不锈钢材料切削刀具的材料和参数探讨

摘要：文章分析了不锈钢材料的切削特点，根据这些特点来选择刀具材料及磨刀时应考虑的几个参数，从而使不锈钢材料能广泛地运用到各个领域。

关键词：不锈钢材料；切削刀具；刀具材料；刀具参数；切削特点 文献标识码：A

中图分类号：TG156 文章编号：1009-2374（2015）19-0088-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.19.043

不锈钢从机械零件到航空火箭再到餐具及日常用品无处不在，它已经密切融入到我们的生活。就光学车间机床备件而言，粗磨机和精磨机切削液为三乙醇胺水溶液，其pH值显示弱碱性，抛光机床切削液用氧化铈水溶液，从这些切削液中我们可看出都是有腐蚀作用的水溶液，它们对机床的零部件会很快腐蚀生锈，丝扣老化，严重影响机床的精度及寿命。原配的零部件多是些黄铜或45#制作的部件，腐蚀生锈和磨损老化的要换好多备件，就目前市场黄铜价格高且刚度不够，做备件很不经济；45#钢腐蚀老化快，更换频繁，经常拆卸影响机床精度，迫切需要用不锈钢的零部件来代替。可是不锈钢在加工中存在塑性大、黏度高等难切削的特点，这就需要我们选择适合材料及参数切削刀具来加工出优质的不锈钢零部件。

1 不锈钢的切削特征

不锈钢材质的工具在切削时有四个主要特征：

1.1 不锈钢材质的工具在切削时会出现加工硬化现象

在所有的不锈钢材质中最严重的加工硬化当属奥氏体及其与铁素体的混合材质。例如，一般情况下退火情况下的奥氏体材质的不锈钢硬化强度低于45%，但是一旦加工硬化后就会很高，有的甚至能达到95%。经过加工硬化后的高度最少也会达到切削高度的33%，有的甚至会更高，硬度也同样比原来高出很多。由于一般材质的不锈钢很容易在外力的作用下变形，加上奥氏体本身的性质就较为活泼，在较大的外力作用下，有一些奥氏体就会转变为其他成分，另外，不锈钢成分中的一些杂质在达到合适的温度后还容易分解。不锈钢材质的工具在加工过程中会不断产生硬化现象，甚至会影响到下一道加工程序的完成。

1.2 不锈钢材质的工具在切削时的力度较大

上文中已经提到，不锈钢材质的工具在切削时非常容易变形，其中最具有代表性的当属奥氏体不锈钢材质了。此外，加上不锈钢的加工硬化情况较为普遍，不锈钢材质的工具在切削过程的阻力较大，所以在不锈钢材质工具的加工过程中切削阻力较大。

1.3 不锈钢材质的工具在切削过程中产生的温度较高

由于不锈钢材质的工具在切削过程中容易变形，并且切削过程中的摩擦生热，因而导致切削过程中的温度过高，另外，切削过程中的散热情况不太理想，这些因素都导致了不锈钢材质的切削过程中的高温度。

1.4 不锈钢材质的工具在切削的过程容易造成切不断的现象

由于不锈钢材质本身容易变形，在加工不锈钢的过程中容易产生切削不断的现象，这样就会导致加工过程的进程缓慢，切削过程中产生的切屑也会刮伤其他产品，达到一定的温度及压力不锈钢就容易与其他材质的金属产生黏连，这样就会使加工好的道具产生刮伤。

2 科学选取合适的刀具进行不锈钢的切削

在加工切削不锈钢工具的过程中最重要的工作是科学选取合适的切削刀具。在选取合适切削工具时我们需要注意不锈钢本身的特征，根据上文中的介绍我们可以知道合适的切削刀具应该满足较高的耐热性、较强的耐磨性，高温下不易同不锈钢发生反应等。

首先我们需要了解如何选取合适的高速钢。高速钢的主要用途是生产钻头、拉刀等一些复杂的刀具。一些高速钢已经不符合人们的使用要求了，不耐用，因此我们需要生产新型高速钢材质的刀具来进行不锈钢的

切削。

其次，我们还需要了解怎样选取合适的硬质合金。在所有的硬质合金中较为坚韧的当属YG类，这种合金做成的切削工具不仅提升了切削速度，还不会发生黏连。最后，这种合金还有很好的导热性能，这种合金的导热性能远远高于高速钢。

总而言之，YG类合金的应用范围较广。

3 如何选取刀具的几何参数

从刀具的前角方面来说，随着前角的增大切削过程中产生的热量越小，这样在切削过程中就不会产生太高的温度，但是也要有一定的限度，不能太大。随着前角的减小我们可以发现切削过程中的散热越快，但是同样需要注意不能使前角太小，否则的话容易导致切削过程中的变形，热量不易散失。

从刀具的后角方面来说，对其进行粗加工时，需要满足切削刀口的高强度，后角需要选取较小的，但是在精加工的过程中，由于切削刀具很容易在后刀面及切削区域发生摩擦，针对不锈钢的材质来说，其自身容易出现加工硬化，这种材质在加工过程容易对刀具产生很大的损害，通过一定的实践我们可以得知，满足要求的后角一般为6°～8°或者是6°～10°。

从刃倾角方面来讲，不同大小的刃倾角关系着流屑的流向，刃倾角的方向同样对流屑的流向造成了影响，因此只有科学选取刃倾角才能做好切削工作。当然还应该注意的是在进行精加工工序时，我们一定要运用较大的刃倾角。

4 切削不锈钢时怎样选择刀具断（卷）屑槽和刃口形式

在进行不锈钢的切削工作中，我们要根据相关的需求进行刀具断屑槽的选取，只有这样才能对连续不断的切削进行准确的控制，一般情况下我们都是运用圆形或直线圆弧形。

另外，我们还可以根据切削过程中的一些现象来判断断屑槽是否合适，如果刀具上面残留有一些切屑，我们就可以得知断屑槽的宽度太大或深度太小；如果断屑残留在槽里或者直接飞出来，就说明宽度不够或深度太大。除此之外，我们还应该时刻注意断屑槽所处的

位置。

5 切削用量的选择

在切削的过程中，我们需要运用相应的硬质合金做成的刀具完成切屑工作，这样能够有效避免生产出来的工件表面出现鳞刺等不光滑现象，同时还需要注意的是在切削的过程中不能太快，切削用量也不宜太高。

6 切削不锈钢时切削液和冷却方式选择

因为不锈钢自身的特点，所以在切削过程中较难完成加工，同时对切削液也有不同的要求，一般情况下用到的切削液有以下四种：

6.1 硫化油

以硫为极压添加剂的切削油。切削过程中能在金属表面形成高熔点硫化物，而且在高温下不易破坏，具有良好的润滑作用，并有一定的冷却效果，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。

6.2 机油、锭子油等矿物油

其润滑性能较好，但冷却和渗透性较差，适用于外圆精车。

6.3 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。

6.4 乳化液

具有较好的冷却和清洗性能，也有一定的润滑作用，可用于不锈钢粗车。

在切削加工过程中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。

7 结语

本文通过对不锈钢材料性能的分析而选择适合切削刀具的材料以及合理的几何参数，运用到实践中对不锈钢切削加工，可以很好地实现对不锈钢的大批量高效高质量的加工。

作者简介：张海谦（1972-），男，甘肃兰州人，兰州甘光光学有限责任公司工程师，研究方向：模具设计与制造工艺编制、光学加工工装设计及工艺编制。

（责任编辑：秦逊玉）