加工不同材料时车削刀具选择注意事项

王世斌，欧雪峰沈阳机床股份有限公司中捷立加分公司，辽宁沈阳　110044



加工不同材料时车削刀具选择注意事项

王世斌，欧雪峰
沈阳机床股份有限公司中捷立加分公司，辽宁沈阳110044

摘要随着科技进步以及人们消费能力的提高，除了传统的机械产品，金属材料被广泛地运用到新兴行业，最具代表性就是3C行业（电脑、通讯和消费电子）。在产品的制造过程中，金属切削是一个重要的生产环节。因为刀具（刀片）在切削过程中直接接触产品，它对产品的质量起着至关重要的作用，所以如何正确的选择刀具是十分必要的。本文以车削加工为例，针对加工不同材料时，如何选择刀具（刀片），以及针对不同材料特性需要注意哪些事项进行分析。

关键词材料；车削；磨损；刀具寿命

车削是最常见的金属切削方式之一。切削速度（vc）、切削深度（ap）和进给（fn）这3个参数是车削加工中最主要的参数，因为这些参数直接影响刀具寿命。过短的刀具寿命对于大规模工业化生产是毫无意义的。以上3个参数对刀具寿命影响程度见下图。

通过上图可以看出，切削速度（vc）对刀具寿命影响最大。为了获得最佳的刀具寿命，通用原则是最大化ap——减少走刀次数；最大化fn——缩短切削时间；降低vc——减少刀具磨损。产品的组成材料种类繁多，具体材料还需要具体分析。

1　针对不同材料，在选择刀具（刀片）时，需要注意的事项

1.1钢（ISO P）

1）非合金钢（含碳量在0.55%以内的钢）

非合金钢在车削时断屑困难，并且容易产生积屑瘤。为了控制切屑，刀具（刀片）主偏角尽可能接近90°，加工时切削深度（ap）要大于刀尖半径，同时避免径向背车。积屑瘤对零件表面质量和刀具寿命都有不利的影响，因此采用高的切削速度（vc）避免刀片产生积屑瘤。在小切深（ap）或低进给（fn）的情况下，应该使用正前角槽形以及小刀尖半径的刀具（刀片）。

2）低合金钢

合金含量和热处理（硬度）影响低合金钢的切削性能。车削过程中，刀具（刀片）容易产生月牙洼磨损和后刀面磨损。因此，刀具（刀片）要具有极高的抗后刀面磨损能力。

3）高合金钢（合金含量超过5%的碳钢）

和低合金钢类似，高合金钢的切削性能随着合金含量和硬度的增加而降低。当车削硬度达到HB450的高合金钢时，在会切削区域产生较多的热量，容易引起塑性变形。因此，刀具（刀片）要求具有很高的抗塑性变形性和切削刃强度。

1.2不锈钢（ISO M）

1）铁素体和退火马氏体不锈钢

其切削性能和低合金钢类似。当加工硬化的马氏体钢，对刀具（刀片）的抗塑性变形有很高的要求。

2）奥氏体不锈钢（含镍量超过20%的不锈钢）

常见的刀具（刀片）磨损为月牙洼磨损、塑性变形以及积屑瘤，同时在车削时会产生“加工硬化”现象，这样又会产生沟槽磨损，从而在零件上形成毛刺。因此，刀具（刀片）要具有锋利的切削刃、正前角刀片的槽形、小的主偏角以及大的刀尖半径，圆刀片也是一个不错选择。

3）双相（奥氏体/铁素体）不锈钢

常见的刀具（刀片）磨损为后刀面磨损、月牙洼磨损、塑性变形、切屑冲击和沟槽磨损。因此，刀具（刀片）要具有刃线强度高的槽形以及小的主偏角。

1.3铸铁（ISO K）

1）灰口铸铁

常见的刀具（刀片）磨损为研磨性后刀面磨损和热裂。所以刀具（刀片）要具有抗后刀面磨损能力。为了解决热裂问题，通常采用干式加工，所以建议使用厚涂层硬质合金刀具（刀片）。在车削灰口铸铁零件时，工件会在刀具切出侧发生“崩碎”现象，所以建议刀具（刀片）具有较大正前角的槽形。

2）球墨铸铁

铁素体球墨铸铁切削性能和低合金钢相似，而珠光体球墨铸铁磨蚀性较强，可参照灰口铸铁进行刀具（刀片）选择。

3）蠕墨铸铁（珠光体含量低于90%）

刀具（刀片）选择参照灰口铸铁，应该选择锋利并具有较大正前角刀片槽形的刀具（刀片）。

4）等温淬火球墨铸铁

粗车时，一般在非淬硬情况下进行，切削性能和高合金钢相似。精车时，由于磨蚀性很强，要求刀具（刀片）对磨料磨损有高抵抗能力。

1.4耐热合金HRSA和钛合金（ISO S）

沟槽磨损是车削该类材料最常见的刀具（刀片）磨损，所以要选择小主偏角、具有锋利切削刃的刀具（刀片），而圆刀片也是一个不错选择。对于耐热合金HRSA车削加工，在粗加工和半精加工阶段可采用陶瓷刀片，这样可获得最佳的刀具寿命。

1.5铝合金（ISO N）

铝合金的切削性能根据其合金元素构成、热处理和制造工艺（锻造、铸造等）不同而不同，但最常见的刀具（刀片）磨损是积屑瘤。因此，应该选择具有正前角基本形状和锋利切削刃的刀具（刀片）。

1.6硬零件（ISO H）

硬度超过HRc45的钢材（常见硬度在HRc55-68范围内）被定义为硬零件。最常见的刀具（刀片）磨损是月牙洼磨损和后刀面磨损。其刀具（刀片）材料多采用陶瓷和立方氮化硼。

2　结论

随着科学技术迅速发展及新型材料的不断使用，对刀具的性能提出不同的要求。目前，一方面刀具制造商不断开发出性能更佳的刀具，另一方面生产企业（刀具使用者）根据产品要求选择正确的刀具进行加工。所以，如何合理选择刀具，还需要在实践中不断的去试验，去积累更多的经验，将刀具的性能发挥到最好。

参考文献

[1]技术指南.SANDVIK公司，2010.

[2]杨叔子.机械加工工艺师手册.机械工业学出版社，2000.

[3]袁哲俊，刘华明.刀具设计设计手册.机械工业学出版社，1999.

[4]郑文虎.机械加工实用经验.国防工业出版社，2003.

中图分类号TG4

文献标识码A

文章编号1674-6708（2016）155-0090-01