不锈钢材料车削质量控制方案探讨

时间：2007年12月28日浏览：1385次收藏分享：

摘要：针对不锈钢材料难加工的特点，从不锈钢材料热处理、刀具材料选择、刀具几何角度、结构的确定、切削用量选取及冷却方式等多个方面进行解析，并采取相应措施，成功解决了不锈钢材料难加工的问题。

我公司在近期的新产品试制中，一部分工件采用了不锈钢等难加工材料，如3Cr13、3Cr13Mo、40CrNiMo、9CrMoV等，以往也曾加工过此类材质工件，虽然生产效率低，但都是批次少，数量少，生产周期短。大批量投产后，问题暴露出来，刀具磨损严重，磨刀次数增多，停机时间和机床调整时间增加，工件表面粗糙度差，切屑不易卷曲和折断，划伤工件已加工表面，直接影响工件的质量。

图1 工件

以图1所示工件为例，工件材质为3Cr13Mo，工艺要求除Ra0.8µm各外圆留磨外，均由数控车床加工完成。3Cr13Mo钢强度、延伸率、断面收缩率、冲击性能等指标都比40钢和45钢高，是一种强度高、塑性好的中碳马氏体不锈钢。在工件试生产时，按车削普通碳钢的工艺方法对3Cr13Mo钢进行车削试验，其结果是切削时加工硬化严重，切削抗力大，切削温度高，且容易粘刀，产生积屑瘤，引起工件尺寸变化并影响工件形位公差和表面粗糙度。

针对上述问题，从多个方面采取措施，使工件加工表面达到图样要求的尺寸和表面粗糙度，且保证了较高的生产效率。

1 热处理改变材料的硬度

**表1 YW2车刀车削不同硬度3Cr13Mo材质工件的切削参数及加工质量**
材料状态	切削用量			刀具耐用度T (min)	加工表面粗糙度Ra (µm)
材料状态	ap (mm)	V_c (m/min)	f (mm/r)	刀具耐用度T (min)	加工表面粗糙度Ra (µm)
240HB(退火)	3	45～55	0.3	90～115	6.3～3.2
25～30HRC(调质)				95～110	3.2
35～38HRC(调质)				60～75	3.2

马氏体不锈钢在热处理后的不同硬度，对车削加工的影响很大。表1所示是采用YW2材料的车刀，车削热处理后不同硬度的3Cr13M。材质工件的情况。从表1中可以看出，退火状态的马氏体不锈钢虽然硬度低，但车削性能差，这是因为材料塑性和韧性大，组织不均匀，粘附、熔着性强，切削过程易产生刀瘤，不易获得较好的表面质量。而调质处理后硬度在30HRC以下的3Cr13Mo材质工件加工性较好，易达到较好的表面质量。而硬度大于30HRC的工件，表面质量虽然较好，但刀具易磨损，所以，在机加工前先进行调质处理，硬度达到25～30HRC，然后再进行切削加工。

2 刀具材料的选择

刀具材料的切削<

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