不锈钢材料的车削加工

李金喜 张广文 郭勇良 李兵 张鹏飞

摘要:随着现代工业的日益发达,不锈钢材质也在生产加工中被广泛应用,因此合理选用不锈钢材质加工刀具,是确保正确高效切割不锈钢的关键条件。针对不锈钢切削特点,一般要求刀具材质应具备耐热性好、耐磨性高、与不锈钢材质的亲和性影响小等优点。

关键词:不锈钢材料 车削加工

不锈钢,是在空气中或化学腐蚀介质中都可以抗侵蚀的一类高温合金钢,不锈钢是指拥有漂亮的表层和耐腐蚀性能良好,而且无须经过镀色等表层处理过程,而发挥了不锈钢所存在的表层特点,应用在多种多样的钢材的一类,也常简称为不锈耐酸钢材。

一:不锈钢车削加工的弊端

1、加工硬化严重。

2、塑性变形大,热硬度高,切削抗力大,刀具卷曲折断难。

3、由于切屑和工作物之间的磨擦大,所形成的剪切热较多。

4、切削刀具表面容易粘附,易生成积屑瘤,使切削刀具表面出现粘附、扩大损坏,造成前刃面出现月牙洼,切削后刃生成较小的剥落和缺陷;不锈耐酸钢的碳化物微粒硬度很高,在切割时会直接和菜刀接触,从而损坏菜刀,使菜刀的磨损程度加大。

不锈耐酸钢材质的加热强度高、加工韧性大对数控车高速切削并不适用,相较而言,不锈钢材质在高温下的加工硬度下降较小,但实践已证明,在相同切削高温的作用下,不锈钢车削用量远较于一般的碳素钢更难以加工,其中加热强度高是个至关重要的原因。加工质量硬化趋势强,对数控车削用量影响大在数字控制高速切削的过程中,由于刃刃对工件材料挤出的效果使车削用量区的金属材料形成了变化,晶内出现滑移,晶体畸变,组织致密,加工力学性能也随之改变,而一般的车削用量硬度也可提高2~3倍。数控切割后的机械加工生硬层深入可能从数十微米至数百微米之间,所以前一次性走刀所形成的机械加工生硬状态,也阻碍了下一次性走刀时的切割,同时加工生硬层的高硬度也使得刀具非常易于损坏,而且岩屑的粘着性强、导热差对数控技术切割也有一定危害。此外,刀由于受剥肋断面宽度形状的影响,再加上本身硬度不够,加工中易形成振动,刃刃也易在切削过程中因为内部温度过高而烧坏或由于其震动太大而崩裂。

二:车削加工刀具的选择

目前最常见的不锈钢切割工艺材质主要有:高速钢和可转位硬质合金。因为高速工具钢可以在600℃以内维持其切削性能,所以不适用于高速切割。可转位硬质合金材料较高速钢拥有更佳的耐热性和耐磨性,所以比可转位硬质合金材料刀具更适于不锈钢的切割工艺。

在对高粘性、高塑性的不锈耐酸钢零件加工时,由于需要刀有较高的耐磨性、耐热性,且能在更多的高温下保持优异的剪切、断屑等特性,在确保刀有足够硬度的前提下,应选用较大的前角,以减少被切割金属的热塑性变形,从而大大降低了切割力和切割温度,并且使硬化层的深入减少。

三:数控车床对不锈钢材料加工的影响影响

数控制造科技的发展,对技术公司抵御风险、成长和促进经济发展都有着重要性。在今天,数控制造科技已经成为了一个很关键的刀具行业,对中国未来高科技制造的发展起了关键性的影响。数控制造科技是一门计算机系统集成制造技术,而且这和相关的生产管理与相关信息技术密不可分。而且,由于数控技术专业工艺上有着极大的灵活性,而且工件类型很多,还有部分结构也比较复杂,加工刀具的品种与数量也相当多,所以合理高效的科学管理必不可少。企业必须加强技术力量,以实现数控车床行业的发展和技术创新,以确保企业未来发展,同时提高生产服务质量,以促进冲压制造的科技发展。也因而,如何提高数控机床的加工效率已成为机械制造中的一个重要问题。

四:不锈钢材料车削加工优化

4.1起皱与鼓包的优化措施

设置高压边圈并增加压边力。在成型过程中,起皱和鼓包形成的最主要因素是压边力度不够,所以使用压边圈或增加压边力度可以有效降低成型缺陷。在增加压边圈之后,由于板料被束缚在压边圈和凹型的缝隙中流动,稳定性得以提高,能够进行较深拉深且不易形成的裂纹,同时使用双动压力机也能够合理调节压边力度大小,从而降低了鼓包缺陷。

4.2避免开裂的优化方案

断裂的主要成因,在于凸模圆角设计零点五径范围和凸、凹模间距的设定均不合理。

若凸模的圆角半径r凸过小,则毛坯尺寸在角部形成了较大的扭曲变形,在危险截面上易于断裂;假如外凸面积较大,在拉深的开始阶段,由于凸模下部毛坯悬空体积增加,与模具零件间的接触体积也减小,更易于使毛坯大尺寸起皱。因此通常按照实际经验选用8~15倍的板料厚作为凸模圆角设计零点五径范围,能够有效抑制开裂问题。

凸、凹型间距,是指凸、凹型横向宽度的公差。当凸、凹型间距太过时,零部件的成形质量较好,但由于拉深力过大,零部件很容易断裂;当凸、凹型间隙过大时,由于拉深能力较小,零部件更容易形成表面起皱、材料超厚、边墙不直等问题。合适的凸、凹型间隙大小有助于控制拉深过程的摩擦力和提高物料的流动性,因此通常选择比毛坯厚度小百分之十的模具零件间隙大小更为合适。

4.3轮廓度超差的优化措施

在不锈钢成型工序中,轮廓率超差是难以克服的问题,目前还缺乏有效的办法加以控制,但可通过相应的方法加以优化。常通过二种方式调节回弹实现轮廓度的优化,一类方式是通过扩大模具的竖向变形范围,提高拉深量,从而扩大不锈钢毛坯轮廓的塑性变形范围,得到在中心处效果较好的球面轮廓,不过该方式易使真实木板断裂且材质效率较低;而另一个方式则是通过调节凸模的球径公差进行轮廓度的进一步优化。

基于桥梁支座的设计特点和实际安装方法的不同,可利用控制面凸模精度进行轮廓度的调整。由于球型支座采用面是凸型,因此可将凸模球径设定为负精度,在成形截棱时由于材料回弹球径在设计工作区域内,从而符合设计条件;摩擦摆锚固的主要应用面是凹模,可将凸模的区域球径设定为负公差精度,使其比成形回弹时的球径更符合设计条件。但目前此技术仍缺乏精确的公差测放值,需经历累积试验及多次修模后校正。

4.4提高表面质量的优化方案

采用对凸模进行打磨处理、在凸模表面镀防腐层、在使用后密闭储存等办法改善了凸模表面质量,并降低了不锈耐酸钢板在成型后凹模的表面缺陷。另外,润滑系统也是改善不锈钢成形品质的最有效方式。

成型过程中,在毛坯尺寸和凹型表层内部、以及毛坯尺寸和压旁圈相互之间都会形成很大的磨擦力,不但会减小拉深的许用及变化程度,甚至还会造成零件表面磨损。所以在凹型表层、压旁圈和毛坯尺寸接触的表层、凹型与压旁圈相接触的毛坯尺寸表层均匀地涂刷了润滑油,并保证润滑部位清洁,然后再开始加工成型。但在凸模表层以及与凸模直接接触的毛坯尺寸表层不要涂刷润滑油,由于润滑剂会使毛坯尺寸和凸模表层相互之间经由磨擦来传导变化力的能力减弱,产生了成型缺陷。对于不同缺陷的优化措施也具有很大不同,在工程使用中还需针对实际状况加以调节,并通过各种方式协调作用降低了成形缺陷的形成。

结语:综上所述,在关于不锈钢材料的车削用量加工的工程优化中,需要从以下几个方面加以分析研究,经过改善后的不锈钢材料车削用量工艺可以大大缩短并减少换产时间,从而优化了繁琐的换产过程,由于不锈钢材料加工在我国工业中具有着十分关键的角色,因此需要进一步加大对不锈钢材料加工工艺的分析,以便研究障碍形成的主要因素,最后,针对一些易发生故障的材料局部优化设计也是比较合理的,从而有效地增加了车削用量加工工艺运行的安全性。

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