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对机床刀具几何参数的要求:
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。不论何种刀具,加工不锈钢时都必须采用较大的前角。增大刀具的前角可减小切屑切离和清出过程中所遇到的阻力。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,后角应比加工普通碳钢时适当大些。
对刀具切削部分表面粗糙度的要求:
提高刀具切削部分的表面光洁度可减少切屑形成卷曲时的阻力,提高刀具的耐用度。与加工普通碳钢相比较,加工不锈钢时应适当降低切削用量以减缓刀具磨损;同时还要选择适当的冷却润滑液,以便降低切削过程中的切削热和切削力,延长刀具的使用寿命。
对刀杆材料的要求:
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性,以免在切削过程中发生颤振和变形。这就要求选用适当大的刀杆截面积,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号钢或50号钢。
对刀具切削部分材料的要求:
加工不锈钢时,要求刀具切削部分的材料具有较高的耐磨性,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°C以下保持其切削性能,因此不宜用于高速切削,而只适用于在低速情况下加工不锈钢。由于硬质合金比高速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。
硬质合金分钨钴合金(YG)和钨钴钛合金(YT)两大类。钨钴类合金具有良好的韧性,制成的刀具可以采用较大的前角与刃磨出较为锋利的刃口,在切削过程中切屑易变形,切削轻快,切屑不容易粘刀,所以在一般情况下,用钨钴合金加工不锈钢比较合适。特别是在振动较大的粗加工和断续切削加工情况下更应采用钨钴合金刀片,它不象钨钴钛合金那样硬脆,不易刃磨,易崩刃。钨钴钛合金的红硬性较好,在高温条件下比钨钴合金耐磨,但它的脆性较大,不耐冲击、振动,一般作不锈钢精车用刀具。
WC-Co硬质合金在兼具硬度和韧性方面具有独到优势。碳化钨(WC)本身具有很高的硬度(超过刚玉或氧化铝),而且在工作温度升高时其硬度也很少下降。但是,它缺乏足够的韧性,而这对于切削刀具是必不可少的性能。为了利用碳化钨的高硬度,并改善其韧性,人们利用金属结合剂将碳化钨结合在一起,从而使这种材料既具有远远超过高速钢的硬度,同时又能够承受在大多数切削加工中的切削力。此外,它还能承受高速加工所产生的切削高温。
如今,几乎所有的WC-Co刀具和刀片都采用了涂层,因此,基体材料的作用似乎显得不太重要了。但实际上,正是WC-Co材料的高弹性系数(衡量刚度的指标,WC-Co的室温弹性系数约为高速钢的三倍)为涂层提供了不变形的基底。WC-Co基体还能提供所需要的韧性。这些性能都是WC-Co材料的基本特性,但也可以在生产硬质合金粉体时,通过调整材料成分和微观结构而定制材料性能。因此,刀具性能与特定加工的适配性在很大程度上取决于最初的制粉工艺。