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1、上饶职业技术学院毕业论文题目名称：阐述不锈钢材料的数控加工工艺年 级：07数控（1）班 层次：本科R专科学生学号：ZD07020001 指导教师：吴立明 学生姓名：谢建平 技术职称：工程师 学生专业：数控技术 所 在 系：机械工程系 上饶职业技术学院制 毕业论文任务书题目名称： 阐述不锈钢材料的数控加工工艺题目性质：R真实题目虚拟题目学生学号：ZD07020001 指导教师：吴立明 学生姓名：谢建平 专业名称：数控技术 技术职称：工程师 学生层次：专科 所 在 系：机械工程系 年月日毕业论文内容与要求 1内容：通过本课题的设计，让学生能熟练掌握和了解不锈钢这种难切削材料加工制造工艺，并用所掌握

2、的数控知识，将不锈钢材料的数控加工工艺论述和编制出来，使学生毕业后马上就能适应不锈钢材料的实际加工。2要求：（1）编制本课题的设计说明书；（2）根据设计说明书，阐述不锈钢材料加工的数控加工工艺；（3）在阐述的过程中，要例举1-2个实例来说明，做到图文并茂；（4）要求字数不少于4000字，论点，论据及结论要明确。 业设计领导小组负责人： （签字）年 月日毕业论文成绩考核表学生姓名：谢建平 学生班级：07数控（1）班 总分： 过程评分评阅成绩答辩成绩总成绩百分制 1、指导教师评语建议成绩_ 指导教师签字： 年 月 日 2、论文评阅教师评语建议成绩_ 评阅教师签字： 年 月 日 3、毕业答辩专家组评

3、语建议成绩_ 答辩组长签字： 年 月 日 4、毕业设计领导小组推优评语组长签字： 年 月 日 毕业论文过程评分表（40%）学生姓名：谢建平 学生班级：07数控（1）班 总分：内容态度、纪律（10%）用所学知识分析解决问题的能力（20%）设计（论文）书写和水平（10%）考核环节团结协作有钻研精神爱护公物文明卫生遵守纪律和制度独立地、熟练地、综合应用所学知识分析解决问题的能力工作量难度取得阶段性成果的水平、学术价值和应用价值分值3342055评分评分教师： 评分时间： 年月 日毕业论文评阅成绩表(30)学生姓名：谢建平 学生班级：07数控（1）班 总分：内容设计（论文）内容（10%）设计（论文）水

4、平（10%）设计（论文）书写（10%）考核环节内容充实、有阶段性成果，即有学术或应用价值。方案选择、论证、设计、计算正确如实反映设计成果，有实验数据，又有理论分析。中文摘要符合要求语句通顺符合逻辑思路清晰图表和曲线清晰符合规范、文字工整分值1010523评分评分教师：评分时间：年月 日毕业论文答辩成绩表(30)学生姓名：谢建平 学生班级：07数控（1）班 总分：内容设计（论文）内容（10%）回答问题（10%）设计（论文）质量（10%）考核环节内容充实、有足够的难度和工作量，在规定的时间内能够流畅地阐明报告设计（论文）内容能够回答与设计（论文）相关的基本问题和扩展问题论文有数据，有分析，所用数据

5、可靠、分析正确分值101010评分评分教师： 评分时间： 年 月 日中文摘要及关键词摘要：不锈钢材料是一种典型的难切削材料，现在不锈钢材料的应用是越来越广泛了，不锈钢材料的加工也越来越被重视。不锈钢材料就把现代材料的形象和应用的卓越声誉集于一身，所以不锈钢将是世界上最佳的应用材料。本文通过对不锈钢材料的一些基本性能特点、实际运用和实际加工工艺的论述，加上对实例典型不锈钢材料（3Cr13Mo）的数控加工工艺的实际分析，从而达到掌握和了解不锈钢这种难切削材料加工制造工艺，适应不锈钢材料的实际加工的目的。 不锈钢产品在加工中难免还存在着一些问题，本文最后提到了一些改进措施来进一步完善和提高不锈钢材料

6、的切削加工能力。 关键词：不锈钢 数控加工工艺 加工 刀具 目录毕业论文任务书-1毕业论文内容与要求-2考核表-3中文摘要及关键词-6引言-81、不锈钢材料的分析-91.1、不锈钢材料的结构分类及其实际应用-91.2、 不锈钢材料的切削特点-10 2、 不锈钢材料数控加工工艺-122.1、不锈钢材料加工难点分析- -122.2、不锈钢零件具体加工工艺-123、不锈钢材料（3Cr13Mo）零件实例数控加工工艺分析-183.1、不锈钢零件实例轴的数控加工工艺分析-183.1.1、热处理改变材料的硬度-18 3.1.2、刀具材料的选择 -193.1.3、刀具的几何角度和结构的选取 -20 3.1.4

7、、切削用量的选取 -20、选用适用的冷却润滑液-21 3.1.6、实例轴的数控加工工艺规程卡-223.1.7、实例轴的数控加工刀具卡片-22结 论-23参考文献-23致 谢- 24引言 课题不锈钢材料的数控加工工艺是在完成了机械制图数控加工工艺数控编程等课程的学习并进行的一个重要教学环节，通过设计，一方面能够掌握和运用过去所学的知识进行工艺分析的基本能力，另一方面也是对数控加工过程进行一次综合训练通过些次设计，学习可以在以下各方面得到锻炼。 1、能熟练地运用已学过的基本理论知识，以及在生产实习中得到相应的实践知识掌握从零件图开始到正确地编制加工程序的整个步骤方法。 2、提高编程能力通过设计训练

8、能够根据被加工零件的技术要求选择合理的工艺编制出现既经济又合理，又能保证加工程序。 3、学会使用各类设计手册及图表资料，查找与设计有关的各类资料的名称及出处，并能做到正确熟练运用。 课题的着手方向主要有三个： 1、不锈钢材料分析2、不锈钢材料数控加工工艺3、不锈钢材料（3Cr13Mo）零件实例数控加工工艺分析1、不锈钢材料的分析1.1、不锈钢材料的结构分类及其实际应用不锈钢按照其组织结构分为奥氏体型不锈钢、铁素体型不锈钢、双相不锈钢、马氏体型不锈钢和沉淀硬化型不锈钢。在此列举其中三种材料为例，具体分析见下图：各种不锈钢材料的实际运用钢号特性用途奥氏体钢30117Cr-7Ni-低碳与304钢相比

9、，Cr、Ni含量少，冷加工时抗拉强度和硬度增高，无磁性，但冷加工后有磁性。列车、航空器、传送带、车辆、螺栓、螺母、弹簧、筛网301L17Cr-7Ni-0.1N-低碳是在301钢基础上，降低C含量，改善焊口的抗晶界腐蚀性；通过添加N元素来弥补含C量降低引起的强度不足，保证钢的强度。铁道车辆构架及外部装饰材料30418Cr-8Ni作为一种用途广泛的钢，具有良好的耐蚀性、耐热性，低温强度和机械特性；冲压、弯曲等热加工性好，无热处理硬化现象（无磁性，使用温度-196800）。家庭用品（1、2类餐具、橱柜、室内管线、热水器、锅炉、浴缸），汽车配件（风挡雨刷、消声器、模制品），医疗器具，建材，化学，食品工

10、业，农业，船舶部件304L18Cr-8Ni-低碳作为低C的304钢，在一般状态下，其耐蚀性与304刚相似，但在焊接后或者消除应力后，其抗晶界腐蚀能力优秀；在未进行热处理的情况下，亦能保持良好的耐蚀性，使用温度-196800。应用于抗晶界腐蚀性要求高的化学、煤炭、石油产业的野外露天机器，建材耐热零件及热处理有困难的零件304Cu13Cr-7.7Ni-2Cu因添加Cu其成型性，特别是拔丝性和抗时效裂纹性好，故可进行复杂形状的产品成形；其耐腐蚀性与304相同。保温瓶、厨房洗涤槽、锅、壶、保温饭盒、门把手、纺织加工机器。304N118Cr-8Ni-N在304钢的基础上，减少了S、Mn含量，添加N元素，

11、防止塑性降低，提高强度，减少钢材厚度。构件、路灯、贮水罐、水管304N218Cr-8Ni-N与304相比，添加了N、Nb，为结构件用的高强度钢。构件、路灯、贮水罐31618Cr-12Ni-2.5Mo因添加Mo，故其耐蚀性、耐大气腐蚀性和高温强度特别好，可在苛酷的条件下使用；加工硬化性优（无磁性）。海水里用设备照像、食品工业、沿海地区设施、绳索、螺栓、螺母316L18Cr-12Ni-2.5Mo 低碳作为316钢种的低C系列，除与316钢有相同的特性外，其抗晶界腐蚀性优。316钢的用途中，对抗晶界腐蚀性有特别要求的产品。32118Cr-9Ni-Ti在304钢中添加Ti元素来防止晶界腐蚀；适合于在4

12、30-900温度下使用。航空器、排气管、锅炉汽包铁素体钢409L11.3Cr-0.17Ti-低C、N因添加了Ti元素，故其高温耐蚀性及高温强度较好。汽车排气管、热交换机、集装箱等在焊接后不热处理的产品。410L13Cr-低C在410钢的基础上，降低了含C量，其加工性，抗焊接变形，耐高温氧化性优秀。机械构造用件，发动机排气管，锅炉燃烧室，燃烧器。43016Cr作为铁素体钢的代表钢种，热膨胀率抵，成形性及耐氧化性优。耐热器具、燃烧器、家电产品、2类餐具、厨房洗涤槽、外部装饰材料、螺栓、螺母、CD杆、筛网430J1L18-Cr0.5Cu-Nb-低C.N在430钢中，添加了Cu、Nb等元素；其耐蚀性、

13、成形性、焊接性及耐高温氧化性良好。建筑外部装饰材料，汽车零件，冷热水供给设备。436L18Cr-1Mo-Ti、Nb、Zr低C、N耐热性、耐磨蚀性良好，因含有Nb、Zr元素，故其加工性，焊接性优秀。洗衣机、汽车排气管、电子产品、3层底的锅。马氏体钢41013Cr-低碳作为马氏体钢的代表钢，虽然强度高，但不适合于苛酷的腐蚀环境下使用；其加工性好，依热处理面硬化（有磁性）。刀刃、机械零件、石油精练装置、螺栓、螺母、泵杆、1类餐具（刀叉）。420J113Cr-0.2C淬火后硬度高，耐蚀性好（有磁性）。餐具（刀）、涡轮机叶片。420J213Cr-0.3C淬火后，比420J1钢硬度升高（有磁性）。刀刃、管

14、嘴、阀门1.2、 不锈钢材料的切削特点     不锈钢的切削加工性比中碳钢差得多。以普通45号钢的切削加工性作为100，奥氏体不锈钢1Cr18Ni9Ti的相对切削加工性为40；铁素体不锈钢1Cr28为48；马氏体不锈钢2Cr13为55。其中，以奥氏体和奥氏体铁素体不锈钢的切削加工性最差。不锈钢在切削过程中有如下几方面特点：      加工硬化严重：在不锈钢中，以奥氏体和奥氏体铁素体不锈钢的加工硬化现象最为突出。如奥氏体不锈钢硬化后的强度b达14701960 MPa，而且随b的提高，屈服极限s升高；退火状态

15、的奥氏体不锈钢s不超过的b3045，而加工硬化后达8595。加工硬化层的深度可达切削深度的1/3或更大；硬化层的硬度比原来的提高1.42.2倍。因为不锈钢的塑性大，塑性变形时品格歪扭，强化系数很大；且奥氏体不够稳定，在切削应力的作用下，部分奥氏体会转变为马氏体；再加上化合物杂质在切削热的作用下，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的加工硬化现象严重影响后续工序的顺利进行。       1.2.2、切削力大：不锈钢在切削过程中塑性变形大，尤其是奥氏体不锈钢(其伸长率超过45号钢的1.5倍以上)，使切削力增加。同

16、时，不锈钢的加工硬化严重，热强度高，进一步增大了切削抗力，切屑的卷曲折断也比较困难。因此加工不锈钢的切削力大，如车削1Cr18Ni9Ti的单位切削力为2450 MPa，比45号钢高25。      1.2.3、切削温度高：切削时塑性变形及与刀具间的摩擦都很大，产生的切削热多；加上不锈钢的导热系数约为45号钢的1/21/4，大量切削热都集中在切削区和刀-屑接触的界面上，散热条件差。在相同的条件下，1Cr18Ni9Ti的切削温度比45号钢高200左右。      1.2.4、切屑不易折断、易粘结：不锈钢的塑性

17、、韧性都很大，车加工时切屑连绵不断，不仅影响操作的顺利进行，切屑还会挤伤已加工表面。在高温、高压下，不锈钢与其他金属的亲和性强，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。含碳量较低的马氏体不锈钢的这一特点更为明显。      1.2.5、刀具易磨损：切削不锈钢过程中的亲和作用，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的剥落和缺口；加上不锈钢中的碳化物(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，会使刀具磨损加剧。 &#

18、160;    1.2.6、线膨胀系数大：不锈钢的线膨胀系数约为碳素钢的1.5倍，在切削温度作用下，工件容易产生热变形，尺寸精度较难控制 。2、不锈钢材料数控加工工艺不锈钢零件加工工艺2.1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  

19、;  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。   2.1.3、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。   2.1.4、 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

20、生产效率，提高了刀具使用成本2.2、不锈钢零件具体数控加工工艺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，其具体数控加工工艺如下：、切削加工、切削不锈钢时怎样选择刀具断(卷)屑槽和刃口形式切削不锈钢时还应选择合适的刀具断(卷)屑槽，以便控制连绵不断的切屑，通常采用全圆弧形或直线圆弧形断(卷)屑槽。断(卷)屑槽的宽度Bn=35 mm，槽深h=0.51.3 mm，Rn=28 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)屑槽的形式切削加工过程中，如果发生切屑缠绕在工件或刀具上的现象，表示断(卷)屑槽过宽

21、过浅，可加大进给量，使切屑折断；如果切屑挤轧在槽内，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)屑槽的位置。、切削不锈钢时切削用量的选择切削用量对加工不锈钢时的加工硬化、切削力、切削热等有很大影响，别是对刀具耐用度的影响较大。选择的切削用量合理与否，将直接影响切削效果。 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。 为了保证合理的刀具耐用度，就要降低切削速度，一般按车削普通碳钢的40%60%选取。镗孔和切断时，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

22、适当降低。 不同种类的不锈钢的切削加工性各不相同，切削速度也需相应调整。一般1Cr18Ni9Ti等奥氏体不锈钢的切削速度校正系数Kv为1.0，硬度在HRC28以下的2cr13等马氏体不锈钢的Kv为1.31.5，硬度为HRC2835的2Cr13等马氏体不锈钢的Kv为0.91.1，硬度在HRC35以上的2Cr13等马氏体不锈钢的Kv为0.70.8，耐浓硝酸不锈钢的Kv为0.60.7。 切削深度ap：粗加工时余量较大，应选用较大的切深，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=25 mm。精加工时可选较小的切削深度，还要避开硬化

23、层，一般采用ap=0.20.5 mm。 进给量f：进给量的增大不仅受到机床动力的限制，而且切削残留高度和积屑瘤高度都随进给量的增加而加大，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的进给量。同时，应注意f不得小于0.1 mm/r，避免微量进给，以免在加工硬化区进行切削，并且应注意切削刃不要在切削表面停留。 、铣削加工铣削不锈钢的特点是：不锈钢的粘附性及熔着性强，切屑容易粘附在铣刀刀齿上，使切削条件恶化；逆铣时，刀齿先在已经硬化的表面上滑行，增加了加工硬化的趋势；铣削时冲击、振动较大，使铣刀刀齿易崩刃和磨损。 铣削不锈钢除端铣刀和部分立铣刀可用硬质合金作铣刀刀齿材料外，其余各类铣

24、刀均采用高速钢，特别是钨钼系和高钒高速钢具有良好的效果，其刀具耐用度可比W18Cr4V提高12倍。适宜制作不锈钢铣刀的硬质合金牌号有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，因为此时铣刀的工作前角g0e由11°增加到27°以上，铣削轻快。但b值不宜再大，特别是立铣刀以b35°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

25、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的效果。 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°、kr=35°、g01=-30°、bg=0.4mm、re=6mm，当Vc=5090 m/min、Vf=630750mm/min、ap=26mm并且每齿进给量达0.40.8mm时，铣削力减小10%15%，铣削功率下降44%，效率也大大提高。其原理是在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

26、刃进行切削，积屑瘤的前角gb可达20302，由于主偏角的作用，积屑瘤受到一个前刀面上产生的平行于切削刃的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中切离，切屑粘结接触面积较小，在高速离心力的作用下易被甩掉，以免刀齿重新切入工件时，切屑冲击前刀面产生剥落和崩刃现象，提高刀具的耐用度。 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=70150 m/min，Vf=37.5150 mm/min，同时应根据合金牌号及

27、工件材料的不同作适当调整。高速钢铣刀的切削用量见表1。表1 高速钢铣刀加工不锈钢的铣削用量铣刀种类铣刀直径d0(mm)主轴转速n(r/min)进给量f(mm/min)备注立铣刀341180750手动1. 当切削宽度和切削深度较小时，进给量f取大值；反之取小值 2. 铣削2Cr13等马氏体不锈钢时，应根据工件材料的实际硬度调整铣削用量 3. 铣削耐浓硝酸不锈钢时，铣削速度及进给量均应适当减小 5675047581060037512143752353037.5161830023537.547.5202523519047.560323619015047.560405015011847.575波形刃立

28、铣刀3619015047.5604015011850118956095756075锯片铣刀和三面刃铣刀7523515023.5或手动1101507515095602007537.5、钻孔加工    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

29、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。    、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

30、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。    、切削用量选择      钻

31、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1215m/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0.320.50mm/r为宜。    、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    、刀具几何参数设计

32、60;  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0.10.15mm；铰刀上倒锥应较普通铰刀大，硬质合

33、金铰刀一般为0.250.5mm/100mm，高速钢铰刀为0.10.25mm/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%。   、切削用量选择    铰孔时进给量为0.080.4mm/r，切削速度为1020m/min，粗铰余量一般为0.20.3mm，精铰余量为0.10.2mm。粗铰时应采用硬质合金刀具，精铰时可采用高速钢刀具。    、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。、镗孔

34、加工    、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/Sialon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，

35、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。    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70008000HV，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12001300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。    、刀具几何参数设计  

36、;   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6075°，当工件长度与直径之比超过10倍时，可取90°。    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°1

37、2°。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°。   、前刀面刃磨时粗糙度值要小  &

38、#160; 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。   2.2.5.4、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。   2.2.5.5、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。   2.2.5.6、切削用

39、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。    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

40、给量。   2.2.5.7、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H1L2合成切削液。3、不锈钢材料（3Cr13Mo）零件实例数控加工工艺分析以图1所示工件为例：工件材质为3Cr13Mo，毛坯25×175mm，工艺要求除Ra0.8µm各外圆留磨外，均由数控车床加工完成。3Cr13Mo钢强度、延伸率、断面收缩率、冲击性能等指标都比40钢和45钢高，是一种强度高、塑性

41、好的中碳马氏体不锈钢。在工件试生产时，按车削普通碳钢的工艺方法对3Cr13Mo钢进行车削试验，其结果是切削时加工硬化严重，切削抗力大，切削温度高，且容易粘刀，产生积屑瘤，引起工件尺寸变化并影响工件形位公差和表面粗糙度。  图1 工件3.1、不锈钢零件实例轴的数控加工工艺分析3.1.1、热处理改变材料的硬度 马氏体不锈钢在热处理后的不同硬度，对车削加工的影响很大。表2所示是采用YW2材料的车刀，车削热处理后不同硬度的3Cr13M。材质工件的情况。从表1中可以看出，退火状态的马氏体不锈钢虽然硬度低，但车削性能差，这是因为材料塑性和韧性大，组织不均匀，粘附、熔着性强，切削过程易产生刀瘤，不

42、易获得较好的表面质量。而调质处理后硬度在30HRC以下的3Cr13Mo材质工件加工性较好，易达到较好的表面质量。而硬度大于30HRC的工件，表面质量虽然较好，但刀具易磨损，所以，在机加工前先进行调质处理，硬度达到2530HRC，然后再进行切削加工。 表23.1.2、刀具材料的选择 刀具材料的切削性能关系着刀具的耐用度和生产率，刀具材料的工艺性影响着刀具本身的制造与刃磨质量。 对刀具切削部分材料的选取原则是具有较高的耐磨性，并能在较高的温度下保持其切削性能。 目前常用的材料有:高速钢和硬质合金。由于高速钢只能在600以下保持其切削性能，而不锈钢切削时产生的高温往往高于60090，而硬质合金比高速

43、钢具有更好的耐热性和耐磨性，因此用硬质合金材料制成的刀具更适合不锈钢的切削加工。在切削参数相同的条件下，对几种合金材料的刀具进行了车削对比试验，见表3。 从表3中可看出，采用TiC-TiCN-TiN复合涂层刀片的外圆车刀，耐用度比较高，工件表面质量好，生产率高。这是因为这种涂层硬质合金材料的刀片，具有更好的强度和韧性，又因其表面具有更高的硬度和耐磨性，更小的摩擦因数和更高的耐热性，而成为车削不锈钢的良好刀具材料。加工不锈钢时，由于切削力较大，故刀杆必须具备足够的强度和刚度，以免在切削过程中发生颤振和变形。这就要求选用适当的刀杆截面积，同时还应采用强度较高的材料来制造刀杆，如采用调质处理的45钢

44、或50钢。 3.1.3、刀具的几何角度和结构的选取 选择合理的刀具几何角度也是非常重要的，因为刀具几何角度直接影响到刀具的切削性能，根据多年的加工经验发现，加工不锈钢时，刀具切削部分的几何形状，一般应从前角、后角方面的选择来考虑。 在选择前角时，要考虑卷屑槽型、有无倒棱和刃倾角的正、负角度大小等因素，因为前角g0直接影响刀具的强度、导热性及耐用度。从切削热的产生和散热方面考虑，增大前角可减小切削热的产生，切削温度不致于太高，刀具耐用度提高，但前角过大，则因刀头散热体积减小，散热差，切削温度反而升高，耐用度降低。减小前角可改善刀头散热条件，切削温度有可能降低，但前角过小，则切削变形严重，切削产生

45、的热量不易散掉。一般情况下加工不锈钢时都采用较大的前角，增大刀具的前角，可减小切屑切离和清除过程中所遇到的阻力，所以刀具前角g0取15°20°较为适宜。 对后角选择要求不十分严格，但不宜过小，后角过小容易和工件表面产生严重摩擦，使加工表面粗糙度恶化，加速刀具磨损，并且由于强烈摩擦，增强了不锈钢表面加工硬化的效应;刀具后角也不宜过大，后角过大，使刀具的楔角减小，降低了切削刃的强度，加速了刀具的磨损。通常，后角a0取5°8°较合适，最大不超过10°。通常情况下刃倾角ls取-10°-30°。负的刃倾角可保护刀尖，提高刀刃强度，但刃

46、倾角ls绝对值增大时，参加切削的主切削刃长度增加，摩擦加剧，因此取ls为-10°。 主偏角kr应根据工件的形状、加工部位和装刀情况来选择。刀具切削部分表面粗糙度也是有要求的。降低刀具切削部分的表面粗糙度，可减少切屑形成卷曲时的阻力，提高刀具的耐用度，所以刃口表面粗糙度一般应为Ra0.40.2µm。在刀具结构上，对外圆车刀采用Y型(外斜式)圆弧断屑槽，靠近刀尖处切屑卷曲半径大，靠近外缘处切屑卷曲半径小，切屑翻向待加工表面而折断，断屑情况好。 对于切断刀，将副偏角控制在1°以内，这样可以改善排屑条件，延长刀具的使用寿命。 3.1.4、切削用量的选取 切削用量对工件表面

47、质量、刀具耐用度、加工生产率影响较大。而切削理论认为，切削速度Vc对切削温度和刀具耐用度的影响最大，进给量f次之，ap最小，而数控车床一次走刀加工的表面，ap值是由工件尺寸与材料毛坯尺寸来决定的，一般为05mm，由于图1所示工件尺寸较小，所以选取背吃刃量ap=3mm较为适宜。 难加工材料的切削速度往往比普通钢的切削速度低得多，因为速度的提高，就会使刀具严重磨损，而不同的不锈钢材料又有各自不同的最佳切削速度，这个最佳切削速度只能通过试验或查阅有关资料确定。对于加工3Cr13Mo材质工件，采用切削速度Vc=608Om/min。 进给量f对刀具耐用度影响不如切削速度大，但会影响断屑和排屑，从而影响工件表面的拉伤、擦伤，影响已加工的表面质量。f值大小通常取决于工件的直径、主轴转速以及加工工艺等，以车外圆和切断为例，参考值如表4所示。 3.1.5、选用适用的冷却润滑液 车削不锈钢用的冷却润滑液，应该具有以下几个特点。 高的冷却性能，保证能带走大量的切削热。 不锈钢韧性大，切削时易产生刀瘤，恶化加工表面，这就要求