不锈钢车削

5~4 不锈钢材料的车削

一、教学要求

1、了解不锈钢材料的车削特性。

2、掌握车削不锈钢材料刀具的几何形状和刃磨要点。

3、合理选择车削不锈钢的切削用量。

二、相关工艺知识

1、不锈钢的车削特性

不锈钢按其化学成分可分为两类：即铬不锈钢和铬镍不锈钢。常用的铬

不锈钢，含铬量为12%、17%和27%等，其抗腐蚀性能随着含铬量的增

加而增加。常用的铬镍不锈钢含量17%~20%，含镍量8~11%，这种铬镍

不锈钢的抗腐蚀性能及机械性能都比铬不锈钢高。

由于不锈钢的韧性大、强度高、导热性差，因此在切削时热量难于扩散，致使刀具易于发热，降低了刀具的切削性能；在不锈钢的金属组织

中，由于有分散的碳化物杂质，车削时回产生较高的腐蚀性，因而使刀

具容易磨损；不锈钢有较高的粘附性，切削时易产生切削瘤，使加工表

面粗糙度加大，同时，切削瘤时大时小，时时生时灭，使切削力不断变

化，引起振动。

此外，不锈钢铸件和锻件毛坯有硬度较高的氧化皮以及具有较大的刚性和良好的刃磨质量。

2、车削不锈钢材料的刀具

（1）刀具材料常用的刀具材料有硬质合金和高速钢，两大类。在硬质合金材料中，YG6和YG8用于粗车、半精车及切断，其切削

速度v=50~70m/min,若充分冷却，可以提高刀具的耐用度，YT5、

YT15和YG6X用于半精车和精车，其切削速度v=120~150m/min，

当车削薄壁零件时，为减少热变形，要充分冷却；YW1和YW2

用于粗车和精车，切削速度可提高10%~20%，且刀具耐用度较高。

高速钢W12Cr4V4Mo和W2Mo9Cr4Vco8用于具有较高精度螺纹、

特形面及沟槽等的精车，其切削速度v≤25m/min，在车削时，使

用切削液进行冷却，以减少零件的表面粗糙度和刀具磨损；

W18Cr4V用于车削螺纹、特型面、沟槽及切断等，其切削速度

v=20m/min。

（2）刀具几何参数刀具切削部分的几何角度，对于不锈钢切削加工的生产率、刀具的耐用度、被加工表面的表面粗糙度、切削力以

及加工硬度等方面都有很大的影响。

1）前角r o前角过小时，切削力增大，振动增强，工件表面起波纹，切削不易排出，在切削温度较高的情况下，容易产生刀瘤；当前

角过大时，刀具强度降低，刀具磨损加快，而且易打刀。因此用硬质合

金车刀在车削不锈钢材料时，若工件为轧制锻坯，则可取r o=12°~20°；

若工件为铸件，则可取a o=10°~15°。

2）后角a o因不锈钢的弹性和塑性都比普通碳钢大，所以后角过小时，其切削表面与车刀后面接触面积增大，摩擦产生的高温区集中于

车刀后面，使车刀磨损加快，被加工表面的表面粗糙地增大。因此车刀

后角要比车削普通钢材的后角稍大，但过大时又会降低刀刃强度，影响

车刀耐用度，一般取a o=8°~10°。

3）主偏角kr 主偏角小，刀具工作长度增加，刀尖散热性好，刀具耐用度相对提高，但切削时容易产生振动。因此在工艺系统刚性不足的情况下，可以使用较小的主偏角(kr=45°)。用硬质合金车刀加工不锈钢，一般情况下主偏角粗车时为75°，精车时为90°。

4）刃倾角λs 刃倾角影响切屑的形成和排屑方向，以及刀头强度。通常取λs=0°~-5°；当车削冲击性不锈钢工件时，可取λs=-5°~10°。

5）排屑槽圆弧半径R 由于车削不锈钢时不易断屑，如果排屑不好，切屑飞溅容易伤人和损坏工件已加工表面。因此，应在前刀面上磨出圆弧形排屑槽，使切屑沿一定方向排出。其排屑槽的圆弧半径和槽的宽度随着被加工直径、吃刀深度、走刀量的增大而增大，圆弧半径一般取2~7mm，槽宽取3.0~6.5mm。

6）负倒棱刃磨负倒棱的目的在于提高刀刃强度，并将切削热量分散到车刀前面和后面，以减轻刀刃磨损，提高刀具耐用度。负倒棱的大小，应根据切削材料的强度、硬度、刀具材料抗弯强度、进给量大小决定。倒棱宽度和负角值均不易过大，一般当工作材料强度和硬度越高、刀具抗弯强度越低、进给量越大时，倒棱的宽度和负角值应越大。当切削深度a p〈2mm、进给量f〈0.3mm时，取倒棱宽度等于走刀路线的0.3~0.5倍，倒棱负角等于-5°~-10°；当切削深度a p≥2mm、进给量f≤0.7mm/r 时，取倒棱宽度等于走刀量的0.5~0.8倍，倒棱负角等于-25°。

（3）车刀的刃磨要点刀刃要锋利，刃口不许有锯齿形；车刀前面和后面及倒棱面的表面粗糙度都应控制在Ra0.8以下；用油石精研

刀面时要平整，不得改变刀刃处的实际后角大小。

3、切削用量的选择

不锈钢因含铬和镍的量不同，其机械性能有明显差异，切削加工时选用的切削用量也随之不同。一般可根据不锈钢材料的硬度、刀具材料、刀具的几何形状和几何角度及切削条件来选择切削用量。如车削1Cr18Ni9Ti不锈钢，切削用量选择如下：

粗车时 a p=2~7mm,f=0.2~0.6mm/r,v=50~70m/min；

精车时 a p=0.2~0.8mm,f=0.08~0.3mm/r,v=120~150m/min。

4、切削不锈钢材料的几种典型刀具

下面是经生产实践证明行之有效的几种车削不锈钢材料的典型刀具，在确定刀具几何参数时可供参考。

（1）车削不锈钢外圆车刀（图5—32）

①刀具特点

1）刀片材料为YW1、YW2，刀杆材料为45钢。

2）前角γo=20°，并具有（0.5~0.8）f负倒棱，刃倾角γs=-3°~-5°，增加了刀具强度，又减小了切屑变形。

3）主偏角kr=75°，kr`=5°，并以R50mm大圆弧圆滑接转，刀头强度好，具有抗冲击性能。

4）后角a o=10°，较大的后角，减少了刀具后刀面与工件之间的摩擦。

②使用条件

1）粗车时，切削速度Vc=60~80m/min，切削深度a p=3~7mm，进给量f=0.3~0.6mm/r.

2）精车时，切削速度Vc=100~150m/min，切削深度a p=0.5~1mm，进给量f=0.15~0.3mm/r。

（2）90°机夹不锈钢定前角外圆车刀。