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發布時間：2020-12-19 19:25
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1.概述
通常，人們把含鉻量＞12%或含鎳量＞8%的合金鋼稱為不銹鋼。這種鋼在大氣中或在腐蝕性介質中具有一定的耐腐蝕能力，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，通稱為不銹鋼。
含鉻量達12%以上的鋼在與氧化性介質接觸時，由于電化學作用，表面形成一層富鉻氧化膜，可保護金屬內部不受腐蝕。但在非氧化性腐蝕介質中，不能形成堅固的鈍化膜。為提高鋼的耐腐蝕能力，通常選擇增大鉻的比例或添加可促進鈍化的合金元素，如添加Ni、Mo、Mn、Cu、Nb、Ti、W和Co等。這些合金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和物理力學性能。其在鋼中的含量不同，對不銹鋼性能產生的影響不同，有的有磁性，有的則無磁性，有的能夠進行熱處理，有的則不能進行熱處理。
不銹鋼被越來越廣泛地應用于航空、航天、化工、石油、建筑以及食品機械行業中。其所含的合金元素對切削加工性能影響較大，文中主要對不銹鋼的切削加工進行了分析。
2.不銹鋼的分類及性能
（1）按不銹鋼主要成分，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。
（2）按不銹鋼金相組織分類：①馬氏體不銹鋼。其含鉻量為12%～18%，含碳量為0.1%～0.5%（有時達1%）。其硬度為170～217HBW，抗拉強度σb為540～1 079MPa，伸長率δ為10%～25%，熱導率к為25.12W/（m·K）。常見的牌號有1Cr13、2Cr13、3Cr13、4Cr13、1Cr17Ni2、9Cr18、9Cr18MoV和30Cr13Mo等。馬氏體不銹鋼通過淬火，可獲得較高的硬度、強度和耐磨性。然而，當鋼中含碳量低于0.3%時，組織不均勻，粘附性強，切削時易產生積屑瘤，且斷屑困難，切削加工性較差。當含碳量達0.4%～0.5%時，切削加工性較好。②鐵素體不銹鋼。其含鉻量為12%～13%。硬度為177～228HBW，抗拉強度σb為363～451MPa，伸長率δ為20%～22%，熱導率к為16.7W/（m·K）。加熱冷卻時組織穩定，不發生相變，所以不能進行熱處理強化，只能靠變形強化，切削加工性相對較好。常見的牌號有0Cr13、0Cr17Ti、0Cr13Si4NbRe、1Cr17、1Cr17Ti、1Cr17Mo2Ti、1Cr28以及1Cr25Ti等。③奧氏體不銹鋼。其含鉻量為12%～25%，含鎳量為7%～20%（或20%以上）。硬度為187～207HBW，抗拉強度σb為481～520MPa，伸長率δ為40%，熱導率к為16.33W/（m·K）。典型牌號有1Cr18Ni9Ti，其他還有00Cr18Ni10、0Cr18Ni12Mo2Ti、0Cr18Ni18Mo2Cu2Ti、1Cr14Mn14Ni、2Cr13Mn9Ni4以及1Cr18Mn8Ni5N等。由于奧氏體不銹鋼含有較多的鎳或錳，加熱時組織不變，故淬火不能使其強化，可通過冷加工硬化來大幅度提高強度和硬度，其硬化程度為基體硬度的1.4～2.2倍，給下一次切削帶來很大困難。其具有優良的力學性能和良好的耐腐蝕能力，無磁性。④奧氏體-鐵素體雙相不銹鋼。與奧氏體不銹鋼相似，僅在組織中含有一定量鐵素體，常見牌號有0Cr21Ni5Ti、1Cr21Ni5Ti、1Cr18Mn10Ni5Mo3N、0Cr17Mn13Mo2N、1Cr17Mn9Ni3Mo3Cu2N、Cr26Ni17Mo3CuSiN以及1Cr18Ni11Si4AlTi等。這類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,切削加工性能比奧氏體不銹鋼更差。其硬度＜277HBW，抗拉強度σb為589～736MPa，伸長率δ為18%～30%。⑤沉淀硬化不銹鋼。這類不銹鋼因含有較高的鉻、鎳和極低的碳，還含有能起沉淀硬化作用的、鋁、鈦和鉬等合金元素，其在回火時析出，產生沉淀硬化，具有很高的硬度和強度。其硬度為363～388HBW，抗拉強度σb為1 138～1 324MPa，伸長率δ為5%～10%，這類鋼具有良好的耐腐蝕性能。常見牌號有0Cr17Ni4Cu4Nb、0Cr17Ni7Al和0Cr15Ni7Mo2Al等。
3.不銹鋼的切削特點
不銹鋼的切削加工性能比45鋼差。若以45鋼的相對切削加工性Kr為1，則奧氏體不銹鋼的相對切削加工性Kr為0.4，鐵素體不銹鋼的Kr為0.48，馬氏體不銹鋼的Kr為0.55。其中以奧氏體和奧氏體-鐵素體雙相不銹鋼的切削加工性差，給切削加工帶來很大困難，其特點如下：
（1）切削加工硬化嚴重。以奧氏體和奧氏體 鐵素體不銹鋼的加工硬化現象為嚴重，硬化層的硬度比基體硬度高1.4～2.2倍，其抗拉強度σb為1 470～1 960MPa。這類不銹鋼塑性大（δ＞35%），塑性變形時晶格扭曲，故強化系數大，且奧氏體不穩定，在切削力作用下，部分奧氏體轉變為馬氏體。
（2）切削力大。不銹鋼的高溫強度和硬度高且韌性大，故在切削時所消耗的能量大，即切削抗力大。以奧氏體不銹鋼為例，在切削過程中溫度高達700℃時，其綜合力學性能高于一般結構鋼。加之其在切削過程中的塑性變形大、硬化現象嚴重，增大了切削力，所以不銹鋼的單位切削力為45鋼單位切削力的1.25倍。
（3）切削溫度高。由于不銹鋼在切削時的塑性變形大，切屑與刀具間的摩擦大，加之其熱導率僅為45鋼熱導率的1/3～1/4，散熱條件差，大量切削熱集中在切削區，在相同切削條件下，切削溫度比切削45鋼時高200℃。
（一）刀具分類
刀具常按加工方式和具體用途，分為車刀、孔加工刀具、銑刀、拉刀、螺紋刀具、齒輪刀具、自動線及數控機床刀具和鉸刀等幾大類型。
刀具還可以按其它方式進行分類，
如按所用材料分為高速鋼具、硬質合金刀具、具、立方氮化硼（CBN）刀具和金剛石刀具等；
按結構分為整體刀具、鑲片刀具、機夾刀具和復合刀具等；
按是否標準化分為標準刀具和非標準刀具等。
（二）常用刀具簡介
1車刀
車刀是金屬切削不使用簽名加工中應用廣的一種刀具。它可以在車床上加工外圓、端平面、螺紋、內孔，也可用于切槽和切斷等。車刀在結構上可分為整體車刀、焊接裝配式車刀和機械夾固刀片的車刀。機械夾固刀片的車刀又可分為機床車刀和可轉位車刀。機械夾固車刀的切削性能穩定，工人不必磨刀，所以在現代生產中應用越來越多。
2孔加工刀具
孔加工刀具一般可分為兩大類：
一類是從實體材料上加工出孔的刀具，常用的有麻花鉆、中心鉆和深孔鉆等；
另一類是對工件上已有孔進行再加工的刀具，常用的有擴孔鉆、鉸刀及鏜刀等。
3銑刀
銑刀是一種應用廣泛的多刃回轉刀具，其種類很多。按用途分有：
1）加工平面用的，如圓柱平面銑刀、端銑刀等；
2）加工溝槽用的，如立銑刀、T形刀和角度銑刀等；
3）加工成形表面用的，如凸半圓和凹半圓銑刀和加工其它復雜成形表面用的銑刀。銑削的生產率一般較高，加工表面粗糙度值較大。
4拉刀
拉刀是一種加工精度和切削效率都比較高的多齒刀具，廣泛應用于大批量生產中，可加工各種內、外表面。拉刀按所加工工件表面的不同，可分為各種內拉刀和外拉刀兩類。使用拉刀加工時，除了要根據工件材料選擇刀齒的前角、后角，根據工件加工表面的尺寸（如圓孔直徑）確定拉刀尺寸外，還需要確定兩個參數：
（1）齒升角af[即前后兩刀齒（或齒組）的半徑或高度之差]；
（2）齒距p[即相鄰兩刀齒之間的軸向距離]。
5螺紋刀具
螺紋可用切削法和滾壓法進行加工。
6齒輪刀具
齒輪刀具是用于加工齒輪齒形的刀具。按刀具的工作原理，齒輪分為成形齒輪刀具和展成齒輪刀具。常用的成形齒輪刀具有盤形齒輪銑刀和指形齒輪刀具等。常用的展成齒輪刀具有插齒刀、齒輪滾刀和剃齒刀等。選用齒輪滾刀和插齒刀時，應注意以下幾點：
（1）刀具基本參數（模數、齒形角、齒頂高系數等）應與被加工齒輪相同。
（2）刀具精度等級應與被加工齒輪要求的精度等級相當。
（3）刀具旋向應盡可能與被加工齒輪的旋向相同。滾切直齒輪時，一般用左旋齒刀。
7自動線與數控機床刀具
這類刀具的切削部分總的來說與一般刀具沒有多大區別不同情況，只是為了適應數控機床和自動線加工的特點，對它們提出了更高的要求。
數控刀具已形成三大系統：車削刀具系統，鉆削刀具系統和鏜銑刀具系統。
（三）常用刀具種類和應用
1.車刀
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一般使用之車刀尖型式有下列幾種：
(1)粗車刀：主要是用來切削大量且多余部份使工作物直徑接近需要的尺寸。粗車時表面光度不重要，因此車刀尖可研磨成尖銳的刀峰，但是刀峰通常要有微小的圓度以避免斷裂。
(2)精車刀：此刀刃可用油石礪光，以便車出非常圓滑的表面光度，一般來說精車刀之圓鼻比粗車刀大。
(3)圓鼻車刀：可適用許多不同型式的工作是屬于常用車刀，磨平頂面時可左右車削也可用來車削黃銅。此車刀也可在肩角上形成圓弧面，也可當精車刀來使用。
(4)切斷車刀：只用端部切削工作物，此車刀可用來切斷材料及車度溝槽。
(5)螺絲車刀(牙刀)：用于車削螺桿或螺帽，依螺紋的形式分60度，或55度V型牙刀，29度梯形牙刀、方形牙刀。
(6)搪孔車刀：用以車削鉆過或鑄出的孔。達至光制尺寸或真直孔面為目的。
(7)側面車刀或側車刀：用來車削工作物端面，右側車刀通常用在精車軸的未端，左側車則用來精車肩部的左側面。
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因工件之加工方式不同而采用不同的刀刃外形，一般可區分為：
(1)右手車刀：由右向左，車削工件外徑。
(2)左手車刀：由左向右，車削工件外徑。
(3)圓鼻車刀：刀刃為圓弧形，可以左右方向車削，適合圓角或曲面之車削。
(4)右側車刀：車削右側端面。
(5)左側車刀：車削左側端面。
(6)切斷刀：用于切斷或切槽。
(7)內孔車刀：用于車削內孔。
(8)外螺紋車刀：用于車削外螺紋。
(9)內螺紋車刀：用于車削內螺紋。
2.孔加工刀具
車刀品種和用處
一、車刀是運用廣的一種單刃刀具，也是學習、剖析各類刀具的基礎。 車刀用于各種車床上，加工外圓、內孔、端面、螺紋、車槽等。 車刀按結構可分為整體車刀、焊接車刀、機夾車刀、可轉位車刀和成型車刀。其中可轉位車刀的運用日益廣泛，在車刀中所占比例逐步添加。
二、硬質合金焊接車刀 所謂焊接式車刀，就是在碳剛刀桿上按刀具幾何視點的要求開出刀槽，用焊料將硬質合金刀片焊接在刀槽內，并按所選擇的幾何參數刃磨后運用的車刀。
三、機夾車刀 機夾車刀是選用普通刀片，用機械夾固的方法將刀片夾持在刀桿上運用的車刀。此類刀具有如下特點：
（1）刀片不通過高溫焊接，防止了因焊接而引起的刀片硬度下降、發生裂紋等缺點，進步了刀具的耐用度。
（2）由于刀具耐用度進步，運用時間較長，換刀時間縮短，進步了生產功率。
（3）刀桿可重復運用，既節省了鋼材又進步了刀片的利用率，刀片由制作廠家收回再制，進步了經濟效益，降低了刀具本錢。
（4）刀片重磨后，尺度會逐步變小，為了康復刀片的作業方位，往往在車刀結構上設有刀片的調整機構，以添加刀片的重磨次數。
（5）壓緊刀片所用的壓板端部，能夠起斷屑器效果。
四、可轉位車刀 可轉位車刀是運用可轉位刀片的機夾車刀。一條切削刃用鈍后可迅速轉位換成相鄰的新切削刃，即可持續作業，直到刀片上一切切削刃均已用鈍，刀片才作廢收回。替換新刀片后，車刀又可持續作業。
1．可轉位刀具的長處 與焊接車刀相比，可轉位車刀具有下述長處:
（1）刀具壽命高 由于刀片防止了由焊接和刃磨高溫引起的缺點,刀具幾何參數完全由刀片和刀桿槽確保，切削性能安穩，然后進步了刀具壽命。
（2）生產功率高 由于機床操作工人不再磨刀，可大大削減停機換刀等輔助時間。
（3）有利于推廣新技術、新工藝 可轉位刀有利于推廣運用涂層、陶瓷等新式刀具資料。
（4）有利于降低刀具本錢 由于刀桿運用壽命長，大大削減了刀桿的耗費和庫存量，簡化了刀具的管理作業，降低了刀具本錢。
2．可轉位車刀刀片的夾緊特點與要求
（1）定位精度高 刀片轉位或替換新刀片后，刀尖方位的改變應在工件精度允許的范圍內。
（2）刀片夾緊可靠 應確保刀片、刀墊、刀桿接觸面緊密貼合，經得起沖擊和振蕩，但夾緊力也不宜過大，應力分布應均勻，以免壓碎刀片。
（3）排屑流通刀片前面上蕞好無障礙，確保切屑排出流通，并簡略觀察。
（4）運用便利轉化刀刃和替換新刀片便利、迅速。對小尺度刀具結構要緊湊。 在滿意以上要求時，盡可能使結構簡略，制作和運用便利。 
五、成形車刀 成形車刀是加工回轉體成形外表的專用刀具，其刃形是依據工件廓形設計的，可用在各類車床上加工內外回轉體的成形外表。 用成形車刀加工零件時可一次構成零件外表，操作簡便、生產率高，加工后能到達公差等級IT8～IT10、粗糙度為10～5μm，并能確保較高的互換性。但成形車刀制作較復雜、本錢較高，刀刃作業長度較寬，故易引起振蕩。 成形車刀首要用在加工批量較大的中、小尺度帶成形外表的零件。
工欲善其事，必先利其器，為了在車床上做杰出的切削，正確地預備和運用刀具是很重要的作業。不同的作業需要不同形狀的車刀，切削不同的資料要求刀口具不同的刀角，車刀和作業物的方位和速度應有必定相對的關系，車刀自身也應具有足夠的硬度、強度并且耐磨、耐熱。因而，怎么選擇車刀資料，刀具視點之研磨都是重要的考慮因素。
車刀的品種和用處
刀具原料的改進和開展是今天金屬加工開展的重要課題之一，由于杰出的刀具資料能有用、迅速的完結切削作業，并堅持杰出的刀具壽命。一般常用車刀原料有下列幾種：
1高碳鋼： 高碳鋼車刀是由含碳量0.8%~1.5%之間的一種碳鋼，通過淬火硬化后運用，因切削中的沖突四很簡略回火軟化，被高速鋼等其它刀具所取代。一般僅合適于軟金屬資料之切削，常用者有SK1，SK2、、、、SK7等。
2 高速鋼： 高速鋼為一種鋼基合金俗稱白車刀，含碳量0.7~0.85%之碳鋼中參加W、Cr、V及Co等合金元素而成。例如18-4-4高速鋼資料中含有18%鎢、4%鉻以及4%釩的高速鋼。高速鋼車刀切削中發生的沖突熱可高達至6000C，合適轉速1000rpm以下及螺紋之車削，一般常用高速鋼車刀如SKH2、SKH4A、SKH5、SKH6、SKH9等。
3 非鑄鐵合金刀具： 此為鈷、鉻及鎢的合金，因切削加工很難，以鑄造成形制作，故又名超硬鑄合金，蕞具代表者為stellite，其刀具耐性及耐磨性及佳，在8200C溫度下其硬度仍不受影響，抗熱程度遠超出高速鋼，合適高速及較深之切削作業。
4燒結碳化刀具： 碳化刀具為粉未冶金的產品，碳化鎢刀具首要成分為50%~90%鎢，并參加鈦、鉬、鉭等以鈷粉作為結合劑，再經加熱燒結完結。碳化刀具的硬度較任何其它資料均高，有硬高碳鋼的三倍，適用于切削較硬金屬或石材，因其原料脆硬，故只能制成片狀，再焊于較具耐性之刀柄上，如此刀刃鈍化或崩裂時，能夠替換另一刀口或換新刀片，這種夠車刀稱為放棄式車刀。 
碳化刀具依國際標準(ISO)其切削性質的不同，分成P、M、K三類，并別離以藍、黃、紅三種色彩來標識： P類適于切削鋼材，有P01、P10、P20、P30、P40、P50六類，P01為高速精車刀，號碼小，耐磨性較高，P50為低速粗車刀，號碼大，耐性高，刀柄涂藍色以辨認之。 K類適于切削石材、鑄鐵等脆硬資料，有K01、K10、K20、K30、K40五類，K01為高速精車刀，K40為低速粗車刀，此類刀柄涂以紅色以辨認。 M類介于P類與K類之間，適于切削耐性較大的資料如不?袗?等，此類刀柄涂以黃色來辨認之。
5 陶瓷車刀： 陶瓷車刀是由氧化呂粉未，添加少量元素，再經由高溫燒結而成，其硬度、抗熱性、切削速度比碳化鎢高，可是由于質脆，故不適用于非連續或重車削，只合適高速精削。
6 鉆石刀具：作稿級外表加工時，可運用圓形或外表有刃緣的工業用鉆石來進行光制。可得到更為潤滑的外表，首要用來做銅合金或輕合金的精細車削，在車削時有必要運用高速度，蕞低需在60~100m/min，一般在200~300m/min。
7 氧化硼：立方晶氧化硼(CBN)是近年來推廣的資料，硬度與耐磨性僅次于鉆石，此刀具適用于加工堅固、耐磨的鐵族合金和鎳基合金、鈷基合金。
車刀形狀及運用情形
