0 引言
在壓縮機(jī)的生產(chǎn)過程中，經(jīng)常會(huì)接觸到一些難加工的材料，如制造壓縮機(jī)葉輪的材料有一種含有Cr、Ni、Mo等合金元素的高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼，這種鋼材一經(jīng)調(diào)質(zhì)處理達(dá)到一定的硬度時(shí)，很難車削。欽合金葉輪因?yàn)闅J合金元素的存在給車削帶來諸多麻煩，大型硬齒面齒輪，滲碳淬火的過程會(huì)造成一些需要加工的表面過硬而難以車削加工;還有一些運(yùn)輸機(jī)械常用紫銅等純金屬制造的套類零件也給車削帶來相當(dāng)大的麻煩。為了解決這些難加工材料的車削加工問題，需要對(duì)難加工材料的特性有足夠的了解，然后采取有針對(duì)性的措施才能予以解決。
1 難加工材料的加工特點(diǎn)
何謂難加工材料
所謂難加工材料，主要是指切削加工性能差的材料。金屬材料切削加工性的好壞，主要是從切削時(shí)的刀具耐用度、已加工表面的質(zhì)量及切屑形成和排除的難易程度3個(gè)方面來衡量。只要上述這3個(gè)方面有一項(xiàng)明顯的差，就可認(rèn)為是難加工材料。常見的難加工材料有高強(qiáng)度鋼、不銹鋼、高溫合金、欽合金、高錳鋼和純金屬(如紫銅)等。
難加工材料的切削特點(diǎn)
車削溫度：在切削難加工材料時(shí)，切削溫度一般都比較高，主要原因有以下兩方面。
導(dǎo)熱系數(shù)低：難加工材料的導(dǎo)熱系數(shù)一般都比較低(純金屬紫銅等除外)，在切削時(shí)切削熱不易傳散，而且易集中在刀尖處。
熱強(qiáng)度高：如鎳基合金等高溫合金在500一800℃時(shí)抗拉強(qiáng)度達(dá)到最高值。因此在車削這類合金時(shí)，車刀的車削速度不宜過高，一般不宜超過10m/min，否則刀具切人工件的切削阻力將會(huì)增大。
切削變形系數(shù)和加工硬化：難加工材料中的高溫合金和不銹鋼等，這些材料的變形系數(shù)都比較大。在較小的切削速度開始，變形系數(shù)就隨著車削速度的增大而增大，在切削速度大約達(dá)到6m/min的情況下，切屑的變形系數(shù)將達(dá)到最大值。由于車削過程中形成切屑時(shí)的塑性變形，金屬產(chǎn)生硬化和強(qiáng)化，使切削阻力增大，刀具磨損加快，甚至產(chǎn)生崩刃。如高溫合金、高錳鋼和奧氏體不銹鋼奧氏體組織，其硬化的嚴(yán)重程度和深度都很大，要比45鋼大好幾倍。難加工材料由于硬化程度嚴(yán)重，切屑的溫度和硬度高，韌性好，以及切削溫度高(強(qiáng)韌切屑)，如果這樣的切屑流經(jīng)前刀面，就容易產(chǎn)生粘結(jié)和熔焊等粘刀現(xiàn)象，粘刀不利于切屑的排除，使容屑糟堵塞，容易造成打刀。粘刀還容易使刀具產(chǎn)生粘結(jié)磨損和崩刃。另外，強(qiáng)韌的切屑呈鋸齒形，容易損壞刀具刃口。
切削力：難加工材料一般強(qiáng)度較高，尤其是高溫強(qiáng)度要比一般鋼材大得多，再加上塑性變形大和加工硬化程度嚴(yán)重，因此車削難加工材料的切削力一般都比車削普通碳鋼時(shí)大得多。
磨損限度與耐用度：由于難加工材料的溫度高、熱強(qiáng)度高、塑性大、切削溫度高和加工硬化嚴(yán)重，有些材料還有較強(qiáng)的化學(xué)親和力和粘刀現(xiàn)象，所以車刀的磨損速度也較快。車削硬化現(xiàn)象嚴(yán)重的材料，車刀后刀面的磨損限度值不宜過大。硬質(zhì)合金車刀粗車時(shí)的磨損限度為0.9～1.0mm ，精車為0.4～0.6mm 。難加工材料的刀具耐用度對(duì)于不銹鋼而言為90～150min。對(duì)高溫合金和欽合金等材料來說，刀具的耐用度時(shí)間還要短。車刀的耐用度與選擇合理的車削速度和車刀材料及車刀類型都有一定的關(guān)系。
2 車削時(shí)應(yīng)采取的措施
選擇刀具材料
車削難加工材料，應(yīng)根據(jù)材料的特性來選擇合理的切削性能好的刀具材料。如對(duì)于高溫狀態(tài)下硬度較高的材料的車削應(yīng)選擇硬度和高溫硬度均較好的含鉆高速鋼以及鎢鉆類及鎢鉆欽類通用硬質(zhì)合金。對(duì)于欽合金材料及含欽不銹鋼材料的車削應(yīng)避開對(duì)鎢鉆欽類硬質(zhì)合金的使用。
選擇合理的車刀幾何參數(shù)
如對(duì)硬度低、塑性好的材料應(yīng)采用較大的前角和后角;對(duì)于高溫合金材料應(yīng)采用較大的刃傾角。
選用合適的切削液
用高速鋼車削高溫合金一般選用水溶性切削液；用硬質(zhì)合金車刀車削時(shí)則應(yīng)選用油類極壓切削液，如極壓乳化液、硫化乳化油、氯化煤油等均可作為難加工材料的切削液。
選擇合理的車削用量
車削速度的選擇主要受刀具耐用度的限制，而刀具耐用度又取決于刀具的磨損情況�？偟膩碚f，由于難加工材料的切削抗力大、車削時(shí)溫度易升高和熱強(qiáng)度高等特點(diǎn)。車削速度、進(jìn)給量和走刀量等切削用量的值都應(yīng)比車削普通鋼材適當(dāng)減小。
3 幾種難加工材料的車削加工
高錳奧氏體鋼的車削
高錳奧氏體鋼的主要難加工特點(diǎn)：加工硬化程度嚴(yán)重、導(dǎo)熱性差、切削溫度高、沖擊韌性高和延伸率較大。因此，切削這類材料應(yīng)采用強(qiáng)度和韌性均較好的硬質(zhì)合金。刀具的前角一般較小(-5°～5°);后角應(yīng)大些，一般為12°～18°;主偏角為45°～60°;刃傾角一般在-5°左右。為了降低硬化程度，刃口應(yīng)磨得鋒利些，車削速度一般在20m/min左右。
高強(qiáng)度鋼的車削
車削高強(qiáng)度鋼，由于切削力大，容易引起硬質(zhì)合金刀齒的崩刃，一般多采用YT14、YG6等牌號(hào)的硬質(zhì)合金。刀具的前角一般在-5°～20°;刃傾角為～10°左右為宜;主偏角為45°～60°，車削速度為30～45m/min，并隨工件材料硬度的提高，車削速度應(yīng)降低，最低車削速度在10m/min左右為宜;進(jìn)給量在0.5～1mm/r為宜。
不銹鋼的車削
由于不銹鋼塑性好且加工硬化嚴(yán)重，車削時(shí)沖擊和振動(dòng)較嚴(yán)重，切屑不易卷曲和折斷。因此，要求機(jī)床、夾具和刀具系統(tǒng)的剛性要好。用硬質(zhì)合金車刀，應(yīng)采用YG類通用性硬質(zhì)合金。硬質(zhì)合金車刀的前角為5°～10°，前角上可磨出圓弧卷屑槽，前角還可以適當(dāng)加大，但刀刃上應(yīng)留有0.05～0.20mm的刃帶;后角應(yīng)在5°一10°為宜;還應(yīng)該采用60°的主偏角和5°～10°的刃傾角。采用硬質(zhì)合金刀具的切削速度為100～150m/min，進(jìn)給速度為30～100mm/min。
高溫合金的車削
高溫合金切削的主要特點(diǎn)：硬化嚴(yán)重、容易粘刀、導(dǎo)熱性差和高溫強(qiáng)度高。因此應(yīng)該選擇耐高溫、高溫硬度高和高溫強(qiáng)度高的硬質(zhì)合金刀具。刀刃要鋒利，后角要大些并用正前角，并有一定的刃傾角，以利于切屑的排出。車削速度不宜太高，一般在20～50m/min，進(jìn)給量在0.3～0.5mm/r為宜。
鈦合金的車削
鈦合金切削的主要特點(diǎn)：鈦合金主要的化學(xué)成分是金屬鈦，在切削過程中與碳化鈦的親和力強(qiáng)，易產(chǎn)生粘結(jié)，導(dǎo)熱性差，其他特點(diǎn)與不銹鋼比較接近。應(yīng)當(dāng)選用鎢鉆類硬質(zhì)合金車刀車削，車刀前角要小，一般為0°～5°，后角為4°～10°，主偏角為45°～75°，刀尖圓弧半徑為0.5～1mm ，切削速度為15～55m/min，切削時(shí)應(yīng)大量使用切削液，最好是采用極壓乳化液。
紫銅的車削
車削紫銅的車刀，其材料以高速鋼為主，也可以采用鎢鉆類硬質(zhì)合金。紫銅塑性大、切削變形大、易粘刀，因此車刀的刃口一定要鋒利，前刀面最好為大圓弧卷屑槽，前后刀面表面粗糙度精度要高，高速鋼車刀前角要大，一般為20°～35°，后角為10°～25°，主偏角為45°～90°，副偏角也要大些，要用鎢鉆類硬質(zhì)合金車刀前角應(yīng)略小些。選用的切削速度應(yīng)大，可在50～100m/min，若用硬質(zhì)合金車刀，切削速度可達(dá)200m/min，切削時(shí)可選用潤滑性好的極壓乳化液，充分沖注，以提高表面粗糙度精度。
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