304不銹鋼管屬于難車削的金屬管，高速車削比較困難，要提高車削的效率，提高車床轉(zhuǎn)速是不可避免的，在提高切削速度的同時，合理的選擇車削三要素和合理的刀具角度是保證車削正常進(jìn)行的關(guān)鍵。本文在半精車條件下，對304不銹鋼管進(jìn)行高速車削試驗，分析所選主要的工藝參數(shù)對車削這種難切削金屬的影響，為304不銹鋼管高速車削時選擇合適的工藝參數(shù)作參考。
304不銹鋼管是一種強(qiáng)度不高，韌性很好的金屬，普通切削加工難以加工，屬于難車削的金屬。在日常生活中常采用塑性加工的方法進(jìn)行加工，隨著食品機(jī)械及其它需要使用到不銹鋼的機(jī)械的發(fā)展，越來越多的應(yīng)用到切削加工，尤其是車削加工，在車削的過程中，這類金屬的加工效率很低，要提高這類金屬的加工效率，根據(jù)對車削工藝的理解，首先是提高車削速度，然后配套合理的車削要素，并選擇合適的刀具材料和刀具角度，才能有效的提高加工效率。
本次試驗采用對比實驗法，為減少試驗的次數(shù)，選擇高低兩種切削速度，配合兩種刀具材料和預(yù)先篩選的車削要素，進(jìn)行8次對比車削試驗。車床采用CJK6136經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床，系統(tǒng)為GSK928TC。
一、車削參數(shù)的選擇
車削參數(shù)主要是指車削三要素，車削速度Vc、背吃刀量ap（車削深度），進(jìn)給量f。車削速度Vc的選擇主要是考慮車削加工的質(zhì)量，保證刀具的耐用度。本次實驗采用高低兩種不同車削速度進(jìn)行對比，根據(jù)機(jī)床的主軸轉(zhuǎn)速的檔位，選擇：n1=600r/min,n2=1600r/min。根據(jù)切削速度的計算公式：（1）其中D為工件直徑，40mm；n為工件轉(zhuǎn)速，r/min。算得：Vc1=75.36m/min,Vc2=200.96m/min。背吃刀量ap（車削深度）會影響刀具的耐用度，同時也會影響切削力，由于304不銹鋼管是塑性比較好的金屬，斷屑也比較困難，所以在半精車時的背吃刀量選擇應(yīng)該比碳鋼小些，故選擇：ap=0.2mm。進(jìn)給量f的選擇會影響工件表面的粗糙度，也是切削力的主要影響因素之一。由于車削的是304不銹鋼管，切削力較大，表面精度不易控制，選擇較小的進(jìn)給量能提高表面質(zhì)量，參考《金屬切削手冊》選擇：f=0.04mm/r。
二、刀具材料選擇
由于304不銹鋼管是奧氏體型不銹鋼管，塑性較好，在刀具材料的選擇上應(yīng)選擇耐熱性和耐磨性好的刀具材料，同時考慮刀具材料在高溫條件下的粘刀性。目前常用車削不銹鋼管的刀具材料有硬質(zhì)合金和金屬陶瓷。此試驗的刀具材料為YW2和新型復(fù)合陶瓷刀片F(xiàn)D22（新型復(fù)合Al2O3陶瓷刀片）。
三、刀具角度的選擇
合理選擇刀具的角度，對提高工件質(zhì)量和刀具的耐用度非常的重要。測量刀具角度采用量角臺進(jìn)行測量。
1. 前角γ
在選擇前角時，要考慮卷屑槽型、有無倒棱和刃傾角的正、負(fù)角度大小等因素，因為前角γ直接影響刀具的強(qiáng)度、導(dǎo)熱性及耐用度。從切削熱的產(chǎn)生和散熱方面考慮，增大前角可減小切削熱的產(chǎn)生，切削溫度不致于太高，刀具耐用度提高，但前角過大，則因刀頭散熱體積減小，散熱差，切削溫度反而升高，耐用度降低。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(yán)重，切削產(chǎn)生的熱量不易散掉。一般情況下加工不銹鋼時都采用較大的前角，增大刀具的前角，可減小切屑切離和清除過程中所遇到的阻力，所以刀具前角。取15°～20°較為適宜。此試驗方案選擇的刀具前角γ1=12度，γ2=18度。
2. 后角α
對后角選擇要求不十分嚴(yán)格，但不宜過小，后角過小容易和工件表面產(chǎn)生嚴(yán)重摩擦，使加工表面粗糙度惡化，加速刀具磨損，并且由于強(qiáng)烈摩擦，增強(qiáng)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(qiáng)度，加速了刀具的磨損。通常，后角取5°～8°較合適，最大不超過10°。還可采用在主刀刃上負(fù)倒棱等措施來強(qiáng)化刀頭，以提高刀具的耐磨能力。此試驗方案選擇的后角是8度。
3. 主偏角Kr、副偏角Kr＇和刀尖圓弧R
主偏角Kr應(yīng)根據(jù)工件的形狀、加工部位和裝刀情況來選擇。一般取主偏角=45～90度，副偏角Kr＇=4～6度，為了加強(qiáng)刀尖強(qiáng)度，一般應(yīng)磨出刀尖圓弧半徑R0.2～0.8mm。粗車或加工大直徑工件、進(jìn)給量大時，刀尖圓弧半徑采用較大值；精車或加工小直徑、工件進(jìn)給量小時，刀尖圓弧半徑采用較小值。此試驗方案選擇的主偏角Kr=45度，副偏角Kr＇=5度，刀尖圓弧半徑R=0.2mm。
4. 刃傾角λs
刃傾角λs主要影響刀尖的強(qiáng)度和切屑流動的方向。為了增強(qiáng)刀具的強(qiáng)度，刃傾角應(yīng)取負(fù)值，刃傾角λs=0度～-5度。此試驗方案選擇的刃傾角λs=-5度。在刀具結(jié)構(gòu)上，對車刀采用Y型（外斜式）圓弧斷屑槽，靠近刀尖處切屑卷曲半徑大，靠近外緣處切屑卷曲半徑小，切屑翻向待加工表面而折斷，斷屑情況好。刀具切削部分表面粗糙度也是有要求的。降低刀具切削部分的表面粗糙度，可減少切屑形成卷曲時的阻力，提高刀具的耐用度，所以刃口表面粗糙度一般應(yīng)為Ra0.2～0.4μm。
四、結(jié)論
根據(jù)8次車削304不銹鋼管試驗的結(jié)果來看，其中進(jìn)給量對表面粗糙度的影響最為顯著，其次為切削速度。選擇車削這類不銹鋼的刀具材料主要是硬質(zhì)合金刀具和陶瓷刀片，由于陶瓷刀片要較硬質(zhì)合金刀片價格高一倍左右，故首選硬質(zhì)合金刀片。從刀具耐用度試驗來看，F(xiàn)D22要較YW2好一些。
使用YW2刀具在粗加工的時候可考慮選擇Vc=70m/min～80m/min，f=0.09～0.12mm/r,ap=0.6～0.9mm,精加工是可以選擇Vc=120m/min～140m/min，f=0.07～0.09mm/r,ap=0.1～0.3mm。考慮到陶瓷刀片的耐用度較好，在粗加工可以選擇：Vc=120m/min～140m/min,f=0.09～0.12mm/r,ap=0.6～0.9mm,精加工的時候可以選擇：Vc=140m/min～160m/min，f=0.07～0.09mm/r,ap=0.1～0.3mm。
刀具前角γ對表面表面粗糙度值的影響不明顯，一般選擇12～15度，刀具后角α選擇8～10度，刃傾角λs選擇-3度～-5度，在刀具結(jié)構(gòu)上，對車刀采用Y型（外斜式）圓弧斷屑槽，靠近刀尖處切屑卷曲半徑大，靠近外緣處切屑卷曲半徑小，切屑翻向待加工表面而折斷，斷屑情況好。刀具切削部分表面粗糙度Ra0.4～0.2μm，可減少切屑形成卷曲時的阻力，提高刀具的耐用度。
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