自动车床车削3Cr13不锈钢的难点及对策
1、切削过程中的难点及原因分析
在零件试生产时,我们按车削普通碳钢的工艺方法对3Cr13不锈钢进行了车削试验,结果是刀具磨损非常严重,生产率极低,零件表面质量达不到要求。
比较3Cr13钢与40钢、45钢等碳素结构钢的机械性能可知,3Cr13钢的强度比40钢和45钢高,它是一种强度高、塑性好的中碳马氏体不锈钢。由于切削时加工硬化严重,切削抗力大,切削温度高,导致刀具磨损严重,磨刀次数增多,增加了停机时间和机床调整时间,降低了生产率。同时又容易粘刀,产生积屑瘤,引起工件尺寸的变化并影响表面粗糙度,而且切屑不易卷曲和折断,易损伤工件已加工表面,影响零件质量。所以,不能用切削45钢的工艺来切削3Cr13,也不能把通用车床上的加工方法照搬到自动车床上来。因为一般自动车床装刀较少,要求最好一次走刀就能使被加工表面达到要求的尺寸和表面粗糙度,以保证较高的生产率。
2、主要技术措施
1) 通过热处理,改变材料的硬度
马氏体不锈钢在热处理后的不同硬度,对车削加工的影响很大。表1是用YW2材料的车刀对热处理后不同硬度的3Cr13钢的车削情况。可见,退火状0.10.10.1态的马氏体不锈钢虽然硬度低,但车削性能差,这是因为材料塑性和韧性大,组织不均匀,粘附,熔着性强,切削过程易产生刀瘤,不易获得较好的表面质量。而调质处理后硬度在HRC30以下的3Cr13材料,车削加工性较好,易达到较好的表面质量。用硬度在HRC30以上的材料加工出的零件,表面质量虽然较好,但刀具易磨损。所以,在条件允许的情况下,可以在材料进厂后,先进行调质处理,硬度达到HRC25～HRC30,然后再进行切削加工。
在零件试生产时,我们按车削普通碳钢的工艺方法对3Cr13不锈钢进行了车削试验,结果是刀具磨损非常严重,生产率极低,零件表面质量达不到要求。
比较3Cr13钢与40钢、45钢等碳素结构钢的机械性能可知,3Cr13钢的强度比40钢和45钢高,它是一种强度高、塑性好的中碳马氏体不锈钢。由于切削时加工硬化严重,切削抗力大,切削温度高,导致刀具磨损严重,磨刀次数增多,增加了停机时间和机床调整时间,降低了生产率。同时又容易粘刀,产生积屑瘤,引起工件尺寸的变化并影响表面粗糙度,而且切屑不易卷曲和折断,易损伤工件已加工表面,影响零件质量。所以,不能用切削45钢的工艺来切削3Cr13,也不能把通用车床上的加工方法照搬到自动车床上来。因为一般自动车床装刀较少,要求最好一次走刀就能使被加工表面达到要求的尺寸和表面粗糙度,以保证较高的生产率。
2、主要技术措施
1) 通过热处理,改变材料的硬度
马氏体不锈钢在热处理后的不同硬度,对车削加工的影响很大。表1是用YW2材料的车刀对热处理后不同硬度的3Cr13钢的车削情况。可见,退火状0.10.10.1态的马氏体不锈钢虽然硬度低,但车削性能差,这是因为材料塑性和韧性大,组织不均匀,粘附,熔着性强,切削过程易产生刀瘤,不易获得较好的表面质量。而调质处理后硬度在HRC30以下的3Cr13材料,车削加工性较好,易达到较好的表面质量。用硬度在HRC30以上的材料加工出的零件,表面质量虽然较好,但刀具易磨损。所以,在条件允许的情况下,可以在材料进厂后,先进行调质处理,硬度达到HRC25～HRC30,然后再进行切削加工。
表1
3Cr13钢材料
切削用量
刀具耐用度
min
加工表面粗糙度
μm
ν
m/min
s
mm/r
HB240(退火)
45～55
0.1
90～115
Ra6.3～Ra3.2
HRC25～30(调质)
45～55
0.1
95～110
Ra3.2
HRC35～38(调质)
45～55
0.1
60～75
Ra3.2
null
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