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徹底搞定不銹鋼表面加工的刀具選用問題

文章出處: 人氣:1260 發(fā)表時間:2020-10-18 16:20:55
不銹鋼表面鏡面拋光是不銹鋼表面處理的一種類型,是通過去除表面粗糙度和氧化皮而體現(xiàn)出金屬本色(類似于鏡面反射的效果),一般其表面粗糙度值Ra ≤ 0.05 μm,表面光潔度大于10,才能稱之為“鏡面”。
  不銹鋼鏡面拋光根據(jù)拋光方式,常見有機械拋光,化學(xué)拋光和電化學(xué)拋光三種形式;
  目前比較常用的鏡面拋光設(shè)備主要是以將不銹鋼板或其他類型的金屬板通過可調(diào)壓力的磨盤逆時針轉(zhuǎn)動,修正輪帶動工件自轉(zhuǎn),重力加壓的方式對工件施壓,加上相匹配的研磨乳化液(主要有金屬氧化物,無機強酸,有機潤滑劑和弱堿性清洗劑相融合),工件與研磨盤作相對運轉(zhuǎn)磨擦,來達到研磨拋光目的。鏡面拋光機可分為磨削,磨光和修磨三個步驟;其所匹配的磨料,研磨工料和研磨液也根據(jù)其不同的工段而有所不同。

  各種材質(zhì)和厚度的不銹鋼板材都可加工成為不同程度的鏡面效果;由于母材存在宏觀不平度(其表面粗糙程度Ra值一般都da,要先通過磨削的方式先將其表面粗糙度研磨至一定的數(shù)值(Ra ≤ 0.8μm),然后通過磨光和修磨的方式進行研磨直至“鏡面”。
  不銹鋼的表面狀態(tài)有很多種,一般作為鏡面研磨母料的表面主要有2B,2BB,2D,BA,No.1等,其適合鏡面研磨的材質(zhì)主要有SUS304,304J1, 316L,201,202,430,441等奧氏體,鐵素體不銹鋼,其最終鏡面的效果也因其母材所用材質(zhì)和表面所決定;一般來說300系列的不銹鋼的研磨效果略好于其他系列材質(zhì),BA表面研磨效果最好,2B次之,No.1最差。
  此外,拋光乳化液,拋光機與拋光乳化液循環(huán)系統(tǒng)接觸,再加上有各類酸性和堿性物質(zhì)的腐蝕,要求拋光乳化液和拋光機都要有很好的抗腐蝕能力。此外,由于拋光機高速旋轉(zhuǎn)和金屬板材摩擦造成大量的熱量(尤其是奧氏體不銹鋼的導(dǎo)熱性能很差);金屬加工微信,內(nèi)容不錯,值得關(guān)注。由于研磨做功會在同一片區(qū)域產(chǎn)生大量熱量,會造成金屬表面應(yīng)力的改變,從而影響金屬物理狀態(tài)的微變,最終導(dǎo)致金屬的平整度,所以要求拋光設(shè)備和拋光環(huán)境都要有良好的散熱條件。

不銹鋼表面加工等級、特征及用途
原面:NO.1
  熱軋后施以熱處理及酸洗處理的表面。一般用于冷軋材料,工業(yè)用槽罐、化學(xué)工業(yè)裝置等,厚度較厚由2.0MM 8.0MM。
鈍面:NO.2D
  冷軋后經(jīng)熱處理、酸洗者,其材質(zhì)柔軟,表面呈銀白色光澤,用於深沖壓加工,如汽車構(gòu)件、水管等。
霧面:NO.2B
  冷軋后經(jīng)熱處理、酸洗,再以精軋加工使表面為適度之光亮者。由於表面光滑,易於再研磨,使表面更加光亮,用途廣泛,如餐具、建材等。采用改善機械性能的表面處理后,幾乎滿足所有用途。
粗砂:NO.3
  用100 120號研磨帶研磨出來的產(chǎn)品。具有較佳的光澤度,具有不連續(xù)的粗紋。用于建筑內(nèi)外裝飾材料、電器產(chǎn)品及廚房設(shè)備等。
細砂:NO.4
  用粒度150 180號研磨帶研磨出來的產(chǎn)品。具有較佳的光澤度,具有不連續(xù)的粗紋,條紋比NO.3細。用于浴池、建筑內(nèi)外裝飾材料、電器產(chǎn)品、廚房設(shè)備及食品設(shè)備等。
  #320 用320號研磨帶研磨出來的產(chǎn)品。具有較佳的光澤度,具有不連續(xù)的粗紋,條紋比NO.4細。用于浴池、建筑內(nèi)外裝飾材料、電器產(chǎn)品、廚房設(shè)備及食品設(shè)備等。
  毛絲面HAIRLINE:HL NO.4經(jīng)適當(dāng)粒度拋光砂帶的連續(xù)研磨生成研磨花紋的產(chǎn)品(細分150 320號)。主要用于建筑裝飾,電梯,建筑物的門、面板等。
亮面:BA
  經(jīng)冷軋后施以光亮退火,并經(jīng)過平整得到的產(chǎn)品。表面光澤度極好,有很高的反射率。如同鏡面的表面。用于家電產(chǎn)品、鏡子、廚房設(shè)備、裝飾材料等。

加工不銹鋼對刀具的要求
1.選擇刀具的幾何參數(shù)
  加工不銹鋼時,刀具切削部分的幾何形狀,一般應(yīng)從前角、后角方面的選擇來考慮。在選擇前角時,要考慮卷屑槽型、有無倒棱和刃傾角的正負角度大小等因素。不論何種刀具,加工不銹鋼時都必須采用較大的前角。增大刀具的前角可減小切屑切離和清出過程中所遇到的阻力。對后角選擇要求不十分嚴格,但不宜過小,后角過小容易和工件表面產(chǎn)生嚴重摩擦,使加工表面粗糙度惡化,加速刀具磨損。并且由于強烈摩擦,增強了不銹鋼表面加工硬化的效應(yīng);刀具后角也不宜過大,后角過大,使刀具的楔角減小,降低了切削刃的強度,加速了刀具的磨損。通常,后角應(yīng)比加工普通碳鋼時適當(dāng)大些。
  前角的選擇從切削熱的產(chǎn)生和散熱方面說,增大前角可減小切削熱的產(chǎn)生,切削溫度不致于太高,但前角過大則因刀頭散熱體積減小,切削溫度反而升高。減小前角可改善刀頭散熱條件,切削溫度有可能降低,但前角過小,則切削變形嚴重,切削產(chǎn)生的熱量不易散掉。金屬加工微信,內(nèi)容不錯,值得關(guān)注。實踐表明,取前角go=15°~20°最為合適。

  后角的選擇粗加工時,對強力切削的刀具則要求切削刃口強度高,則應(yīng)取較小的后角;精加工時,其刀具磨損主要發(fā)生在切削刃區(qū)和后刀面上,對于不銹鋼這種易出現(xiàn)加工硬化的材料,其后刀面摩擦對加工表面質(zhì)量及刀具磨損影響較大,合理的后角應(yīng)為:加工奧氏體不銹鋼(185HB以下),其后角可取6°~8°;加工馬氏體不銹鋼(250HB以上),其后角取6°~8°;加工馬氏體不銹鋼(250HB以下),其后角為6°~10°為宜。
  刃傾角的選擇刃傾角的大小和方向,確定了流屑的方向,合理選擇刃傾角ls,通常取 10°~20°為宜。在微量精車外圓、精車孔、精刨平面時,應(yīng)采用大刃傾角刀具:應(yīng)取ls45°~75°。
2.刀具材料的選擇
  對刀桿材料的要求加工不銹鋼時,由于切削力較大,故刀桿必須具備足夠的強度和剛性,以免在切削過程中發(fā)生顫振和變形。這就要求選用適當(dāng)大的刀桿截面積,同時還應(yīng)采用強度較高的材料來制造刀桿,如采用調(diào)質(zhì)處理的45號鋼或50號鋼。
  對刀具切削部分材料的要求加工不銹鋼時,要求刀具切削部分的材料具有較高的耐磨性,并能在較高的溫度下保持其切削性能。目前常用的材料有:高速鋼和硬質(zhì)合金。由于高速鋼只能在600°C以下保持其切削性能,因此不宜用于高速切削,而只適用于在低速情況下加工不銹鋼。由于硬質(zhì)合金比高速鋼具有更好的耐熱性和耐磨性,因此用硬質(zhì)合金材料制成的刀具更適合不銹鋼的切削加工。
  硬質(zhì)合金分鎢鈷合金(YG)和鎢鈷鈦合金(YT)兩大類。鎢鈷類合金具有良好的韌性,制成的刀具可以采用較大的前角與刃磨出較為鋒利的刃口,在切削過程中切屑易變形,切削輕快,切屑不容易粘刀,所以在一般情況下,用鎢鈷合金加工不銹鋼比較合適。
特別是在振動較大的粗加工和斷續(xù)切削加工情況下更應(yīng)采用鎢鈷合金刀片,它不象鎢鈷鈦合金那樣硬脆,不易刃磨,易崩刃。鎢鈷鈦合金的紅硬性較好,在高溫條件下比鎢鈷合金耐磨,但它的脆性較大,不耐沖擊、振動,一般作不銹鋼精車用刀具。
  刀具材料的切削性能關(guān)系著刀具的耐用度和生產(chǎn)率,刀具材料的工藝性影響著刀具本身的制造與刃磨質(zhì)量。宜選擇硬度高、抗粘結(jié)性和韌性好的刀具材料,如YG類硬質(zhì)合金,最好不要選用YT類硬質(zhì)合金,尤其是在加工1Gr18Ni9Ti奧氏體不銹鋼應(yīng)絕對避免選用YT類硬質(zhì)合金,因為不銹鋼中的鈦(Ti)和YT類硬質(zhì)合金中的Ti產(chǎn)生親合作用,切屑容易把合金中的Ti帶走,促使刀具磨損加劇。生產(chǎn)實踐表明,選用YG532、YG813及YW2三種牌號材料加工不銹鋼具有較好的加工效果。
3.切削用量的選擇
  為了抑制積屑瘤和鱗刺的產(chǎn)生,提高表面質(zhì)量,用硬質(zhì)合金刀具進行加工時,切削用量要比車削一般碳鋼類工件稍低些,特別是切削速度不宜過高,一般推薦切削速度Vc=60~80m/min,切削深度為ap=4~7mm,進給量f=0.15~0.6mm/r為宜。
4.對刀具切削部分表面粗糙度的要求
  提高刀具切削部分的表面光潔度可減少切屑形成卷曲時的阻力,提高刀具的耐用度。與加工普通碳鋼相比較,加工不銹鋼時應(yīng)適當(dāng)降低切削用量以減緩刀具磨損;同時還要選擇適當(dāng)?shù)睦鋮s潤滑液,以便降低切削過程中的切削熱和切削力,延長刀具的使用壽命。


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