304是一種奧氏不銹鋼。它的硬度不是很高，但可塑性很好。304不銹鋼無(wú)縫管通常，傳統(tǒng)切削通過(guò)降低切削速度來(lái)保證切削質(zhì)量，但是其加工效率通常較低。本文通過(guò)高速車(chē)削不銹鋼的實(shí)驗(yàn)，分析了高速車(chē)削不銹鋼的主要切削特性和切屑形成過(guò)程，為優(yōu)化高速車(chē)削工藝參數(shù)提供參考。
常用的不銹鋼有鐵素體型、馬氏型和奧氏型，根據(jù)金相組織分鐵素體不銹鋼和馬氏不銹鋼硬度較低，其綜合力學(xué)性能接近普通碳鋼，因此切割并不困難。304鋼的主要成分是：碳含量小于0.15%，鉻含量在17%-19%，鎳含量在8%-10%。由于其低碳含量、低硬度304和優(yōu)異的塑性，型鋼主要通過(guò)軋制生產(chǎn)。該結(jié)構(gòu)多為奧氏機(jī)體結(jié)構(gòu)，可加工性差，日常加工效率普遍較低。對(duì)于傳統(tǒng)的切削304，機(jī)床的主軸速度通常設(shè)計(jì)為低于400轉(zhuǎn)/分鐘，以確保質(zhì)量。由于機(jī)床的轉(zhuǎn)速相對(duì)較低，切割效率自然相對(duì)較低。為了提高304的加工效率，有必要設(shè)計(jì)一套高轉(zhuǎn)速條件下的工藝參數(shù)。為了分析和優(yōu)化工藝參數(shù)，本實(shí)驗(yàn)參照《金屬切削手冊(cè)》進(jìn)行設(shè)計(jì)。本實(shí)驗(yàn)采用典型的切削加工方法。本次高速車(chē)削的實(shí)驗(yàn)條件為：工件試樣為304巴40毫米100毫米，刀具材料為高速工具鋼，刀具前角=12度，前角=8度，主偏轉(zhuǎn)角Kr=45度，副偏轉(zhuǎn)角KR=5度，刀尖圓弧半徑R=0.2mm毫米，刀片傾角s=-5度。機(jī)器速度n=1800r/min(普通車(chē)削不銹鋼的4倍)，反向切削量ap(切削深度)=0.6mm，進(jìn)給量f=0.12 mm/r。使用5%乳液作為冷卻劑。對(duì)比實(shí)驗(yàn)條件是低速普通車(chē)床轉(zhuǎn)速n=320r/min，其他參數(shù)相同。
一、304不銹鋼高速車(chē)削主要切削特性分析
在304 工件試樣上以?xún)煞N不同的轉(zhuǎn)速進(jìn)行了轉(zhuǎn)向?qū)嶒?yàn)。通過(guò)觀察和測(cè)量樣品在不同切割速度下的狀態(tài)，主要切割特征分析如下：
1.切削后，表面硬度大大增加，加工硬化嚴(yán)重。高速車(chē)削后，測(cè)量工件試樣表面的硬度，對(duì)比材料的硬度增加了約6個(gè)洛氏硬度單位。與普通車(chē)削相比，測(cè)量了工件試樣表面的硬度。對(duì)比材料的硬度增加小于1 洛氏硬度單位，兩者之間的差異為5 洛氏硬度單位。這一現(xiàn)象表明，在高速車(chē)削過(guò)程中，工件試樣表面塑性變形嚴(yán)重，導(dǎo)致表面加工硬化嚴(yán)重。同時(shí)，由于該材料中奧氏的金相組織不銹鋼換熱管穩(wěn)定性差，在切削力擠壓和高溫的雙重作用下，一些奧氏體可能轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，進(jìn)一步增加硬度，使加工硬化更加嚴(yán)重。根據(jù)對(duì)這一現(xiàn)象的分析，為了提高304的加工效率，有必要克服高速切削下的加工硬化，并可考慮使用高硬度刀具材料和刃磨銳邊。
2.刀具磨損明顯快于普通車(chē)削。觀察304高速車(chē)削和普通車(chē)削，高速車(chē)削過(guò)程中刀具磨損明顯快于普通車(chē)削，高速車(chē)削后刀具表面明顯粗糙，出現(xiàn)粘刀現(xiàn)象，表明高速車(chē)削時(shí)形成了積屑瘤并粘附在刀具上，從而增加了刀具磨損，降低了刀具壽命。然而，普通轉(zhuǎn)彎的現(xiàn)象并不明顯。根據(jù)對(duì)這一現(xiàn)象的分析，為了提高加工效率
3.高速車(chē)削時(shí)局部溫度高，增加切削液量后溫度明顯提高。在高速車(chē)削過(guò)程中，溫度上升相對(duì)較快。當(dāng)切削液的用量與普通車(chē)削用量相同時(shí)，切削刀具的尖端會(huì)明顯受熱而“冒煙”。切削液用量增加后，效果明顯改善。這說(shuō)明在高速切削過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生高溫，高溫也是影響加工硬化、刀具壽命和切屑積累的重要因素。因此，在高速車(chē)削中應(yīng)使用冷卻能力好的冷卻液，并增加用量。
2.304不銹鋼高速車(chē)削切屑形成過(guò)程分析
通過(guò)觀察304高速車(chē)削和普通車(chē)削的切屑，兩者的外觀差異相對(duì)較大。普通車(chē)削的切屑呈帶狀，有少量卷曲，邊緣平整光滑，而高速車(chē)削的切屑呈帶狀，卷曲嚴(yán)重，邊緣有嚴(yán)重毛刺。從外觀顏色來(lái)看，高速車(chē)削的切屑顏色明顯較深，有少量呈藍(lán)色。