8.1概述8.2

改善金屬切削性的有效途徑8.3典型難切削材料的數(shù)控加工工藝第８章難切削材料的數(shù)控加工8.1.1材料切削加工性難切削材料是指難以進行切削加工的材料，即切削加工性差的材料。材料的切削加工性（Machinability）是指對某種材料進行切削加工的難易程度。材料的切削加工性除了與材料本身的性質(如物理、力學性能等)有關之外，還與零件的技術條件和加工條件密切相關。例如，同一種材料但結構、尺寸不同的零件，其加工性也有著很大的差異，特大、特小的零件、弱剛性零件或形狀特別復雜的零件都比較難加工。8.1概述用某種性能較差的刀具加工高硬度、高強度材料時,會顯得很困難，甚至根本不能加工，如換一種性能好的刀具，則能使加工順利進行；在普通機床上使用通用夾具加工某一零件非常困難，如改用專門機床和專用夾具，采用新型的極壓切削液，則可以使加工變得簡單。選用合理的切削用量，也可以使加工進行得順利一些。生產(chǎn)批量對加工性也有影響。在相同條件下，加工同一材料的零件，批量小時各種問題比較容易解決；批量大時對生產(chǎn)率有更高的要求，加工難度就會增大。加工性好壞的概念具有相對性。某種材料的加工性是相對于另一種材料而言的。一般以中碳結構鋼45鋼的切削加工性為基準。8.1.2衡量切削加工性的指標

1.刀具耐用度T或一定耐用度下的切削速度vT顯然，在相同的切削條件下加工不同材料，若加工的是刀具耐用度T較長或一定耐用度下切削速度vT較高的材料，則其加工性較好；反之，其加工性較差。例如，用YT15車刀加工45鋼，T＝60min，加工30CrMnSiA鋼，T＝20min,則30CrMnSiA鋼的加工性次于45鋼。經(jīng)常用某一材料的vT與基準材料的vT

(j）的比值來作為某一材料的相對加工性(Kr),即(8-1)式中：T、vT或Kr是最常用的加工性指標。

2.切削力在相同切削條件下，凡是切削力大、切削溫度高的材料都較難加工，即切削加工性差；反之，切削加工性好。表8－2為幾種高強度鋼與45鋼的切削力對比。

3.加工表面質量零件在精加工時，常以加工表面質量作為切削加工性的指標。凡是容易獲得好的已加工表面質量的材料，其切削加工性較好；反之，則較差。4.切屑控制或斷屑能力在數(shù)控機床、加工中心或現(xiàn)代制造系統(tǒng)中，高速切削塑性材料常以切屑控制或斷屑的難易作為切削加工性的指標。凡是容易切屑控制或容易斷屑的材料，其切削加工性較好；反之，則較差。以上是常用的切削加工性指標。國外還有用零件的加工費用或加工工時作為切削加工性的綜合指標。顯然，加工工時短的材料和零件，其切削加工性較好；反之，則較差。8.1.3難切削材料的種類根據(jù)材料的物理、力學性能，難加工材料有以下幾種類型：

(1)高硬度、脆性大的材料,淬硬鋼、冷硬與合金耐磨鑄鐵、工程陶瓷、復合材料、工業(yè)搪瓷、石材等屬此類。

(2)高塑性材料,伸長率δ>50％，如純鐵、純鎳、純鋁、紫銅等。

(3)高強度材料,包括高強度鋼和超高強度鋼。

(4)加工硬化嚴重的材料,如不銹鋼、高錳鋼、高溫合金、鈦合金等。

(5)化學活性大的材料,如鈦合金、鎳及其合金、鋯及其合金、鈷及其合金。

(6)導熱性差的材料,如不銹鋼、高溫合金、鈦合金、Ni-Ti形狀記憶合金。

(7)高熔點材料,熔點高于1700℃的鎢、鉬、鉭、鈮、鋯及其合金均屬此類。此外，也可根據(jù)切削加工時的特點來進行分類，如切削力大的材料、切削溫度高的材料、刀具耐用度低的材料、加工表面粗糙的材料、切屑難于處理的材料等等。8.1.4難切削材料的切削加工特點難切削材料的切削加工特點如下：

(1)刀具耐用度低。

(2)切削力大。

(3)切削溫度高。

(4)加工表面粗糙，精度不易達到要求。(5)切屑難于處理。難加工材料的上述切削加工特點除與材料本身性能特點關系密切外，不同的切削條件也對它們有影響，即切削加工條件(刀具材料、刀具幾何參數(shù)、切削用量、切削液、機床、夾具及工藝系統(tǒng)剛度等)和加工方式也對切削加工的難易有影響。表8-3給出了不同加工方式對切削加工難易程度的影響。不難看出，自由容屑的加工方式(如車削)切削加工較容易，封閉容屑的加工方式(如拉削)困難，半封閉容屑的加工方式(鉆、銑、鏜等)居中。8.2改善金屬切削性的有效途徑8.2.1改善材料本身的切削加工性通過改善材料本身的切削加工性，既能改善切削加工性，又能保證材料的力學性能和零件的使用要求。

1.采取適當?shù)臒崽幚矸椒ú捎貌煌臒崽幚砉に嚕傻玫讲煌慕鹣嘟M織。這樣，材料的力學、物理性能及其加工性將會發(fā)生很大的改變。低碳鋼的塑性很大，加工性較差，可進行冷拔或正火以降低塑性，提高硬度，使切削加工性得到改善。馬氏體不銹鋼也經(jīng)常進行調質處理，以降低塑性，減小已加工表面粗糙度，使其較易加工。熱軋狀態(tài)的中碳鋼其組織常不均勻，有時表面硬化嚴重，經(jīng)過正火可使其組織均勻，從而改善切削加工性，必要時，中碳鋼零件也可在退火后進行加工。高碳鋼和工具鋼零件，由于其硬度較高，且有較多的網(wǎng)狀、片狀滲碳體組織，故切削加工較難。若經(jīng)過球化退火，可以降低它的硬度，并得到球狀滲碳體，從而能夠改善其切削加工性。高強度鋼在退火、正火狀態(tài)下，切削加工并不太困難，粗加工多在這時進行；經(jīng)過調質，高強度鋼的硬度、強度大為提高，變得難加工，此時可進行精加工或半精加工。

2.改變材料的化學成分在鋼中適當添加一些元素，如S、Pb、Ca等，其加工性可得到顯著改善。這種鋼叫“易切鋼”。易切鋼的良好加工性主要表現(xiàn)在：刀具耐用度高，切削力小，容易斷屑，已加工表面質量好。如含硫的不銹鋼0Cr12Ni12Mo+S有著很好的切削加工性。8.2.2合理選用刀具材料刀具材料對切削加工影響極大。切削難加工材料，必須盡可能采用高性能的刀具材料。在選用刀具時，必須注意刀具材料與被加工材料在力學性能、物理性能和化學性能之間的合理匹配。目前，高速鋼和硬質合金是難加工材料切削中用得最多的兩種刀具材料。高速鋼刀具的切削性能(耐磨性、耐熱性等)不如硬質合金，切削效率較低，但是它的可加工性好，能夠用于制造各種刀具，包括鉆頭、拉刀、齒輪刀具、螺紋刀具等復雜刀具，故在難加工材料切削中，高速鋼刀具的使用量約占一半,硬質合金刀具占其余一半。陶瓷刀具材料及超硬刀具材料(立方氮化硼、金剛石)只在局部范圍內得到應用。

(1)在切削常見的難加工材料(如高強度鋼、奧氏體不銹鋼、高溫合金和鈦合金)時，應當合理選用不同牌號的高性能高速鋼。對于高性能高速鋼，主要考慮高速鋼的力學性能和刃磨性能。在粗加工或斷續(xù)切削條件下，應選用抗彎強度與沖擊韌度較高的高性能高速鋼；精加工時，主要考慮其耐磨性。工藝系統(tǒng)剛性差，選用高速鋼的牌號與粗加工時相同；反之，工藝系統(tǒng)剛性好，與精加工時相同。刃形復雜的刀具應選用刃磨性能較好的低釩高鈷或低釩含鋁高速鋼；刃形簡單的刀具可選用刃磨性能差的高釩高速鋼。

(2)粉末冶金高速鋼的抗彎強度與韌性高、耐用度較高，它適用于制造承受沖擊載荷的刀具，如銑刀、插齒刀、刨刀以及小截面、薄刃刀具。國內典型牌號有FW12Cr4V5Co5(FT15)、W6Mo5Cr4V2(GF2)、5Mo5Cr4V3Co9(GF3)、W18Cr4V(PT1)和W12Mo3Cr4V3N(PVN)。這些刀具的力學性能和切削性能俱佳，在加工高強度鋼、高溫合金、鈦合金和其它難加工材料中，可以發(fā)揮其優(yōu)越性。

(3)涂層高速鋼在高速鋼刀具中占有一定比重。它對難加工材料的切削能發(fā)揮重要作用，涂層高速鋼刀具可用于車刀、銑刀、鉆頭、鉸刀、絲錐、拉刀、齒輪滾刀和插齒刀。在美國、日本、德國，近一半的齒輪加工刀具采用涂層，目前國內涂層高速鋼刀具的應用尚不夠廣泛。

(4)硬質合金切削淬硬鋼或硬度更高的難加工材料時非常有用，能使切削加工效率出現(xiàn)飛躍。

(5)金剛石、立方氮化硼的韌性和強度比較不足，故應用范圍多限于上述加工材料的精加工。在加工方式方面，多用于車刀、銑刀及個別的鉆削、鉸削。8.2.3合理使用切削液在難加工材料的切削過程中，由于切削力較大，切削溫度較高，刀具磨損較快，因此使用合適的切削液尤為必要。切削液具有冷卻作用和潤滑作用，能夠有效地降低切削區(qū)刀具表面和工件表面的溫度，改善刀具與切屑、工件表面之間的摩擦狀態(tài)，從而減小刀具磨損，并提高已加工表面質量。當然，切削液應能防銹，且要求不污染環(huán)境、對人體無害。在難加工材料切削加工中，合成切削液將發(fā)揮重要作用。8.3典型難切削材料的數(shù)控加工工藝8.3.1高強度鋼和超高強度鋼的加工高強度鋼一般為低合金結構鋼，常用的高強度鋼有40Cr、40CrNi、20CrMnTi、30CrMnSi、40CrNiMo等，常用于機器中的關鍵承載零件，如高壓鼓風機葉片，重要的齒輪與螺栓，發(fā)動機的曲軸、連桿和花鍵軸，火炮的炮管和某些炮彈的彈體等零件。超高強度鋼的加工難度高于高強度鋼，常見的有5CrMnSiA、40CrNi2Mo、4Cr5MoVSi、00Ni18Co8Mo5TiAl及1Cr12Mn5Ni4Mo3Al等。超高強度鋼用于制造機器中更關鍵的零件，如飛機的大梁、飛機發(fā)動機曲軸和起落架等。

1.高強度鋼和超高強度鋼的切削加工特點其粗加工一般在調質前進行，而精加工、半精加工及部分粗加工則在調質后進行。經(jīng)過調質處理，雖可獲得較高或很高的強度，但硬度在35～50HRC之間，加工難度較大，主要表現(xiàn)為以下幾點。

(1)切削力大。如車削4Cr5MoVSi(調質)，其主切削力比45鋼(正火)約提高50％～80％。

(2)切削溫度高。如38CrNi3MoVA的切削溫度約比45鋼高出100℃。

(3)刀具磨損快和刀具耐用度低。

(4)斷屑困難。在加工高強度鋼、超高強度鋼時，必須注意解決斷屑問題。

2.切削高強度鋼和超高強度鋼的有效途徑

(1)采用先進、適用的刀具材料。加工高強度鋼、超高強度鋼的刀具材料應具有更高的硬度和更好的耐磨性，并應根據(jù)粗、精加工等條件具有較好的韌性和強度。值得說明的是：高強度鋼、超高強度鋼是鐵基金屬，不能用金剛石刀具進行切削。除金剛石外，其它各類先進刀具材料都能在加工中發(fā)揮作用。使用高性能高速鋼切削30CrMnSiA時，501加工零件的件數(shù)約為W18Cr4V的3.2倍；若用硬質合金刀具，則應盡量采用新型的高性能硬質合金，它們的切削效果將優(yōu)于普通硬質合金；陶瓷刀具材料在切削高強度鋼、超高強度鋼中主要用于車削和平面銑削的精加工和半精加工，但必須采用Al2O3基陶瓷；采用CBN刀具進行精加工，切削效果顯著，但一般僅用于車刀、鏜刀及面銑刀。

(2)選用合理的刀具幾何參數(shù)。加工高強度鋼、超高強度鋼時，刀具幾何參數(shù)的選擇原則與加工一般鋼料時基本相同，但必須加強刀具的切削刃和刀尖部分，方可保證刀具保持一定的耐用度。例如，前角應適當減小，需在刃區(qū)鐾出負倒棱，刀尖圓弧半徑要適當加大。一般在車削高強度鋼時，硬質合金刀具前角γo可選為4°～6°；車削超高強度鋼時，可選為－2°～－4°；高速鋼刀具的前角可選為8°～12°。倒棱前角γo1＝－5°～－15°，倒棱寬度br＝(0.5～1)f。當?shù)估鈱挾炔怀^進給量f的大小時，既可明顯地加強切削刃，又不致過分加大切削力。刀尖圓弧半徑應比加工一般鋼材時略大，以加強刀尖。精加工時，可取rε＝0.5～0.8mm；粗加工時，可取rε＝1～2mm。其它刀具幾何參數(shù)（后角αo、主偏角κr、副偏角κr′、刃傾角λs）的選擇原則和具體數(shù)值均與加工一般鋼材時相同。

(3)選用合理的切削用量。在加工高強度鋼、超高強度鋼時，切削深度、進給量和切削速度的制定原則與加工一般鋼材時基本相同。唯有切削速度必須降低，方能保證必要的刀具耐用度。以加工45(正火)鋼的切削速度為基準，若保持刀具耐用度不變，則加工高強度鋼時，切削速度應降低約50％,加工超高強度鋼時，應降低約70％。8.3.2高錳鋼的加工錳(Mn)含量約在11％～18％的鋼稱為高錳鋼。常見的有ZGMn13、70Mn15Cr2Al3WMoV2、1Cr14Mn14Ni、6Mn18Al5Si2Ti等。高錳鋼通常用于工程中承受較大沖擊或壓力的耐磨零部件，如鐵道上的道岔、碎石機上的碎石板、挖掘機上的鏟斗、車輛履帶等。高錳鋼硬度只有210~286HBS，而且它的屈服點σs較低，只有σb的40％，有非常高的塑性和韌性。但是，當它加工時硬化現(xiàn)象嚴重，其硬度可達450～550HBW。

1.高錳鋼的切削加工特點

(1)加工硬化嚴重。高錳鋼在切削過程中，硬度可從200HBS提高到500HBW以上，硬化層深度達0.1～0.3mm。這樣，加劇了刀具磨損，也給后續(xù)工序的切削加工帶來了很大困難。這是高錳鋼的典型性能特點。

(2)切削力大。切削ZGMn13時的切削力約比45鋼增大了60％左右。

(3)切削溫度高。當切削速度vc在50

m／min以下時，高錳鋼的切削溫度比45鋼高200～250℃；vc進一步提高，溫差減小，約在100～200℃之間。

(4)斷屑困難。高錳鋼的韌性約是45鋼的8倍，切屑不易折斷。

(5)加工精度不易保證。高錳鋼的線膨脹系數(shù)較大，精加工時必須待工件冷卻至室溫后再進行。

2.切削高錳鋼的有效途徑

(1)進行適當?shù)臒崽幚?，改善高錳鋼的切削加工性。加工前對高錳鋼進行高溫回火（600～650℃，保溫2小時后冷卻），然后進行切削加工。零件使用前，再對其進行淬火使其重新變?yōu)閱我坏膴W氏體組織。

(2)選擇合適的刀具材料。切削高錳鋼時應選用紅硬性高、耐磨性好，并有較高強度、韌性和導熱系數(shù)的刀具材料。精加工時用硬度較高的YW3、726等，粗加工時用抗彎強度較高的813、798、767等。用涂層刀片CN25切削高錳鋼效果也不錯，CBN超硬刀具的切削效果更佳。

(3)選擇合理的刀具幾何參數(shù)。切削高錳鋼時，為減小加工硬化，切削刃應鋒利，前角擬應選較大值；但為增強刃口并改善散熱條件，前角又不宜過大。使用硬質合金刀具時，γo＝－3°～3°，br1＝0.2～0.8mm，γo1＝－5°～－10°,后角可取大些，常取αo＝8°～12°,κr＝45°，κr′＝10°～20°。使用陶瓷刀具時，γo＝－5°～－10°，br1＝0.2mm，γo1＝－20°，αo＝5°～10°，κr＝45°～60°，λs＝－5°～－10°。半精加工時rε=0.5～1.5mm，精加工時rε＝0.2～0.5mm。用硬質合金鉆削高錳鋼時，可用修磨橫刃來改善鉆頭的切削性能。

(4)合理選擇切削用量。切削速度不宜高,用硬質合金刀具時，vc＝20～40m／min。為減小加工硬化對刀具的影響，進給量和切削深度均不宜過小，常取f＝0.2～0.8mm／r，粗車時ap＝3～6mm，半精車時ap＝1～3mm。

(5)采用加熱切削。加熱切削應用于高錳鋼的切削加工，可取得較滿意的效果。8.3.3不銹鋼的加工不銹鋼按其組織結構可分為：

(1)鐵素體不銹鋼,常見的有0Cr13Al、00Cr12、1Cr17、1Cr17Mo等。

(2)馬氏體不銹鋼,如1Cr12、1Cr13、1Cr13Mo、2Cr13、3Cr13、1Cr17Ni2等。

(3)奧氏體不銹鋼,典型的有1Cr17Mn6Ni5N、1Cr18Ni9Ti、Y1Cr18Ni9、0Cr19Ni9、0Cr18Ni16Mo5、0Cr18ni13Si4。

(4)奧氏體—鐵素體不銹鋼(這類鋼與奧氏體不銹鋼相似，僅強度高于奧氏體不銹鋼，有磁性)，常見材料有Cr26Ni5Mo2、1Cr21Ni5Ti等。

(5)沉淀硬化不銹鋼，如Cr17Ni4Cu4Nb、1Cr17Ni7Al等。

1.不銹鋼切削加工特點

(1)切削變形大。這類材料大多塑性很大，有的伸長率δ≥40％，合金中奧氏體固溶體晶格的滑移系數(shù)多，塑性變形大，切削變形系數(shù)大。

(2)加工硬化傾向大。切削后，不銹鋼硬化程度可達240％～320％，硬化層深度可達切削深度的1／3。

(3)切削力大。如在500℃時，45鋼的σb只有68MPa，而1Cr18Ni9Ti仍為500MPa。

(4)切削溫度高。切削溫度比切45鋼高得多，有時竟高達1000℃。

(5)刀具易磨損。切削加工時產(chǎn)生的嚴重的加工硬化及合金中的各種硬質化合物等都極易造成刀具的磨料磨損；工件材料與刀具材料組元成分相近，因親和作用易產(chǎn)生粘結，進而造成刀具的粘結磨損；切削溫度高時，刀具材料中的鎢(W)、鈷(Co)、鈦(Ti)等元素易向工件和切屑中擴散，造成擴散磨損，周圍介質中的氫(H)、氧(O)、氮(N)等元素易使刀具表面生成相間的脆性相，使刀具表面產(chǎn)生裂紋，導致局部剝落、崩刃。

(6)表面質量和精度不易保證。切削不銹鋼時易產(chǎn)生積屑瘤。實驗表明，選用高性能硬質合金及陶瓷材料，在vc＞100m／min時才能獲得較理想的表面粗糙度。另外，只有在保證切削刃鋒利、切削用量優(yōu)化組合、使用性能好的切削液并用噴霧冷卻法，在剛度較高機床上加工不銹鋼材料時，才能獲得表面質量好、精度較高的工件。

2.不銹鋼的車削加工不銹鋼材料的車削加工在其全部切削加工中所占比例最大，要有效完成車削加工，應采取以下措施。

(1)正確選擇刀具材料。必須選用紅硬性高、抗彎強度高、耐磨、導熱性好、抗粘結、抗擴散和抗氧化磨損性好的刀具材料。在不銹鋼車削中，常選用YG類及含Ta(Nb)C的YG類硬質合金，以減少與工件材料中鈦(Ti)元素的親和作用，從而減小刀具的粘結磨損和擴散磨損。長期以來，用YG8加工不銹鋼和高溫合金的成功經(jīng)驗已很豐富，近年來，已采用YM051(YH1)、YM052(YH2)、YD15(YGRM)、712、

726、643(643M)、813等新牌號硬質合金加工不銹鋼，也取得了十分顯著的效果。

(2)刀具合理幾何參數(shù)的選擇。刀具幾何參數(shù)的選擇十分重要，包括以下幾個方面的內容。①前角和卷屑槽的選擇。應在保證切削刃強度的前提下，盡量選用較大的前角，其值隨材料熱處理狀態(tài)及工件剛度而異。車削不銹鋼時，通常推薦的前角值為：粗加工時，γo＝10°～15°；半精加工時，γo＝15°～20°；精加工時，γo=20°~30°。為了防止加大前角削弱刃口強度，可采用如圖8-1所示的卷屑槽。其優(yōu)點在于卷屑槽弧面上各處前角不同，前端A點處γo最大，向后依次減小。此時前角γo與卷屑槽寬度b、槽弧半徑rBn有下列關系：(8-2)表8-4、表8-5、表8-6分別給出了YG8車刀、鏜刀及切斷刀切削不銹鋼時卷屑槽各參數(shù)的尺寸。圖8-1切削不銹鋼時的卷屑槽表8-4~表8-6中，如刀具材料脆性較大時，γo值可小些；精加工時，卷屑槽參數(shù)應小些。②后角的選擇。應取較大的后角，如用YG8車削1Cr18Ni9Ti時，合理的后角值αopt＝10°。但生產(chǎn)中，考慮到車削不銹鋼時前角γo值已取得較大，故后角值常取為6°左右，粗加工αo＝4°～6°，精加工及半精加工時αo＞１6°。③主偏角κr及副偏角κr′和刀尖圓弧半徑rε的選擇。在機床剛度允許的條件下，應盡量取較小的主偏角κr值，常取κr＝45°～75°；如機床剛度不足，可適當加大。副偏角r′＝8°～15°，刀尖圓弧半徑rε常取0.5mm。④刃傾角λs的選擇。連續(xù)車削不銹鋼時，λs＝－2°～－6°；斷續(xù)車削時λs＝－5°～－15°。生產(chǎn)實踐中，采用如圖8-2所示的雙刃傾角車刀切削不銹鋼，可取得良好的斷屑效果，此時λs1＝0°～2°，λs2＝20°，lλs

＝1／3ap，既增強了刀尖強度和散熱性能，又部分增大了切屑變形，加寬了斷屑范圍。車削不銹鋼時刀具的幾何參數(shù)參見表8-7。圖8-2雙刃傾角斷屑車刀

(3)切削用量的合理確定。生產(chǎn)中，選擇切削用量的原則是：首先選取盡可能大的切削深度ap，然后根據(jù)機床動力和剛度、刀具強度及加工表面粗糙度等約束條件，選取較大的進給量f，最后再確定合適的切削速度vc。①切削深度ap的選擇。當加工余量小于6mm，粗車時可一次車出；加工余量大于6mm，第一次可切去加工余量的2／3～3／4，第二次切去剩余余量。半精車時，取ap=0.3～0.5mm，但必須使ap大于加工硬化層深度。②進給量f的選擇。在ap選定后，在工藝系統(tǒng)剛度允許的條件下，粗加工可取f＝0.8～1.2mm／r，半精加工f=0.4～0.8mm／r，精加工f＜0.4mm／r。③切削速度vc的選擇。切削不銹鋼時，無論有無積屑瘤產(chǎn)生，都必須設法避免振動的產(chǎn)生。切削刃不鋒利、后面VB較大、ap和f過小、在加工硬化層中切削等都可能引起振動。實踐證明，車削含Cr12％～19％、Ni8％～10％奧氏體不銹鋼時，在vc＝50～80m／min、f＝0.5mm／r時振動最大。表8-8、表8-9分別給出了車(鏜)削不銹鋼時切削用量參考值。

(4)選用性能好的切削液。粗車不銹鋼常使用乳化液(鐵素體不銹鋼可干切)，精車用硫化油添加四氯化碳、煤油添加油酸或植物油。切削液必須充分澆注。3.不銹鋼的銑削加工

(1)刀具材料的選擇。除端銑刀和部分立銑刀可用硬質合金(YG8、YW2、813、798、YTM30、YTS25)外，銑削不銹鋼時通常選用普通高速鋼作銑刀，特別是鉬系、高鈷、高釩高速鋼。

(2)刀具幾何參數(shù)的選擇。銑削不銹鋼材料時，切削刃既要鋒利又要能承受沖擊，容屑槽尺寸要大，為此可采用大螺旋角銑刀(圓柱銑刀、立銑刀)。如用W18Cr4V圓柱銑刀銑GH37，螺旋角β從20°增加到45°，刀具耐用度幾乎提高了4倍，但β不宜再大，特別是立銑刀以β≤35°為宜，以免削弱刀齒。采用波形刃立銑刀加工不銹鋼管或薄壁件時，切削輕快、振動小、切屑易碎、工件不變形。用硬質合金立銑刀高速銑削不銹鋼、可轉位端銑刀銑削1Cr18Ni9Ti，都可取得良好效果。

(3)銑削用量的選擇。表8-10給出了高速鋼銑刀銑削不銹鋼的銑削用量參考值。硬質合金銑刀銑削不銹鋼時，按牌號不同，切削速度vc＝70～250m／min，進給速度vf＝37.5～150mm／min。

4.不銹鋼的鉆削加工在不銹鋼材料上鉆孔時，鉆削扭矩和軸向力大，不易斷屑且排屑困難，鉆頭剛性差，易產(chǎn)生振動。最好選用超硬高速鋼或超細晶粒硬質合金、鋼結硬質合金作鉆頭。此外，還可改進現(xiàn)有鉆頭結構或使用專用特殊結構鉆頭。

(1)鉆頭結構改進措施。①縮短鉆頭長度。在條件允許的情況下，盡量用短型鉆頭，其工作部分長度可小于6d0(d0為鉆頭直徑)。②增加鉆心厚度dc。一般麻花鉆鉆心厚度dc≈(0.125～0.2)d0，鉆削時可加至：

d0＜5mm時，dc＝0.4d0；

d0＝6～10mm時，dc＝0.3d0；

d0＞10mm時，dc＝0.25d0。這樣可使鉆頭的耐用度提高幾十倍。③增大倒錐量。標準鉆頭倒錐量為0.03～0.10mm／100m，鉆此類材料時可加至：

d0=3～6mm，倒錐量為0.06～0.12mm／100mm；

d0=7～18mm，倒錐量為0.1～0.15mm／100mm。④螺旋角β加大到35°～40°，刃溝與刃背比可取為1.5～4。除上述措施外，還可采用修磨橫刃、雙重頂角，開分屑槽等。

(2)采用不銹鋼群鉆(圖8-3所示)、不銹鋼斷屑鉆頭（圖8-4所示）、S型硬質合金鉆頭及四刃帶鉆頭等。圖8-3不銹鋼群鉆圖8-4不銹鋼斷屑鉆頭用不銹鋼斷屑鉆頭加工馬氏體不銹鋼2Cr13時，只需磨出E—E處斷屑槽，而加工1Cr18Ni9Ti奧氏體不銹鋼時，還需加開A—A處斷屑槽，具體參數(shù)及適用的切削用量范圍見表8-11。

S型硬質合金鉆頭，瑞典Sandvik公司稱Delta鉆頭，日本井田株式會社稱Diget鉆頭，現(xiàn)有規(guī)格10～30mm。其特點是：無橫刃，可減小軸向力50％；鉆心處前角為正值，刃口鋒利；鉆心厚度增大，提高了鉆頭剛性；有兩個噴切削液孔；圓弧形切削刃及排屑槽分布合理，便于斷屑成小塊，以利于排出。該鉆頭在合理的排屑槽與尺寸參數(shù)的配合下，加大了截面慣性矩，提高了鉆頭的強度和剛性。它的加工精度為IT9級，Ra值達1～2μm，鉆削時鉆頭中心與機床主軸同軸度誤差應在0.03mm內，由于切速高，應充分冷卻以利于散熱。(3)鉆削用量。鉆削奧氏體不銹鋼的鉆削用量參見表8-12。

5.不銹鋼的鉸削加工

(1)鉸刀材料。不銹鋼鉸刀常采用含Co、Al超硬高速鋼材料，近年來也在用YG類細晶粒硬質合金作切削部分的刀齒材料，刀體用CrWMn或9SiCr制造。

(2)鉸刀直徑公差的選取。為避免鉸后孔縮及退刀時留下縱向刀痕，應按工件孔公差百分數(shù)計算鉸刀公差，如表8-13所示。

(3)鉸刀的幾何參數(shù)。鉸削不銹鋼時，前角γo＝8°～12°為宜(直徑小時取大值，高速鋼鉸刀也取大值),后角αo=8°～12°，主偏角κr＝15°～30°；鉸通孔時λs＝10°～15°。

(4)鉸削用量。鉸削不銹鋼，如用高速鋼鉸刀，vc＜3

m／min；用硬質合金鉸刀(鉸1Cr18Ni9Ti)，vc＜12

m／min，鉸削未調質的2Cr13馬氏體不銹鋼，vc＞12

m／min。進給量f可參考表8-14選取。表8-14不銹鋼鉸孔進給量f

(5)認真、隨時觀察鉸削過程。正常切屑應為箔卷狀或短螺卷狀。如切屑呈粉末狀或呈小塊狀，說明切削不均勻；如切屑呈針狀、碎片狀，說明鉸刀已鈍化，必須刃磨；如切屑呈條彈簧狀，說明余量太大。此外，還要看切屑是否粘結刀刃、排屑是否正常等，否則將影響鉸孔質量和精度。

6.不銹鋼的攻絲在不銹鋼材料上攻螺紋比在普通鋼材上要困難得多，絲錐經(jīng)常被“咬死”在螺孔中，出現(xiàn)崩齒或折斷。因此在不銹鋼材料上攻螺紋時，必須注意以下幾點。

(1)加大螺紋底孔直徑。在不銹鋼材料上攻螺紋，底孔直徑應比加工普通鋼材時大一些，生產(chǎn)中可按表8-15選取。②螺紋長度lw>3d0時，應減去表中值后再乘系數(shù)0.9。

(2)絲錐材料的選取同鉆頭材料。

(3)成套絲錐的切削負荷分配。加工不銹鋼的成套絲錐把數(shù)見表8-16。機用絲錐可以減少每套的絲錐把數(shù)，近年也有采用單錐的，如齒形角修正的漸成絲錐(或稱修正齒絲錐)，由于絲錐齒形角小于螺紋齒形角，因此大大減小了攻螺紋扭矩。

(4)絲錐的結構尺寸及幾何參數(shù)。①外徑d0

。為改善切削條件，可把末錐外徑尺寸做得略小于一般絲錐。②攻不銹鋼螺紋時，絲錐心部直徑df及齒背寬度f為三槽絲錐：df≈0.44d0，

f＝0.34d0；四槽絲錐：df≈0.5d0，f＝0.22d0；六槽絲錐：df≈0.64d0，f＝0.14d0。③校準部分長度和倒錐量。在不銹鋼材料上攻螺紋絲錐時其校準部分不能過長，否則會加劇摩擦，一般約取為(4～5)螺距。為減小摩擦，校準部分的倒錐量應適當加大。

(5)攻螺紋的切削速度。高速鋼絲錐加工通孔螺紋時的切削速度可參見表8-17，硬質合金絲錐的切削速度見表8-18。8.3.4鈦合金的加工鈦合金具有密度小(約4.5g／cm3),強度高,能耐各種酸、堿、海水、大氣介質的腐蝕等一系列優(yōu)良的力學、物理性能，因此廣泛地應用于航空、航天、核能、船舶、化工、石油、冶金以及醫(yī)療器械等工業(yè)中。鈦合金可分為三類：

(1)α鈦合金。其耐熱性高于純鈦，組織穩(wěn)定，抗氧化能力強，500～600℃下仍保持其強度，抗蠕變能力強，但不能進行熱處理強化。牌號有TA7、TA8等。

(2)β鈦合金。這種合金不經(jīng)熱處理就有較高強度，淬火、時效后，合金得到了進一步強化，室溫強度可達1373～1668MPa，但熱穩(wěn)定性較差，不宜在高溫下使用。牌號有TB1、TB2等。

(3)α+β鈦合金。此合金組織穩(wěn)定，高溫變形性能好，韌性和塑性好，能通過淬火、時效使合金強化，熱處理后強度可比退火狀態(tài)提高50％～100％，高溫強度高，可在400～500℃下長期工作，熱穩(wěn)定性稍遜于α鈦合金。牌號有TC1、TC4等。

1.鈦合金的性能特點

(1)比強度高。鈦合金的密度僅為鋼的60％左右，但強度卻高于鋼，其比強度(強度／密度)是現(xiàn)代工程金屬材料中最高的，適于做飛行器的零部件。

(2)熱強性好。如在300～350℃下，其強度為鋁合金強度的3～4倍。

(3)耐腐蝕性好。鈦合金比不銹鋼的耐腐蝕性還好。如在19％HCI+10mg／1NaOH條件下使用的反應器導管，不銹鋼只能用5個月，而鈦合金可用8年之久。

(4)化學活性大。鈦能與大氣中的氧、氮、氫、一氧化碳、二氧化碳、氨氣等發(fā)生強烈化學反應，生成硬化層或脆性層，使得脆性增大，塑性下降。

(5)導熱性能差、彈性模量小。鈦合金的導熱系數(shù)僅為鋼的1/4、彈性模量約為鋼的1/2，剛性差、變形大、不宜制作細長桿和薄壁件。

2.鈦合金的切削加工特點鈦合金難進行切削加工表現(xiàn)在以下特點：

(1)鈦合金的塑性小、溫度高。鈦合金的塑性小(尤其在加工中)，切屑為擠裂屑；其導熱系數(shù)小，切削溫度比相同條件下切削其它材料時高一倍以上，且溫度最高處就在切削刃附近的狹小區(qū)域內。

(2)主切削力Fc小、背向力Fp大。三個切削分力中，主切削力Fc小于切45鋼，而背向力Fp比切45鋼要大20％左右。主切削力Fc小的原因在于切削鈦合金時變形小；背向力Fp大的原因在于鈦合金彈性模量小，變形回彈會造成后面壓力增大。

(3)粘刀現(xiàn)象嚴重。鈦的親和力大，加之高溫高壓作用，切削時易產(chǎn)生嚴重的粘刀現(xiàn)象，造成刀具粘結磨損。值得注意的是：鈦合金在微進給切削時會產(chǎn)生燃燒現(xiàn)象，必須采取防火措施。

3.鈦合金的車削加工車削鈦合金材料時