不銹鋼的切削加工

1 什么是不銹鋼？ 
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通常，人們把含鉻量大于12%或含鎳量大于8%的合金鋼叫不銹鋼。這種鋼在大氣中或在腐蝕性介質中具有一定的耐蝕能力，并在較高溫度(>450℃)下具有較高的強度。含鉻量達16%～18%的鋼稱為耐酸鋼或耐酸不銹鋼，習慣上通稱為不銹鋼。 
鋼中含鉻量達12%以上時，在與氧化性介質接觸中，由于電化學作用，表面很快形成一層富鉻的鈍化膜，保護金屬內部不受腐蝕；但在非氧化性腐蝕介質中，仍不易形成堅固的鈍化膜。為了提高鋼的耐蝕能力，通常增大鉻的比例或添加可以促進鈍化的合金元素，加Ni、Mo、Mn、Cu、Nb、Ti、W、Co等，這些元素不僅提高了鋼的抗腐蝕能力，同時改變了鋼的內部組織以及物理力學性能。這些合金元素在鋼中的含量不同，對不銹鋼的性能產生不同的影響，有的有磁性，有的無磁性，有的能夠進行熱處理，有的則不能熱處理。 

由于不銹鋼所具有的上述特性，越來越廣泛地應用于航空、航天、化工、石油、建筑和食品等工業部門及日常生活中。所含的合金元素對切削加工性影響很大，有的甚至很難切削。 

2 不銹鋼可分為哪幾類？ 

不銹鋼按其成分，可分為以鉻為主的鉻不銹鋼和以鉻、鎳為主的鉻鎳不銹鋼兩大類。 

工業上常用的不銹鋼一般按金相組織分類，可分為以下五大類： 

1) 馬氏體不銹鋼：含鉻量12%～18%，含碳量0.1%～0.5%(有時達1%)，常見的有1Cr13、2Cr13、3Cr13、4Cr13、1Cr17Ni2、9Cr18、9Cr18MoV、30Cr13Mo等。 

2) 鐵素體不銹鋼：含鉻量12%～30%，常見的有0Cr13、0Cr17Ti、0Cr13Si4NbRE、1Cr17、1Cr17Ti、1Cr17M02Ti、1Cr25Ti、1Cr28等。 

3) 奧氏體不銹鋼：含絡量12%～25%，含鎳量7%～20%(或20%以上)，*典型的代表是1Cr18Ni9Ti，常見的還有00Cr18Ni10、00Cr18Ni14Mo2Cu2、0Cr18Ni12Mo2Ti、0Cr18Ni18Mo2Cu2Ti、0Cr23Ni28M03Cu3Ti、1Cr14Mn14Ni、2Cr13Mn9Ni4、1Cr18Mn8Ni5N等。 

4) 奧氏體+鐵素體不銹鋼：與奧氏體不銹鋼相似，僅在組織中含有一定量的鐵素體，常見的有0Cr21Ni5Ti、1Cr21Ni5Ti、1Cr18Mn10Ni5M03N、0Cr17Mn13Mo2N、1Cr17Mn9Ni3M03Cu2N、Cr2bNi17M03CuSiN、1Cr18Ni11Si4AlTi等。 

5) 沉淀硬化不銹鋼：含有較高的鉻、鎳和很低的碳，常見的有0Cr17Ni4Cu4Nb、0Cr17Ni7Al、0Cr15Ni7M02Al等。 
前兩類為鉻不銹鋼，后三類為鉻鎳不銹鋼。 

3 不銹鋼有哪些物理、力學性能？ 

1) 馬氏體不銹鋼：能進行淬火，淬火后具有較高的硬度、強度和耐磨性及良好的抗氧化性，有的有磁性，但內應力大且脆。經低溫回火后可消除其應力，提高塑性，切削加工較困難，有切屑擦傷或粘結的明顯趨向，刀具易磨損。 

當鋼中含碳量低于0.3%時，組織不均勻，粘附性強，切削時容易產生積屑瘤，且斷屑困難，工件已加工表面質量低。含碳量達0.4%～0.5%時，切削加工性較好。 

馬氏體不銹鋼經調質處理后，可獲得優良的綜合力學性能，其切削加工性比退火狀態有很大改善。 

2) 鐵素體不銹鋼：加熱冷卻時組織穩定，不發生相變，故熱處理不能使其強化，只能靠變形強化，性能較脆，切削加工性一般較好。切屑呈帶狀，切屑容易擦傷或粘結于切削刃上，從而增大切削力，切削溫度升高，同時可能使工件表面產生撕裂現象。 

3) 奧氏體不銹鋼：由于含有較多的鎳(或錳)，加熱時組織不變，故淬火不能使其強化，可略改善其加工性。通過冷加工硬化可大幅度提高強度，如果再經時效處理，抗拉強度可達2550～2740 MPa。 

奧氏體不銹鋼切削時的帶狀切屑連綿不斷，斷屑困難，極易產生加工硬化，硬化層給下一次切削帶來很大難度，使刀具急劇磨損，刀具耐用度大幅度下降。 

奧氏體不銹鋼具有優良的力學性能，良好的耐蝕能力，較突出的是冷變形能力，無磁性。 

4) 奧氏體+鐵素體不銹鋼：有硬度極高的金屬間化合物析出，強度比奧氏體不銹鋼高，其切削加工性更差。 

5) 沉淀硬化不銹鋼：含有能起沉淀硬化的鉈、鋁、鉬、鈦等合金元素，它們在回火時時效析出，產生沉淀硬化，使鋼具有很高的強度和硬度。由于含碳量低保證了足夠的含鉻量，因此具有良好的耐腐蝕性能。 

4 不銹鋼有哪些切削特點? 

不銹鋼的切削加工性比中碳鋼差得多。以普通45號鋼的切削加工性作為100%，奧氏體不銹鋼1Cr18Ni9Ti的相對切削加工性為40%；鐵素體不銹鋼1Cr28為48%；馬氏體不銹鋼2Cr13為55%。其中，以奧氏體和奧氏體+鐵素體不銹鋼的切削加工性*差。不銹鋼在切削過程中有如下幾方面特點： 

1) 加工硬化嚴重：在不銹鋼中，以奧氏體和奧氏體+鐵素體不銹鋼的加工硬化現象*為突出。如奧氏體不銹鋼硬化后的強度sb達1470～1960MPa，而且隨sb的提高，屈服極限ss升高；退火狀態的奧氏體不銹鋼ss不超過的σb30%～45%，而加工硬化后達85%～95%。加工硬化層的深度可達切削深度的1/3或更大；硬化層的硬度比原來的提高1.4～2.2倍。因為不銹鋼的塑性大，塑性變形時品格歪扭，強化系數很大；且奧氏體不夠穩定，在切削應力的作用下，部分奧氏體會轉變為馬氏體；再加上化合物雜質在切削熱的作用下，易于分解呈彌散分布，使切削加工時產生硬化層。前一次進給或前一道工序所產生的加工硬化現象嚴重影響后續工序的順利進行。 

2) 切削力大：不銹鋼在切削過程中塑性變形大，尤其是奧氏體不銹鋼(其伸長率超過45號鋼的1.5倍以上)，使切削力增加。同時，不銹鋼的加工硬化嚴重，熱強度高，進一步增大了切削抗力，切屑的卷曲折斷也比較困難。因此加工不銹鋼的切削力大，如車削1Cr18Ni9Ti的單位切削力為2450MPa，比45號鋼高25%。 

3) 切削溫度高：切削時塑性變形及與刀具間的摩擦都很大，產生的切削熱多；加上不銹鋼的導熱系數約為45號鋼的½～¼，大量切削熱都集中在切削區和刀—屑接觸的界面上，散熱條件差。在相同的條件下，1Cr18Ni9Ti的切削溫度比45號鋼高200℃左右。 

4) 切屑不易折斷、易粘結：不銹鋼的塑性、韌性都很大，車加工時切屑連綿不斷，不僅影響操作的順利進行，切屑還會擠傷已加工表面。在高溫、高壓下，不銹鋼與其他金屬的親和性強，易產生粘附現象，并形成積屑瘤，既加劇刀具磨損，又會出現撕扯現象而使已加工表面惡化。含碳量較低的馬氏體不銹鋼的這一特點更為明顯。 

5) 刀具易磨損：切削不銹鋼過程中的親和作用，使刀—屑間產生粘結、擴散，從而使刀具產生粘結磨損、擴散磨損，致使刀具前刀面產生月牙洼，切削刃還會形成微小的剝落和缺口；加上不銹鋼中的碳化物(如TiC)微粒硬度很高，切削時直接與刀具接觸、摩擦，擦傷刀具，還有加工硬化現象，均會使刀具磨損加劇。 

6) 線膨脹系數大：不銹鋼的線膨脹系數約為碳素鋼的1.5倍，在切削溫度作用下，工件容易產生熱變形，尺寸精度較難控制。 

5 切削不銹鋼時怎樣選擇刀具材料？ 

合理選擇刀具材料是保證高效率切削加工不銹鋼的重要條件。根據不銹鋼的切削特點，要求刀具材料應具有耐熱性好、耐磨性高、與不銹鋼的親和作用小等特點。目前常用的刀具材料有高速鋼和硬質合金。 

1) 高速鋼的選擇：高速鋼主要用來制造銑刀、鉆頭、絲錐、拉刀等復雜多刃刀具。普通高速鋼W18Cr4V使用時刀具耐用度很低已不符合需要，采用新型高速鋼刀具切削不銹鋼可獲得較好的效果。 

在相同的車削條件下，用W18Cr4V和95w18Cr4V兩種材料的刀具加工1Cr17Ni2工件，刀具刃磨一次加工的件數分別為2～3件和12件，用95w18Cr4V的刀具耐用度提高了幾倍。這是由于提高了鋼的含碳量，從而增加了鋼中碳化物含量，常溫硬度提高2HRC紅硬性更好，600℃時由W18Cr4V的HRC48.5上升到HRC51～52，耐磨性比W18Cr4V提高2～3倍。 

應用高釩高速鋼W12Cr4V4Mo制作型面銑刀加工1Cr17Ni2可以獲得較高的刀具耐用度。因為含釩量增加，可在鋼中形成硬度很高的VC，細小的VC存在于晶介，可以阻止晶粒長大，提高鋼的耐磨性；W12Cr4V4Mo的紅硬性很好，600℃時硬度可達HRC51.7，因此適合于制作切削不銹鋼的各種復雜刀具。但其強度(sb=3140 MPa)及沖擊韌性(ak=2.5 J/cm3)略低于W18Cr4V，使用時要稍加注意。 

隨著刀具制作技術的不斷發展，對于批量大的工件，采用硬質合金多刃、復雜刀具進行切削加工效果會更好。 

2) 硬質合金的選擇：YG類硬質合金的韌性較好，可采用較大的前角，刀刃也可以磨得鋒利些，使切削輕快，且切屑與刀具不易產生粘結，較適于加工不銹鋼。特別是在振動的粗車和斷續切削時，YG類合金的這一優點更為重要。另外，YG類合金的導熱性較好，其導熱系數比高速鋼高將近兩倍，比YT類合金高一倍。因此YG類合金在不銹鋼切削中應用較多，特別是在粗車刀、切斷刀、擴孔鉆及鉸刀等制造中應用更為廣泛。 

較長時期以來，一般都采用YG6、YG8、YG8N、YW1、YW2等普通牌號的硬質合金作為切削不銹鋼的刀具材料，但均不能獲得較理想的效果；采用新牌號硬質合金如813、758、767、640、712、798、YM051、YM052、YM10、YS2T、YD15等，切削不銹鋼可獲得較好的效果。而用813牌號硬質合金刀具切削奧氏體不銹鋼效果很好，因為813合金既具有較高的硬度(≥HRA91)、強度(sb=1570MPa)，又具有良好的高溫韌性、抗氧化性、抗粘結性，其組織致密耐磨性好。 

6 切削不銹鋼時怎樣選擇刀具幾何參數？ 

1) 前角γ0：不銹鋼的硬度、強度并不高，但其塑性、韌性都較好，熱強性高，切削時切屑不易被切離。在保證刀具有足夠強度的前提下，應選用較大的前角，這樣不僅能夠減小被切削金屬的塑性變形，而且可以降低切削力和切削溫度，同時使硬化層深度減小。 

車削各種不銹鋼的前角大致為12°～30°。對馬氏體不銹鋼(如2Cr13)，前角可取較大值；對奧氏體和奧氏體+鐵素體不銹鋼，前角應取較小值；對未經調質處理或調質后硬度較低的不銹鋼，可取較大前角；直徑較小或薄壁工件，宜采用較大的前角。 

高速鋼銑刀取γn=10°～20°，硬質合金銑刀取γn=5°～10°；鉸刀一般取γ0=8°～12°；絲錐一般取γ0=15°～20°(機用)或γ0=20°(手用)。 

2) 后角α0：加大后角能減小后刀面與加工表面的摩擦，但會使切削刃的強度和散熱能力降低。后角的合理值取決于切削厚度，切削厚度小時，宜選較大后角。 

不銹鋼車刀或鏜刀通常取α0=10°～20°(精加工)或α0=6°～10°(粗加工)；高速鋼端銑刀取α0=10°～20°，立銑刀取α0=15°～20°；硬度合金端銑刀取α0=5°～10°，立銑刀取α0=12°～16°；鉸刀和絲錐取α0=8°～12°。 

3) 主偏角kr、副偏角k′r，和re：減小主偏角可增加刀刃工作長度，有利于散熱，但在切削過程中使徑向力加大，容易產生振動，常取kr=45°～75°，若機床剛性不足，可適當加大。副偏角常取k′r=8°～15°。為了加強刀尖，一般應磨出e=0.5～1.0 mm的刀尖圓弧。 

4) 刃傾角λs：為了增加刀尖強度，刃傾角一般取λs=-8°～-3°，斷續切削時取較大值λs=-15°～-5°。 

生產實踐中，為了加大切屑變形，提高刀尖強度與散熱能力，采用雙刃傾角車刀，取得了良好的斷屑效果，也加寬了斷屑范圍，如圖1所示。**刃傾角λs1≥0°，**刃傾角在接近刀尖部位，λs2≈-20°，**刃傾角的刀刃長度lλs2。≈ap/3。 

圖1 雙刃傾角斷屑車刀

當雙刃傾角車刀的g0=20°、a0=6°～8°、kr=90°或75°、倒棱前角g01=-10°、re=0.15～0.2 mm時，在Vc=80～100 m/min、f=0.2～0.3 mm/r、ap=4～15 mm的條件下切削，斷屑效果良好，刀具耐用度高。 

要求刀具前后刀面的表面粗糙度值小，刀具磨鈍標錐VB為加工一般材料的1/2。 

7 切削不銹鋼時怎樣選擇刀具斷(卷)屑槽和刃口形式？ 

切削不銹鋼時還應選擇合適的刀具斷(卷)屑槽，以便控制連綿不斷的切屑，通常采用全圓弧形或直線圓弧形斷(卷)屑槽。斷(卷)屑槽的寬度Bn=3～5 mm，槽深h=0.5～1.3 mm，Rn=2～8 mm。一般情況下，粗車時ap、f大，斷(卷)屑槽宜寬而淺；精車時ap、f小，應窄而深些。斷(卷)屑槽的形式見圖2。 

圖2 切削不銹鋼的斷(卷)屑槽

切削加工過程中，如果發生切屑纏繞在工件或刀具上的現象，表示斷(卷)屑槽過寬過淺，可加大進給量，使切屑折斷；如果切屑擠軋在槽內，發出吱吱叫聲，或切屑飛濺傷人，表示斷(卷)屑槽太窄太深，這時可減小進給量。同時還要注意控制斷(卷)屑槽的位置。斷(卷)屑槽的尺寸見表3、表4和表5。 

表3 外圓車刀斷(卷)屑槽尺寸 

表4 鏜刀斷(卷)屑槽尺寸 

表5 切斷刀斷(卷)屑槽尺寸 

8 切削不銹鋼時怎樣選擇切削用量？ 

切削用量對加工不銹鋼時的加工硬化、切削力、切削熱等有很大影響，特別是對刀具耐用度的影響較大。選擇的切削用量合理與否，將直接影響切削效果。 

切削速度Vc：加工不銹鋼時切削速度稍微提高一點，切削溫度就會高出許多，刀具磨損加劇，耐用度則大幅度下降。 
為了保證合理的刀具耐用度，就要降低切削速度，一般按車削普通碳鋼的40%～60%選取。鏜孔和切斷時，由于刀具剛性、散熱條件、冷卻潤滑效果及排屑情況都比車外圓差，切削速度還要適當降低。 

不同種類的不銹鋼的切削加工性各不相同，切削速度也需相應調整。一般1Cr18Ni9Ti等奧氏體不銹鋼的切削速度校正系數Kv為1.0，硬度在HRC28以下的2cr13等馬氏體不銹鋼的Kv為1.3～1.5，硬度為HRC28～35的2Cr13等馬氏體不銹鋼的Kv為0.9～1.1，硬度在HRC35以上的2Cr13等馬氏體不銹鋼的Kv為0.7～0.8，耐濃硝酸不銹鋼的Kv為0.6～0.7。 

切削深度ap：粗加工時余量較大，應選用較大的切深，可減少走刀次數，同時可避免刀尖與毛坯表皮接觸，減輕刀具磨損。但加大切深應注意不要因切削力過大而引起振動，可選ap=2～5 mm。精加工時可選較小的切削深度，還要避開硬化層，一般采用ap=0.2～0.5 mm。 

進給量f：進給量的增大不僅受到機床動力的限制，而且切削殘留高度和積屑瘤高度都隨進給量的增加而加大，因此進給量不能過大。為提高加工表面質量，精加工時應采用較小的進給量。同時，應注意f不得小于0.1 mm/r，避免微量進給，以免在加工硬化區進行切削，并且應注意切削刃不要在切削表面停留。 

加工不銹鋼的切削用量見表6和表7。 

表6 車螺紋和鉆、擴、鉸孔時的切削用量 

表7 不銹鋼的常用切削用量 

9 切削不銹鋼時怎樣選擇切削液和冷卻方式？ 

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： 

1) 硫化油：是以硫為極壓添加劑的切削油。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，適用于一般車削、鉆孔、鉸孔及攻絲。硫化豆油適用于鉆、擴、鉸孔等工序。 
直接硫化油的配方是：礦物油98%，硫2%。 

間接硫化油的配方是：礦物油78%～80%，植物油或豬油18%～20%，硫1.7%。 

2) 機油、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。 

3) 植物油：如菜油、豆油等，其潤滑性能較好，適用于車螺紋及鉸孔、攻絲等工序。 

4) 乳化液：具有較好的冷卻和清洗性能。也有一定的潤滑作用，可用于不銹鋼粗車。 

在切削加工過程中應使切削液噴嘴對準切削區，或*好采用高壓冷卻、噴霧冷卻等冷卻方式。 

10 怎樣對不銹鋼進行銑削加工？ 

銑削不銹鋼的特點是：不銹鋼的粘附性及熔著性強，切屑容易粘附在銑刀刀齒上，使切削條件惡化；逆銑時，刀齒先在已經硬化的表面上滑行，增加了加工硬化的趨勢；銑削時沖擊、振動較大，使銑刀刀齒易崩刃和磨損。 

銑削不銹鋼除端銑刀和部分立銑刀可用硬質合金作銑刀刀齒材料外，其余各類銑刀均采用高速鋼，特別是鎢—鉬系和高釩高速鋼具有良好的效果，其刀具耐用度可比W18Cr4V提高1～2倍。適宜制作不銹鋼銑刀的硬質合**號有YG8、YW2、813、798、YS2T、YS30、YS25等。 

銑削不銹鋼時，切削刃既要鋒利又要能承受沖擊，容屑槽要大?？刹捎么舐菪倾姷?font face="Arial">(圓柱銑刀、立銑刀)，螺旋角β從20°增加到45°(γn=5°)，刀具耐用度可提高2倍以上，因為此時銑刀的工作前角γ0e由11°增加到27°以上，銑削輕快。但b值不宜再大，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材或薄壁件，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、可轉位端銑刀銑削不銹鋼都能取得良好的效果。 

用銀白屑(SWC)端銑刀銑削1Cr18Ni9Ti，其幾何參數為gf=5°、gp=15°、af=15°、ap=5°、kr=55°、k′r=35°、g01=-30°、bg=0.4mm、re=6mm，當Vc=50～90 m/min、Vf=630～750mm/min、a′p=2～6mm并且每齒進給量達0.4～0.8mm時，銑削力減小10%～15%，銑削功率下降44%，效率也大大提高。其原理是在主切削刃上磨出負倒棱，銑削時人為地產生積屑瘤，使其代替切削刃進行切削，積屑瘤的前角gb可達20~～302，由于主偏角的作用，積屑瘤受到一個前刀面上產生的平行于切削刃的推力作用而成為副屑流出，從而帶走了切削熱，降低了切削溫度。 

銑削不銹鋼時，應盡可能采用順銑法加工。不對稱順銑法能保證切削刃平穩地從金屬中切離，切屑粘結接觸面積較小，在高速離心力的作用下易被甩掉，以免刀齒重新切入工件時，切屑沖擊前刀面產生剝落和崩刃現象，提高刀具的耐用度。 

采用噴霧冷卻法效果*為顯著，可提高銑刀耐用度一倍以上；如用一般10%乳化液冷卻，應保證切削液流量達到充分冷卻。硬質合金銑刀銑削不銹鋼時，取Vc=70～150 m/min，Vf=37.5～150 mm/min，同時應根據合**號及工件材料的不同作適當調整。高速鋼銑刀的切削用量見表8。 

表8 高速鋼銑刀加工不銹鋼的銑削用量 

11 怎樣對不銹鋼進行鉆孔？鉆孔時應注意哪些問題？ 

在不銹鋼工件上鉆孔常采用麻花鉆，對淬硬不銹鋼，可用硬質合金鉆頭，有條件時可用超硬高速鋼或超細晶粒硬質合金鉆頭。鉆孔時扭矩和軸向力大，切屑易粘結、不易折斷且排屑困難，加工硬化加劇，鉆頭轉角處易磨損，鉆頭剛性差易產生振動。因此要求鉆頭磨出分屑槽，修磨橫刃以減小軸向力，修磨成雙頂角以改善散熱條件。 

鉆削不銹鋼的典型鉆頭(即不銹鋼群鉆)如圖4所示。 

圖4 不銹鋼群鉆

圖3中L≈0.32d0，L/2>L1>L/3，R≈0.2d0，h=0.04d0，b≈0.04d0。使用這種鉆頭鉆削1Cr18Ni9Ti時，對Ø20 mm、Ø25 mm、呾 mm三種直徑的鉆頭，采用n=105 r/min，f=0.32 mm/r、0.4 mm/r、0.56 mm/r、0.67 mm/r四種不同的進給量，均可順利地斷屑和排屑。 

還可采用不銹鋼斷屑鉆頭(圖5)、S形硬質合金鉆頭(圖6)、四刃帶鉆頭(圖7)及可轉位硬質合金淺孔鉆。 

圖5 不銹鋼斷屑鉆頭

圖6 S形硬質合金鉆頭

圖7 四刃帶鉆頭

用不銹鋼斷屑鉆頭(圖5)加工馬氏體不銹鋼2Crl3時，只需磨出E-E處斷屑槽；而鉆削加工lCrl8Ni9Ti奧氏體不銹鋼時，還需加開A-A處斷屑槽。不銹鋼斷屑鉆頭的具體參數及適用的鉆削用量見表9。 

表9 不銹鋼斷屑鉆頭的斷屑槽和鉆削用量 

S形硬質合金鉆頭的特點是：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，便于切屑成小塊，以利排出。 

可轉位硬質合金淺孔鉆的特點是：鉆頭前端不對稱裝有兩片凸三角形刀片，分屑切除孔的不同部分，能自動定心，孔的直線性好，并且切入切出長度短；刀片前刀面上帶有多個坑狀斷屑槽，切削性能良好，尤其是斷屑可靠，切屑呈一致的碎卷屑；內冷卻使切削液直接噴向鉆削加工表面，改善冷卻效果，排屑非常通暢；特別是可根據工件材料采用不同牌號的硬質合金刀片，切削速度達80～120m/min，鉆削非常輕快。加工奧氏體不銹鋼的鉆削用量見表10。 

表10 奧氏體不銹鋼的鉆削用量 

鉆削不銹鋼時，經常發現鉆頭容易磨損、折斷，孔表面粗糙，有時出現深溝而無法消除；孔徑過大，孔形不圓或向一邊傾斜等現象。在操作時應注意下列事項： 

1) 幾何形狀必須刃磨正確，兩切削刃要保持對稱。鉆頭后角過大，會產生“扎刀”現象，引起顫振，使鉆出的孔呈多角形。應修磨橫刃，以減小鉆孔軸向力。 

2) 鉆頭必須裝正，保持鉆頭鋒利，用鈍后應及時修磨。 

3) 合理選擇鉆頭幾何參數和鉆削用量，按鉆孔深度要求，應盡量縮短鉆頭長度、加大鉆心厚度以增加剛性。使用高速鋼鉆頭時，切削速度不可過高，以防燒壞刀刃。進給量不宜過大，以防鉆頭磨損加劇或使孔鉆偏，在切入和切出時進給量應適當調小。 

4) 充分冷卻潤滑，切削液一般以硫化油為宜，流量不得少于5～8 L/min，不可中途停止冷卻，在直徑較大時，應盡可能采用內冷卻方式。 

5) 認真注意鉆削過程，應及時觀察切屑排出狀況，若發現切屑雜亂卷繞立即退刀檢查，以防止切屑堵塞。還應注意機床運轉聲音，發現異常應及時退刀，不能讓鉆頭在鉆削表面上停留，以防鉆削表面硬化加劇。 

12 怎樣解決耐酸不銹鋼鉆孔時的斷屑問題？ 

耐酸不銹鋼的塑性和韌性都很大，鉆孔時存在的主要問題是不容易斷屑，影響切削液的流入，切削區溫度高，刀具耐用度低，生產率低。在鉆孔時，切削負荷大，形成切屑要消耗很多的能量，再加上這類不銹鋼的高溫強度和硬度高，鉆屑在切離時不易折斷；同時冷作硬化現象非常嚴重，表面硬化程度可達100%以上，硬化層厚度達0.1～0.2mm。耐酸不銹鋼的導熱系數小，只有碳鋼的1/3～1/4，切削區溫度很高，與其他金屬的親和作用強以及材料中存在的硬質點，加劇了刀具的磨損。 

為了解決耐酸不銹鋼鉆孔時的斷屑問題，研制了新型鉆耐酸不銹鋼斷屑群鉆，用它鉆孔時切屑長100mm左右呈“禮花”狀從孔中排出，斷屑效果十分理想。 

在鉆孔過程中要出這種切屑的關鍵是：一要使分屑點處于臨界分屑狀態；二要適當磨出鉆尖高(h=0.05D～0.07D)和圓弧半徑(R=0.2D)；三是L1=1.7～3.3 mm位置應選擇恰當，并配合適當大的進給量和較低的切削速度，使切屑在斜擰狀態中折斷。 

使用耐酸不銹鋼斷屑群鉆鉆孔時，應選用較低的切削速度和較大的進給量，有利于實現斷屑。 

13 怎樣對不銹鋼進行鉸孔？ 

對不銹鋼鉸孔時，經常遇到的問題是：孔表面容易劃出溝槽，粗糙度差，孔徑超差，呈喇叭口，鉸刀易磨損等。不同種類不銹鋼的切削加工性不同，在鉸孔中所表現出的問題也不一樣，如對1Cr18Ni9Ti等奧氏體不銹鋼和耐濃硝酸不銹鋼鉸孔時，主要是鉸刀磨損問題；而對2Cr13等馬氏體不銹鋼鉸孔時，主要是不容易保證鉸孔的粗糙度和尺寸精度問題。為了避免這些問題，應注意以下事項： 

1) 合理選擇鉸刀和鉸削用量，是保證鉸孔順利進行的關鍵。 

2)提高預加工工序質量，防止預加工孔出現劃溝、橢圓、多邊形、錐度或喇叭口、腰鼓形狀、軸心線彎曲、偏斜等現象。 

3) 保持工件材質硬度適中，尤其對2Cr13馬氏體不銹鋼，調質處理后的硬度在HRC28以下為宜。 

4) 正確安裝鉸刀和工件，鉸刀必須裝正，鉸刀軸線應和工件預加工孔的軸線保持一致，以保證各刀齒均勻切削。 

5) 選用合適的切削液，可以解決不銹鋼的切屑粘附問題，并使之順利排屑，從而降低孔表面粗糙度和提高刀具耐用度。一般以使用硫化油為宜，若在硫化油中添加10%～20%CCl4或在豬油中添加20%～30%CCl4，對降低表面粗糙度有顯著的效果。由于CCl4對人體有害，宜采用硫化油85%～90%和煤油10%～15%的混合液。鉸刀直徑較大時，可采用內冷卻方式。 

6) 認真注意鉸孔的過程，嚴格檢查刀齒的跳動量，是獲得均勻鉸削的關鍵。在鉸削過程中，注意切屑的形狀，由于鉸削余量小，切屑呈箔卷狀或呈很短的螺卷狀。若切屑大小不一，有的呈碎末狀、有的呈小塊狀，說明鉸削不均勻。若切屑呈條的彈簧狀，說明鉸削余量太大。若切屑呈針狀、碎片狀，說明鉸刀已經磨鈍。還要防止切屑堵塞，應勤于觀察刀齒有無粘屑，以避免孔徑超差。使用硬質合金鉸刀鉸孔時，會出現孔收縮現象，為防止退刀時將孔拉毛，可采取加大主偏角來改善這種情況。 

14 怎樣對不銹鋼進行攻絲？ 

在不銹鋼上攻絲比在普遍鋼材上攻絲要困難得多。經常出現由于扭矩大，絲錐被“咬死”在螺孔中，崩齒或折斷，螺紋表面不光，溝紋，尺寸超差，亂扣和絲錐磨損嚴重等現象。因此，攻制不銹鋼螺紋時應采取相應的技術措施加以解決。 

1) 攻制不銹鋼螺紋時，“脹牙”現象比較嚴重，絲錐容易“咬死”在孔中，所以螺紋底孔應適當加大。一般情況下，螺距為1mm以下的螺紋底孔直徑等于公稱直徑減去螺距；螺距大于1mm時，螺紋底孔直徑等于公稱直徑減去1.1倍螺距。 

2) 選擇合適的絲錐和合理的切削用量，是關系到攻絲質量的關鍵。絲錐材料，應選含鈷或鋁超硬高速鋼；主偏角和螺距、絲錐把數有關，頭錐kr=5°～7°，二錐、三錐為kr=10°～20°；校準部分一般取3～4扣螺紋長度，并有0.05～0.1mm/100 mm的倒錐；容屑槽方向一般取b=8°～15°，可以控制切屑流動方向，對于直槽絲錐，可以將絲錐前端改磨成螺旋形；絲錐的前角一般為gp=15°～20°，后角為8°～12°。 

3) 可采用無槽絲錐對不銹鋼攻絲，見圖10。使用無槽絲錐擠絲前的底孔直徑為：d0=dw-(0.5-0.6)P 

式中：dw——工件螺紋外徑，mm； 
P——螺距。 

4)不銹鋼攻絲時，應保證有足夠的冷卻潤滑液。通?？蛇x用硫化油+15%～20%CCl4；白鉛油+機油或其他礦物油；煤油稀釋氯化石蠟等。 

5) 在攻絲的過程中，萬一絲錐折斷，可將工件放在硝酸溶液中進行腐蝕，可以很快將高速鋼絲錐腐蝕，而不報廢工件。 

圖10 加工不銹鋼用的無槽絲錐

15 磨削不銹鋼有哪些特點？ 

不銹鋼的韌性大，熱強度高，而砂輪磨粒的切削刃具有較大的負前角，磨削過程中磨屑不容易被切離，切削阻力大，擠壓、摩擦劇烈。單位面積磨削力很大，磨削溫度可達1000℃～1500℃。同時，在高溫高壓的作用下，磨屑易粘附在砂輪上，填滿磨粒問的空隙，使磨粒失去切削作用。不銹鋼的類型不同，產生砂輪堵塞的情況也不相同，如磨削耐濃硝酸不銹鋼及耐熱不銹鋼，粘附、堵塞現象比1Cr18NiTi嚴重，而1Cr13、2Cr13等馬氏體不銹鋼就比較輕。 

不銹鋼的導熱系數小，磨削時的高溫不易導出，工件表面易產生**、退火等現象，退火層深度有時可達0.01～0.02 mm。磨削過程中產生嚴重的擠壓變形，導致磨削表面產生加工硬化，特別是磨削奧氏體不銹鋼時，由于奧氏體組織不夠穩定，磨后易產生馬氏體組織，使表面硬化嚴重。 

不銹鋼的線膨脹系數大，在磨削熱的作用下易產生變形，其尺寸難以控制。尤其是薄壁和細長的零件，此現象更為嚴重。 

多數類型的不銹鋼不能被磁化，在平面磨削時，只能靠機械夾固或專用夾具來夾持工件，利用工件側面夾緊工件，產生變形和造成形狀或尺寸誤差，薄板工件更為突出。同時也會引起磨削過程中的顫振而出現鱗斑狀的波紋。 

16 磨削不銹鋼時怎樣選擇砂輪？ 

磨料：白剛玉具有較好的切削性能和自銳性，適于磨削馬氏體及馬氏體+鐵素體不銹鋼；單晶剛玉磨料適用于磨削奧氏體和奧氏體+鐵素體不銹鋼；微晶剛玉磨料是由許多微小的晶體組成的，強度高、韌性和自銳性好，其自銳的特點是沿微晶的縫隙碎裂，從而獲得微刃性和微刃等高性，可以減少**、拉毛等現象，并可以降低磨削表面粗糙度，適于磨削各種不銹鋼；立方氮化硼磨料的硬度很高，熱穩定性好，化學惰性高，在1300℃～1500℃不氧化，磨粒的刃尖不易變鈍，產生的磨削熱也少，適用于磨削各種不銹鋼。為了減少粘附現象，也可采用碳化硅和人造金剛石為磨料的砂輪。 

粒度：磨削不銹鋼時，一般以采用36號、46號、60號中等粒度的砂輪為宜，其中粗磨時，采用36號、46號粒度，精磨用60號粒度。為了同時適用于粗磨和精磨，則采用46號或60號粒度。 

結合劑：磨削不銹鋼要求砂輪具有較高的強度，以便承受較大的沖擊載荷。陶瓷結合劑耐熱、抗腐蝕，用它制成的砂輪能很好地保持切削性能，不怕潮濕，且有多孔性，適合于制作磨削不銹鋼砂輪的結合劑。磨削耐濃硝酸不銹鋼等材料內孔時，可采用樹脂結合劑制造砂輪。 

硬度：應選用硬度較低的砂輪，以提高自銳性。一般選用G～N硬度的砂輪，其中以K～L使用*為普遍，使用微晶剛玉作磨料的內圓磨砂輪，則以J硬度為宜。 

組織：為了避免磨削過程中砂輪堵塞，砂輪組織應選較疏松的，一般選用5號～8號較為合適。 

17 磨削不銹鋼時怎樣選擇磨削用量？ 

陶瓷結合劑砂輪的速度為30～35 m/s；樹脂結合劑的砂輪速度為35～50 m/s。當發現表面**時，應將砂輪速度降至16～20 m/s。 
工件速度，當工件直徑小于50 mm時，n=120～150 r/min；大于50 mm時，n=40～80 r/min。用砂輪外圓進行平面精磨時，工作臺運動速度一般為15～20 m/min，粗磨時為5～50 m/min。磨削深度和橫向進給量小時取大值，橫向進給量大時取小值。粗磨深度為0.04～0.08 mm，精磨深度為0.01 mm。修整砂輪后應減小磨削深度。 
外圓磨削時縱向進給量，粗磨時為(0.2～0.7)B mm/r，精磨時為(0.2～0.3)B mm/r；內圓磨削時縱向進給量，粗磨時為(0.4～0.7)B mm/r，精磨時為(0.25～0.4)B mm/r；砂輪外圓平面磨橫向進給量，粗磨時(0.3～0.7)B mm/dst，精磨時為(0.05～0.1)B mm/dst。 

18 磨削不銹鋼時應注意什么？ 

應及時修整砂輪，粗磨時砂輪要修整粗一些，精磨時砂輪要始終保持鋒利，以免過熱**。修整后的砂輪兩側轉角處，不允許有毛刺存在。 

低表面粗糙度磨削時，粗精磨應分別進行，精磨余量一般留0.05 mm為宜，工件裝夾誤差大時可留0.1 mm。 

磨削過程中必須充分冷卻，以帶走大量的磨削熱和進行沖刷，防止砂輪堵塞和工件表面**。冷卻液必須清潔，不能混入磨屑或砂粒，以免將工件拉毛。磨削不銹鋼的冷卻液，一般選用冷卻性能較好的乳化液，或用含有極壓添加劑且表面張力小的冷卻液。流量為20～40 L/min，砂輪直徑大時為80 L/min。 

不銹鋼磨削余量應取小一些，外圓磨削時，直徑上的磨削余量為0.15～0.3 mm，精磨余量為0.05 mm。內圓磨削的余量與外圓磨削基本相同。平面磨削時，對面積小、剛性好的零件，單邊留余量為0.15～0.2 mm，剛性差、面積大的零件，單邊留磨削余量0.25～0.3 mm。 

19 加工不銹鋼的實例 

不銹鋼的用途很廣，切削加工的實例也很多，在這里僅舉幾個切削加工的實例，以供參考。 

車削：工件材料為1Cr18Ni9Ti，工件尺寸為Ø900 mm×720 mm。原用YG8硬質合金車刀，刀具幾何參數g0=15°～18°，a0=6°～8°，kr=75°，ls=-5°～-8°；切削用量為Vc=28 m/min，ap=0.3～0.5 mm，f=0.16mm/r，精車一刀需刃磨28次車刀，且工件表面接刀痕十分明顯。后改用YG8N硬質合金車刀，除將切削速度提高到42.4m/min外，其他條件相同，精車一刀外圓，僅需磨刀5次，工件表面粗糙度Ra為3.2μm，接刀痕也不明顯。 

車螺紋：工件材料為1Cr18Ni9Ti，螺紋規格為M20×2.5。原用YG8硬質合金，Vc=10 m/min，f=2.5 mm/r，ap=0.3～0.4 mm，刀具刃磨一次加工不了一件。改用813硬質合金，在Vc=36 m/min的條件下，可加工兩件以上，效率和刀具耐用度可提高兩倍以上。 

銑削：工件材料為Cr17Ni2，銑削平面，切削用量為Vc=90～100 m/min，ap=3～4 mm，af=0.15 mm/z。刀具為可轉位端銑刀，刀具材料為YW4，刀具幾何參數為g0=5°，a0=8°，kr=75°，ls=5°。刀具耐用度為41 min。 

鏜孔：工件材料為1Cr18Ni9Ti，刀具材料原用YG6和YG10H硬質合金，刀具幾何參數為g0=20°，a0=8°，kr=75°，ls=-3°。切削用量為Vc=20 m/min，ap=3 mm，f=0.32mm/r。在相同的條件下，YG6的刀具耐用度為15 min，且不斷屑而粘刀，YG10H的刀具耐用度為60 min，而且切削質量良好。(end) 不不銹鋼的切削加工不銹鋼的切削加工不銹鋼的切削加工不銹鋼的切削加工不銹鋼的切削加工不銹鋼的切削加工不銹鋼的切削加工不銹鋼的切削加工銹鋼的切削加工

不銹鋼的切削加工

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