，硬质合金铰刀一般为0.25～0.5mm/100mm，高速钢铰刀为0.1～0.25mm/100mm；铰刀校正部分长度一般为普通铰刀的65%～80%，其中圆柱部分长度为普通铰刀的40%～50%。
(2)切削用量选择    铰孔时进给量为0.08～0.4mm/r，切削速度为10～20m/min，粗铰余量一般为0.2～0.3mm，精铰余量为0.1～0.2mm。粗铰时应采用硬质合金刀具，精铰时可采用高速钢刀具。7
(3)切削液选择     不锈钢材料铰孔时，可采用全损耗系统用油或二硫化钼作为冷却介质。s  
    3.镗孔加工& H+ y8 |; [5 k* ]
(1)刀具材料选择     因加工不锈钢零件时切削力大、切削温度高，刀具材料应尽量选择强度高、导热性好的YW或YG类硬质合金。精加工时也可使用YT14及YT15硬质合金刀片。批量加工上述材料零件时，可采用陶瓷材料刀具，由于此类材料的特点主要是韧性大，加工硬化严重，切削这些材料的切屑以单元切屑形式产生，将使刀具产生振动，容易造成刀刃产生微崩现象，因此选择陶瓷刀具切削此类材料零件时首先应考虑的是微观韧性。目前Sialon是一种比较好的选择，特别是α/βSialon材料，因其优异的抗高温变形的性能以及扩散磨损的性能而引人注目，并成功应用于切削镍基合金，其寿命远远超过Al2O3基陶瓷。此外，SiC晶须加强陶瓷也是切削不锈钢或镍基合金的一种很有效的刀具材料。, t; n+ a& o( |1 H! Z
    对于此类材料淬火零件的加工，可以采用CBN(立方氮化硼)刀片，CBN硬度仅次于金刚石，硬度可达7000～8000HV，因此耐磨性很高，与金刚石相比，CBN突出优点是耐热性比金刚石高得多，可达1200℃，可承受很高的切削温度。此外其化学惰性很大，与铁族金属在1200～1300℃时也不起化学作用，因此非常适合加工不锈钢材料。其刀具寿命是硬质合金或陶瓷刀具的几十倍。5 w9 q% z% y1 U3 s9 e4 j, q
    (2)刀具几何参数设计     刀具几何参数对其切削性能起重要的作用，为使切削轻快、顺利，硬质合金刀具宜采用较大的前角，以提高刀具寿命。一般粗加工时，前角取10°～20°，半精加工时取15°～20°；精加工时取20°～30°。主偏角的选择依据是，当工艺系统刚性良好时，可取30°～45°；如工艺系统刚性差时，则取60～75°，当工件长度与直径之比超过10倍时，可取90°。0 Z6 q, d5 t$ s
用陶瓷刀具镗削不锈钢材料时，绝大多数情况下，陶瓷刀具均采用负前角进行切削。前角大小一般选应－5°～－12°。这样有利于加强刀刃，充分发挥陶瓷刀具抗压强度较高的优越性。后角大小直接影响刀具磨损，对刀刃强度也有影响，一般选用5°～12°。主偏角的改变会影响径向切削分力与轴向切削分力的变化以及切削宽度和切削厚度的大小。因为工艺系统的振动对陶瓷刀具极为不利，所以主偏角的选择要有利于减少这种振动，一般选取30°～75°。选用CBN作为刀具材料时，刀具几何参数为前角0°～10°，后角12°～20°，主偏角45°～90°。
(3)前刀面刃磨时粗糙度值要小    为避免出现切屑粘刀现象，刀具的前、后刀面应仔细刃磨以保证具有较小的粗糙度值，从而减少切屑流出阻力，避免切屑粘刀。4 Y! F8 i: z: L7 ?; X: n (4)刀具刃口应保持锋利    刀具刃口应保持锋利，以减少加工硬化，进给量和背吃刀量不宜过小，以防止刀具在硬化层中切削，影响刀具使用寿命。) S, z; y/ O4
(5)注意断屑槽的磨削    由于不锈钢切屑具有强韧的特点，刀具前刀面上断屑槽修磨应合适，从而使切削过程中断屑、容屑、排屑方便。  ^7 P4 v* E%
    (6)切削用量的选择  根据不锈钢材料特点，加工时宜选用低速和较大进给量进行切削。)r# \0 x1 H1 y) h
采用陶瓷刀具进行镗削时，切削用量的合理选择是充分发挥陶瓷刀具性能的关键之一。陶瓷刀具连续切削时可以按照磨损耐用度与切削用量之间的关系选择切削用量；断续切削则应按照刀具破损规律确定合理切削用量。由于陶瓷刀具有优越的耐热性和耐磨性，切削用量对刀具磨损寿命的影响比硬质合金刀具要小。一般情况下，用陶瓷刀具加工时，进给量对刀具的破损影响最为敏感。因而，根据工件材料的性质，在机床功率、工艺系统刚度和刀片强度许可的前提下，在镗削不锈钢零件时，尽可能选择高的切削速度、较大的背吃刀量和比较小的进给量。,. t9 e( @( S
    (7)切削液选择要合适  由于不锈钢具有极易产生粘结和散热性差的特点，因此在镗削中选用抗粘结和散热性好的切削液相当重要，如选用含氯较高的切削液，以及具有良好冷却、清洗、防锈和润滑作用的不含矿物油、不含亚酸盐的水溶液，如H1L－2合成切削液。2 O8 d*     采用上述工艺方法，可以克服不锈钢的加工难点，使不锈钢在进行钻、铰、镗孔时刀具寿命得到极大的提高，减少操作中磨刀、换刀次数，在提高生产效率和孔加工质量、降低工人劳动强度和生产成本方面，能取得令人满意的效果。
●切削条件的计算
   1转速
        Ｎ＝(Ｖ x 1000)／π * De
      De=2 *√(Ap * (D - Ap)) (mm)
   2 进给速度 
F = N * fR (mm/min)
FR=hmax * ( (D)/(√Ap * (D -Ap)) ) (mm/rev)　
N=转速(rev/min)
V= 实际切削速度 (m/min), 见表一
De= 有效刀具直径 (mm), 见表二
Ap=轴向切削深度
Ae=切削宽度(mm)
F=进给 (mm/min)   
fR=每刃进给(mm)，见表一   表四
h max.= 最大切屑厚度,见表三
　 [表一]一般实际切削速度和进给速度

硬度
刀片材料
实际切削速度(M/min)
                                 进给(mm/rev)                                     刀具直径
最大切削深度(mm)
最大切削宽度(mm)

8
10
12
16
20
25
30
32

灰铸铁(FC250,FC300)
HB160-260
JC5010 JC5015
200-400
0.3
0.4
0.5
0.6
0.6
0.7
0.7
0.7
D10
D/10
球墨铸铁(FCD600,FCD700)
HB170-300
JC5010 JC5015
150-350
0.3
0.4
0.5
0.6
0.6
0.7
0.7
0.7
D/15
D/15
碳钢(S50C,S55C)
HB180-280
JC5010  JC5015
180-230
0.3
0.4
0.4
0.5
0.5
0.6
0.6
0.6
D/15
D15
低合金钢(SCM440)
HB180-280
JC5010  JC5015
150-200
0.3
0.4
0.4
0.5
0.5
0.6
0.6
0.6
D/15
D15
模具钢(SKD11,SKD61)
HB180-255
JC5010  JC5015
130-18
0.25
0.3
0.4
0.5
0.5
0.6
0.6
0.6
D/20
D/20
淬火钢(SKD11,SKD61)
HRC40-55
JC5010  JC5015
70-90
0.25
0.3
0.4
0.5
0.5
0.6
0.6
0.6
D/30
D/30
不锈钢(SUS304,SUS316)
HB150-250
JC5010  JC5015
90-130
0.25
0.3
0.4
0.4
0.4
0.5
0.5
0.5
D/20
D/20
铜合金
HB80-150
JC5010  
KT9
150-200
0.4
0.5
0.6
0.7
0.7
0.8
0.8
0.8
D/10
D/10
铝合金
HB30-100
JC5010
KT9
200-300
0.4
0.5
0.6
0.7
0.7
0.8
0.8
0.8
D/6
D/6
石磨

JC5010
KT9
200-400
0.5
0.6
0.7
0.8
0.8
0.9
0.9
0.9
D/5
D/5
注意1.本表为中、短系列及直径超过Ø12mm刀具有效；  
    2 对于加长系列及直径在Ø12mm以下的系列刀具的修正系数请参见表四
[表二]有效刀具直径一览表  De(mm)
刀具直径(mm)
轴向切削深度:Ap(mm)
0.2
0.3
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
4.5
5.0
5.5
6.0
8
2.5
3.0
3.9
5.3
6.2

10
2.8
3.4
4.4
6.0
7.1
8.0

12
3.1
3.7
4.8
6.6
7.9
8.9
9.7

16
3.6
4.3
5.6
7.7
9.3
10.6
11.6
12.5

20
4.0
4.9
6.2
8.7
10.5
12
13.2
14.3
15.2
16.0

25
4.5
5.4
7.0
9.8
11.9
13.6
15.0
16.2
17.3
18.3
19.2
20.0

30
4.9
6.0
7.7
10.8
13.1
15.0
16.6
18.0
19.3
20.4
21.4
22.4
23.2
24.0
32
5
6.2
7.9
11.1
13.5
15.5
17.2
18.7
20.0
21.2
22.2
23.2
24.1
25.0

表三 最大切屑厚度

硬度

最大切屑厚度:h max(mm)
刀具直径<mm)
8
10
12
16
20
25
30
32
灰铸铁(FC250,FC300)
HB160-260
0.3
0.4
0.5
0.6
0.6
0.7
0.7
0.7
球墨铸铁(FCD600,FCD700)
HB170-300
0.3
0.4
0.5
0.6
0.6
0.7
0.7
0.7
碳钢(S50C,S55C)
HB180-280
0.3
0.4
0.4
0.5
0.5
0.6
0.6
0.6
低合金钢(SCM440)
HB180-280
0.3
0.4
0.4
0.5
0.5
0.6
0.6
0.6
模具钢(SKD11,SKD61)
HB180-255
0.25
0.3
0.4
0.5
0.5
0.6
0.6
0.6
淬火钢(SKD11,SKD61)
HRC40-55
0.25
0.3
0.4
0.5
0.5
0.6
0.6
0.6
不锈钢(SUS304,SUS316)
HB150-250
0.25
0.3
0.4
0.4
0.4
0.5
0.5
0.5
铜合金
HB80-150
0.4
0.5
0.6
0.7
0.7
0.8
0.8
0.8
铝合金
HB30-100
0.4
0.5
0.6
0.7
0.7
0.8
0.8
0.8
石磨

0.5
0.6
0.7
0.8
0.8
0.9
0.9
0.9
表四 以刀具颈部长度为基准的切削参数修正系数

标准系列
中长系列
加长系列
直径(mm)
ll
ll/D
转速%
进给%
ll
ll/D
转速%
进给%
ll
ll/D
转速%
进给%
8
35
4.4
100
100
53
6.6
60
65
75
9.4
50
50
10
35
3.5
100
100
53
5.3
70
80
75
7.5
60
65
12
26
2.2
100
100
53
4.4
90
90
85
7.1
65
65
16
32
2.0
100
100
63
3.9
100
100
100
6.3
70
70
20
38
1.9
100
100
75
3.8
100
100
115
5.8
75
75
25
45
1.8
100
100
90
3.6
100
100
135
5.4
80
80
30
53
1.8
100
100
106
3.5
100
100
160
5.3
80
90
32
53
1.7
100
100
106
3.3
100
100
160
5.0
80
90
注意：使用加长系列刀具时，必须按本表所示百分比降低切削参数。(硬质合金刀体除外)　
★刀片安装注意事项
　1.保持刀座的清洁干净。
　2.保持刀片(特别是孔和基准面)的清洁干净。
　3.当螺钉磨损较快时，应及早更换。
1 什么不锈钢？通常，人们把含铬量大于12%或含镍量大于8%合金钢叫不锈钢。这种钢大气或腐蚀性介质具有一定耐蚀能力，并较高温度(>450℃)下具有较高强度。含铬量达16%～18%钢称为耐酸钢或耐酸不锈钢，习惯上通称为不锈钢。 钢含铬量达12%以上时，与氧化性介质接触，由于电化学作用，表面很快形成一层富铬钝化膜，保护金属内部不受腐蚀；但非氧化性腐蚀介质，仍不易形成坚固钝化膜。为了提高钢耐蚀能力，通常增大铬比例或添加可以促进钝化合金元素，加Ni、Mo、Mn、Cu、Nb、Ti、W、Co等，这些元素不仅提高了钢抗腐蚀能力，同时改变了钢内部组织以及物理力学性能。这些合金元素钢含量不同，对不锈钢性能产生不同影响，有有磁性，有无磁性，有能够进行热处理，有则不能热处理。 由于不锈钢所具有上述特性，越来越广泛地应用于航空、航天、化工、石油、建筑食品等工业部门及日常生活。所含合金元素对切削加工性影响很大，有甚至很难切削。
2 不锈钢可分为哪几类？不锈钢按其成分，可分为以铬为主铬不锈钢以铬、镍为主铬镍不锈钢两大类。 工业上常用不锈钢一般按金相组织分类，可分为以下五大类：
马氏体不锈钢：含铬量12%～18%，含碳量0.1%～0.5%(有时达1%)，常见有1Cr13、2Cr13、3Cr13、4Cr13、1Cr17Ni2、9Cr18、9Cr18MoV、30Cr13Mo等。
铁素体不锈钢：含铬量12%～30%，常见有0Cr13、0Cr17Ti、0Cr13Si4NbRE、1Cr17、1Cr17Ti、1Cr17M02Ti、1Cr25Ti、1Cr28等。
奥氏体不锈钢：含络量12%～25%，含镍量7%～20%(或20%以上)，最典型代表1Cr18Ni9Ti，常见还有00Cr18Ni10、00Cr18Ni14Mo2Cu2、0Cr18Ni12Mo2Ti、0Cr18Ni18Mo2Cu2Ti、0Cr23Ni28M03Cu3Ti、1Cr14Mn14Ni、2Cr13Mn9Ni4、1Cr18Mn8Ni5N等。
奥氏体+铁素体不锈钢：与奥氏体不锈钢相似，仅组织含有一定量铁素体，常见有0Cr21Ni5Ti、1Cr21Ni5Ti、1Cr18Mn10Ni5M03N、0Cr17Mn13Mo2N、1Cr17Mn9Ni3M03Cu2N、Cr2bNi17M03CuSiN、1Cr18Ni11Si4AlTi等。
沉淀硬化不锈钢：含有较高铬、镍很低碳，常见有0Cr17Ni4Cu4Nb、0Cr17Ni7Al、0Cr15Ni7M02Al等。
前两类为铬不锈钢，后三类为铬镍不锈钢。
3 不锈钢有哪些物理、力学性能？马氏体不锈钢：能进行淬火，淬火后具有较高硬度、强度耐磨性及良好抗氧化性，有有磁性，但内应力大且脆。经低温回火后可消除其应力，提高塑性，切削加工较困难，有切屑擦伤或粘结明显趋向，刀具易磨损。
当钢含碳量低于0.3%时，组织不均匀，粘附性强，切削时容易产生积屑瘤，且断屑困难，工件已加工表面质量低。含碳量达0.4%～0.5%时，切削加工性较好。 马氏体不锈钢经调质处理后，可获得优良综合力学性能，其切削加工性比退火状态有很大改善。 铁素体不锈钢：加热冷却时组织稳定，不发生相变，故热处理不能使其强化，只能靠变形强化，性能较脆，切削加工性一般较好。切屑呈带状，切屑容易擦伤或粘结于切削刃上，从而增大切削力，切削温度升高，同时可能使工件表面产生撕裂现象。
奥氏体不锈钢：由于含有较多镍(或锰)，加热时组织不变，故淬火不能使其强化，可略改善其加工性。通过冷加工硬化可大幅度提高强度，如果再经时效处理，抗拉强度可达2550～2740 MPa。
奥氏体不锈钢切削时带状切屑连绵不断，断屑困难，极易产生加工硬化，硬化层给下一次切削带来很大难度，使刀具急剧磨损，刀具耐用度大幅度下降。 奥氏体不锈钢具有优良力学性能，良好耐蚀能力，较突出冷变形能力，无磁性。 奥氏体+铁素体不锈钢：有硬度极高金属间化合物析出，强度比奥氏体不锈钢高，其切削加工性更差。
沉淀硬化不锈钢：含有能起沉淀硬化铊、铝、钼、钛等合金元素，它们回火时时效析出，产生沉淀硬化，使钢具有很高强度硬度。由于含碳量低保证了足够含铬量，因此具有良好耐腐蚀性能。
4 不锈钢有哪些切削特点?不锈钢切削加工性比碳钢差得多。以普通45号钢切削加工性作为100%，奥氏体不锈钢1Cr18Ni9Ti相对切削加工性为40%；铁素体不锈钢1Cr28为48%；马氏体不锈钢2Cr13为55%。其，以奥氏体奥氏体+铁素体不锈钢切削加工性最差。不锈钢切削过程有如下几方面特点：
加工硬化严重：不锈钢，以奥氏体奥氏体+铁素体不锈钢加工硬化现象最为突出。如奥氏体不锈钢硬化后强度sb达1470～1960MPa，而且随sb提高，屈服极限ss升高；退火状态奥氏体不锈钢ss不超过σb30%～45%，而加工硬化后达85%～95%。加工硬化层深度可达切削深度1/3或更大；硬化层硬度比原来提高1.4～2.2倍。因为不锈钢塑性大，塑性变形时品格歪扭，强化系数很大；且奥氏体不够稳定，切削应力作用下，部分奥氏体会转变为马氏体；再加上化合物杂质切削热作用下，易于分解呈弥散分布，使切削加工时产生硬化层。前一次进给或前一道工序所产生加工硬化现象严重影响后续工序顺利进行。
切削力大：不锈钢切削过程塑性变形大，尤其奥氏体不锈钢(其伸长率超过45号钢1.5倍以上)，使切削力增加。同时，不锈钢加工硬化严重，热强度高，进一步增大了切削抗力，切屑卷曲折断也比较困难。因此加工不锈钢切削力大，如车削1Cr18Ni9Ti单位切削力为2450MPa，比45号钢高25%。
切削温度高：切削时塑性变形及与刀具间摩擦都很大，产生切削热多；加上不锈钢导热系数约为45号钢½～¼，大量切削热都集切削区刀—屑接触界面上，散热条件差。相同条件下，1Cr18Ni9Ti切削温度比45号钢高200℃左右。
切屑不易折断、易粘结：不锈钢塑性、韧性都很大，车加工时切屑连绵不断，不仅影响操作顺利进行，切屑还会挤伤已加工表面。高温、高压下，不锈钢与其他金属亲性强，易产生粘附现象，并形成积屑瘤，既加剧刀具磨损，又会出现撕扯现象而使已加工表面恶化。含碳量较低马氏体不锈钢这一特点更为明显。
刀具易磨损：切削不锈钢过程亲作用，使刀—屑间产生粘结、扩散，从而使刀具产生粘结磨损、扩散磨损，致使刀具前刀面产生月牙洼，切削刃还会形成微小剥落缺口；加上不锈钢碳化物(如TiC)微粒硬度很高，切削时直接与刀具接触、摩擦，擦伤刀具，还有加工硬化现象，均会使刀具磨损加剧。
线膨胀系数大：不锈钢线膨胀系数约为碳素钢1.5倍，切削温度作用下，工件容易产生热变形，尺寸精度较难控制。
5 切削不锈钢时怎样选择刀具材料？合理选择刀具材料保证高效率切削加工不锈钢重要条件。根据不锈钢切削特点，要求刀具材料应具有耐热性好、耐磨性高、与不锈钢亲作用小等特点。目前常用刀具材料有高速钢硬质合金。
高速钢选择：高速钢主要用来制造铣刀、钻头、丝锥、拉刀等复杂多刃刀具。普通高速钢W18Cr4V使用时刀具耐用度很低已不符合需要，采用新型高速钢刀具切削不锈钢可获得较好效果。
相同车削条件下，用W18Cr4V95w18Cr4V两种材料刀具加工1Cr17Ni2工件，刀具刃磨一次加工件数分别为2～3件12件，用95w18Cr4V刀具耐用度提高了几倍。这由于提高了钢含碳量，从而增加了钢碳化物含量，常温硬度提高2HRC红硬性更好，600℃时由W18Cr4VHRC48.5上升到HRC51～52，耐磨性比W18Cr4V提高2～3倍。 应用高钒高速钢W12Cr4V4Mo制作型面铣刀加工1Cr17Ni2可以获得较高刀具耐用度。因为含钒量增加，可钢形成硬度很高VC，细小VC存于晶介，可以阻止晶粒长大，提高钢耐磨性；W12Cr4V4Mo红硬性很好，600℃时硬度可达HRC51.7，因此适合于制作切削不锈钢各种复杂刀具。但其强度(sb=3140 MPa)及冲击韧性(ak=2.5 J/cm3)略低于W18Cr4V，使用时要稍加注意。 随着刀具制作技术不断发展，对于批量大工件，采用硬质合金多刃、复杂刀具进行切削加工效果会更好。 硬质合金选择：YG类硬质合金韧性较好，可采用较大前角，刀刃也可以磨得锋利些，使切削轻快，且切屑与刀具不易产生粘结，较适于加工不锈钢。特别振动粗车断续切削时，YG类合金这一优点更为重要。另外，YG类合金导热性较好，其导热系数比高速钢高将近两倍，比YT类合金高一倍。因此YG类合金不锈钢切削应用较多，特别粗车刀、切断刀、扩孔钻及铰刀等制造应用更为广泛。
较长时期以来，一般都采用YG6、YG8、YG8N、YW1、YW2等普通牌号硬质合金作为切削不锈钢刀具材料，但均不能获得较理想效果；采用新牌号硬质合金如813、758、767、640、712、798、YM051、YM052、YM10、YS2T、YD15等，切削不锈钢可获得较好效果。而用813牌号硬质合金刀具切削奥氏体不锈钢效果很好，因为813合金既具有较高硬度(≥HRA91)、强度(sb=1570MPa)，又具有良好高温韧性、抗氧化性、抗粘结性，其组织致密耐磨性好。
6 切削不锈钢时怎样选择刀具几何参数？前角g0：不锈钢硬度、强度并不高，但其塑性、韧性都较好，热强性高，切削时切屑不易被切离。保证刀具有足够强度前提下，应选用较大前角，这样不仅能够减小被切削金属塑性变形，而且可以降低切削力切削温度，同时使硬化层深度减小。
车削各种不锈钢前角大致为12°～30°。对马氏体不锈钢(如2Cr13)，前角可取较大值；对奥氏体奥氏体+铁素体不锈钢，前角应取较小值；对未经调质处理或调质后硬度较低不锈钢，可取较大前角；直径较小或薄壁工件，宜采用较大前角。 高速钢铣刀取gn=10°～20°，硬质合金铣刀取gn=5°～10°；铰刀一般取g0=8°～12°；丝锥一般取g0=15°～20°(机用)或g0=20°(手用)。 后角a0：加大后角能减小后刀面与加工表面摩擦，但会使切削刃强度散热能力降低。后角合理值取决于切削厚度，切削厚度小时，宜选较大后角。
不锈钢车刀或镗刀通常取a0=10°～20°(精加工)或a0=6°～10°(粗加工)；高速钢端铣刀取a0=10°～20°，立铣刀取a0=15°～20°；硬度合金端铣刀取a0=5°～10°，立铣刀取a0=12°～16°；铰刀丝锥取a0=8°～12°。

图1 双刃倾角断屑车刀

主偏角kr、副偏角k′r，re：减小主偏角可增加刀刃工作长度，有利于散热，但切削过程使径向力加大，容易产生振动，常取kr=45°～75°，若机床刚性不足，可适当加大。副偏角常取k′r=8°～15°。为了加强刀尖，一般应磨出e=0.5～1.0 mm刀尖圆弧。
刃倾角ls：为了增加刀尖强度，刃倾角一般取ls=-8°～-3°，断续切削时取较大值ls=-15°～-5°。
生产实践，为了加大切屑变形，提高刀尖强度与散热能力，采用双刃倾角车刀，取得了良好断屑效果，也加宽了断屑范围，如图1所示。第一刃倾角ls1≥0°，第二刃倾角接近刀尖部位，ls2≈-20°，第二刃倾角刀刃长度lls2。≈ap/3。 当双刃倾角车刀g0=20°、a0=6°～8°、kr=90°或75°、倒棱前角g01=-10°、re=0.15～0.2 mm时，Vc=80～100 m/min、f=0.2～0.3 mm/r、ap=4～15 mm条件下切削，断屑效果良好，刀具耐用度高。 要求刀具前后刀面表面粗糙度值小，刀具磨钝标锥VB为加工一般材料1/2。

图2 切削不锈钢断(卷)屑槽
7 切削不锈钢时怎样选择刀具断(卷)屑槽刃口形式？切削不锈钢时还应选择合适刀具断(卷)屑槽，以便控制连绵不断切屑，通常采用全圆弧形或直线圆弧形断(卷)屑槽。断(卷)屑槽宽度Bn=3～5 mm，槽深h=0.5～1.3 mm，Rn=2～8 mm。一般情况下，粗车时ap、f大，断(卷)屑槽宜宽而浅；精车时ap、f小，应窄而深些。断(卷)屑槽形式见图2。 切削加工过程，如果发生切屑缠绕工件或刀具上现象，表示断(卷)屑槽过宽过浅，可加大进给量，使切屑折断；如果切屑挤轧槽内，发出吱吱叫声，或切屑飞溅伤人，表示断(卷)屑槽太窄太深，这时可减小进给量。同时还要注意控制断(卷)屑槽位置。断(卷)屑槽尺寸见表1、表2表3。
8 切削不锈钢时怎样选择切削用量？切削用量对加工不锈钢时加工硬化、切削力、切削热等有很大影响，特别对刀具耐用度影响较大。选择切削用量合理与否，将直接影响切削效果。
表4
 切削速度Vc：加工不锈钢时切削速度稍微提高一点，切削温度就会高出许多，刀具磨损加剧，耐用度则大幅度下降。
为了保证合理刀具耐用度，就要降低切削速度，一般按车削普通碳钢40%～60%选取。镗孔切断时，由于刀具刚性、散热条件、冷却润滑效果及排屑情况都比车外圆差，切削速度还要适当降低。 不同种类不锈钢切削加工性各不相同，切削速度也需相应调整。一般1Cr18Ni9Ti等奥氏体不锈钢切削速度校正系数Kv为1.0，硬度HRC28以下2cr13等马氏体不锈钢Kv为1.3～1.5，硬度为HRC28～352Cr13等马氏体不锈钢Kv为0.9～1.1，硬度HRC35以上2Cr13等马氏体不锈钢Kv为0.7～0.8，耐浓硝酸不锈钢Kv为0.6～0.7。 切削深度ap：粗加工时余量较大，应选用较大切深，可减少走刀次数，同时可避免刀尖与毛坯表皮接触，减轻刀具磨损。但加大切深应注意不要因切削力过大而引起振动，可选ap=2～5 mm。精加工时可选较小切削深度，还要避开硬化层，一般采用ap=0.2～0.5 mm。
进给量f：进给量增大不仅受到机床动力限制，而且切削残留高度积屑瘤高度都随进给量增加而加大，因此进给量不能过大。为提高加工表面质量，精加工时应采用较小进给量。同时，应注意f不得小于0.1 mm/r，避免微量进给，以免加工硬化区进行切削，并且应注意切削刃不要切削表面停留。
加工不锈钢切削用量见表4表5。
表5
由于不锈钢切削加工性较差，对切削液冷却、润滑、渗透及清洗性能有更高要求，常用切削液有以下几类：
硫化油：以硫为极压添加剂切削油。切削过程能金属表面形成高熔点硫化物，而且高温下不易破坏，具有良好润滑作用，并有一定冷却效果，适用于一般车削、钻孔、铰孔及攻丝。硫化豆油适用于钻、扩、铰孔等工序。
直接硫化油配方：矿物油98%，硫2%。 间接硫化油配方：矿物油78%～80%，植物油或猪油18%～20%，硫1.7%。 机油、锭子油等矿物油：其润滑性能较好，但冷却渗透性较差，适用于外圆精车。
植物油：如菜油、豆油等，其润滑性能较好，适用于车螺纹及铰孔、攻丝等工序。
乳化液：具有较好冷却清洗性能。也有一定润滑作用，可用于不锈钢粗车。
切削加工过程应使切削液喷嘴对准切削区，或最好采用高压冷却、喷雾冷却等冷却方式。
表6 高速钢铣刀加工不锈钢铣削用量
10 怎样对不锈钢进行铣削加工？铣削不锈钢特点：不锈钢粘附性及熔着性强，切屑容易粘附铣刀刀齿上，使切削条件恶化；逆铣时，刀齿先已经硬化表面上滑行，增加了加工硬化趋势；铣削时冲击、振动较大，使铣刀刀齿易崩刃磨损。 铣削不锈钢除端铣刀部分立铣刀可用硬质合金作铣刀刀齿材料外，其余各类铣刀均采用高速钢，特别钨—钼系高钒高速钢具有良好效果，其刀具耐用度可比W18Cr4V提高1～2倍。适宜制作不锈钢铣刀硬质合金牌号有YG8、YW2、813、798、YS2T、YS30、YS25等。 铣削不锈钢时，切削刃既要锋利又要能承受冲击，容屑槽要大。可采用大螺旋角铣刀(圆柱铣刀、立铣刀)，螺旋角b从20°增加到45°(gn=5°)，刀具耐用度可提高2倍以上，因为此时铣刀工作前角g0e由11°增加到27°以上，铣削轻快。但b值不宜再大，特别立铣刀以b≤35°为宜，以免削弱刀齿。 采用波形刃立铣刀加工不锈钢管材或薄壁件，切削轻快，振动小，切屑易碎，工件不变形。用硬质合金立铣刀高速铣削、可转位端铣刀铣削不锈钢都能取得良好效果。 用银白屑(SWC)端铣刀铣削1Cr18Ni9Ti，其几何参数为gf=5°、gp=15°、af=15°、ap=5°、kr=55°、k′r=35°、g01=-30°、bg=0.4mm、re=6mm，当Vc=50～90 m/min、Vf=630～750mm/min、a′p=2～6mm并且每齿进给量达0.4～0.8mm时，铣削力减小10%～15%，铣削功率下降44%，效率也大大提高。其原理主切削刃上磨出负倒棱，铣削时人为地产生积屑瘤，使其代替切削刃进行切削，积屑瘤前角gb可达20~～302，由于主偏角作用，积屑瘤受到一个前刀面上产生平行于切削刃推力作用而成为副屑流出，从而带走了切削热，降低了切削温度。 铣削不锈钢时，应尽可能采用顺铣法加工。不对称顺铣法能保证切削刃平稳地从金属切离，切屑粘结接触面积较小，高速离心力作用下易被甩掉，以免刀齿重新切入工件时，切屑冲击前刀面产生剥落崩刃现象，提高刀具耐用度。 采用喷雾冷却法效果最为显著，可提高铣刀耐用度一倍以上；如用一般10%乳化液冷却，应保证切削液流量达到充分冷却。硬质合金铣刀铣削不锈钢时，取Vc=70～150 m/min，Vf=37.5～150 mm/min，同时应根据合金牌号及工件材料不同作适当调整。高速钢铣刀切削用量见表6。
11 怎样对