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    2. 行家須知|提高不銹鋼切削加工質(zhì)量的幾種方法

      信息來源:網(wǎng)絡(luò)


      不銹鋼材料切削難點分析

      與優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼相比,不銹鋼材料加入了Cr、Ni、N、Nb、Mo等合金元素。這些合金元素的增加,不僅提高了鋼的耐蝕性,對不銹鋼的機(jī)械性能也有一定影響。如馬氏體不銹鋼4Cr13與45號中碳鋼相比,具有相同的含碳量,但相對切削加工性只有45#鋼的58%;奧氏體不銹鋼1Cr18Ni9Ti只有40%,而奧氏體—鐵素體雙相不銹鋼韌性高、切削性更差。

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      在實際加工中,切削不銹鋼往往伴隨著斷刀、粘刀現(xiàn)象的發(fā)生。由于不銹鋼在切削時塑性變形大,產(chǎn)生的切屑不易折斷、易粘結(jié),導(dǎo)致在切削過程中加工硬化嚴(yán)重,每一次走刀都對下一次切削產(chǎn)生硬化層,經(jīng)過層層積累,不銹鋼在切削過程中的硬度越來越大,需要的切削力也隨之升高。

      加工硬化層的產(chǎn)生、切削力的增高必然導(dǎo)致刀具與工件之間的摩擦增大,切削溫度也隨之升高。并且,不銹鋼的導(dǎo)熱系數(shù)較小,散熱條件差,大量切削熱集中刀具與工件之間,使已加工表面惡化,嚴(yán)重影響了已加工表面的質(zhì)量。而且,切削溫度的升高會加劇刀具磨損,使刀具前刀面產(chǎn)生月牙洼,切削刃產(chǎn)生缺口,從而影響工件表面質(zhì)量,降低了工作效率,增加了生產(chǎn)成本。

      提高不銹鋼加工質(zhì)量的方法

      由上可以看出,不銹鋼的加工比較困難,切削時易產(chǎn)生硬化層,容易斷刀;產(chǎn)生的切屑不易折斷,導(dǎo)致粘刀,會加劇刀具的磨損。針對不銹鋼這些切削特點,結(jié)合生產(chǎn)實際,我們從刀具材料、切削參數(shù)及冷卻方式三方面入手,找到提高不銹鋼加工質(zhì)量的方法。

      一、刀具材料的選擇

      選擇合適的刀具是加工出高質(zhì)量零件的基礎(chǔ)。刀具太差,加工不出合格的零件;選擇過好的刀具,雖然能滿足零件的表面質(zhì)量要求,但容易造成浪費,提高了生產(chǎn)成本。結(jié)合不銹鋼切削時散熱條件差、產(chǎn)生加工硬化層、易粘刀等特點,選擇的刀具材料應(yīng)滿足耐熱性好、耐磨性高、與不銹鋼親和作用小的特點。

      1、高速鋼

      高速鋼是加入W、Mo、Cr、V、Go等合金元素的高合金工具鋼,具有較好的工藝性能,強(qiáng)度和韌性配合好,抗沖擊振動的能力較強(qiáng)。在高速切削產(chǎn)生高熱情況下(約500℃)仍能保持高的硬度(HRC仍在60以上),高速鋼紅硬性好,適合制作銑刀、車刀等銑削刀具,可以滿足不銹鋼切削時產(chǎn)生的硬化層及散熱性差等切削環(huán)境。

      W18Cr4V是最典型的高速鋼刀具,自1906年誕生以來,已經(jīng)被廣泛制作成各種刀具以滿足切削加工的需要。但隨著各種被加工材料機(jī)械性能的不斷提高,W18Cr4V刀具已經(jīng)不能滿足難加工材料的加工要求。高性能的鈷高速鋼應(yīng)時而生。與普通高速鋼相比,鈷高速鋼具有更好的耐磨性、紅硬性和使用的可靠性,適合高切除率加工和斷續(xù)切削加工,常用牌號如W12Cr4V5Co5。

      2、硬質(zhì)合金鋼

      硬質(zhì)合金是以高硬度難熔金屬的碳化物(WC、TiC)微米級粉末為主要成分,以鈷或鎳、鉬為粘結(jié)劑,在真空爐或氫氣還原爐中燒結(jié)而成的粉末冶金制品。硬質(zhì)合金具有強(qiáng)度和韌性較好,耐熱、耐磨、耐腐蝕、硬度高等一系列優(yōu)良性能。在500℃的溫度下也基本保持不變,在1000℃時仍有很高的硬度,適合不銹鋼、耐熱鋼等難加工材料的切削加工。常見硬質(zhì)合金主要分為三類:YG類(鎢鈷類硬質(zhì)合金)、YT類(鎢鈦鈷類)、YW類(鎢鈦鉭(鈮)類),這三種合金的成分不同,用途也有很大差別。其中YG類硬質(zhì)合金由于具有較好的韌性,導(dǎo)熱性也較好,可以選擇較大的前角,適合不銹鋼的切削。

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      二、切削不銹鋼刀具幾何參數(shù)的選擇

      前角γo:結(jié)合不銹鋼強(qiáng)度高、韌性好、切削時切屑不易被切離等特點,在保證刀具有足夠強(qiáng)度的前提下,應(yīng)選用較大的前角,這樣既可以減小加工對象的塑性變形,也能夠降低切削溫度和切削力,同時減少硬化層的產(chǎn)生。

      后角αo:增加后角將減小加工表面與后刀面的摩擦,但切削刃的散熱能力和強(qiáng)度也隨之降低。后角的大小取決于切削厚度,切削厚度大時,宜選較小后角。

      主偏角kr、副偏角k′r、:主偏角kr的減小可增加刀刃工作長度,有利于散熱,但在切削時會增加徑向力,容易產(chǎn)生振動,常取kr值為50°~90°,若機(jī)床剛性不足,可適當(dāng)加大。副偏角常取k′r=9°~15°。

      刃傾角λs:為了增加刀尖強(qiáng)度,刃傾角一般取λs=7°~—3°。

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      三、切削液和冷去方式的選擇

      由于不銹鋼的切削加工性較差,對切削液的冷卻、潤滑、滲透及清洗性能有更高的要求,常用的切削液有以下幾類:

      乳化液:比較常見的冷卻方式,具有較好的冷卻、清洗、潤滑性能,常用于不銹鋼粗車。

      硫化油:切削過程中能在金屬表面形成高熔點硫化物,而且在高溫下不易破壞,具有良好的潤滑作用,并有一定的冷卻效果,一般用于鉆孔、鉸孔及攻絲。

      機(jī)油、錠子油等礦物油:其潤滑性能較好,但冷卻和滲透性較差,適用于外圓精車。

      在切削加工過程中應(yīng)使切削液噴嘴對準(zhǔn)切削區(qū),或最好采用高壓冷卻,噴霧冷卻等冷卻方式。

      綜上所述,雖然不銹鋼的切削性差,具有加工硬化嚴(yán)重、切削力大、導(dǎo)熱系數(shù)低、易粘刀、易磨損刀具等缺點,但只要找到合適的加工方法,采用合適的刀具、切削方式以及切削用量,選擇合適的冷卻液,在工作中勤于思考,不銹鋼等難加工材料也就迎“刃”而解了。

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