南京硬质合金刀具制造诚信企业

1.概述

通常，人们把含铬量＞12%或含镍量＞8%的合金钢称为不锈钢。这种钢在大气中或在腐蚀性介质中具有一定的耐腐蚀能力，并在较高温度（＞450℃）下具有较高的强度。含铬量达16%～18%的钢，称为耐酸钢或耐酸不锈钢，通称为不锈钢。

含铬量达12%以上的钢在与氧化性介质接触时，由于电化学作用，表面形成一层富铬氧化膜，可保护金属内部不受腐蚀。但在非氧化性腐蚀介质中，不能形成坚固的钝化膜。为提高钢的耐腐蚀能力，通常选择增大铬的比例或添加可促进钝化的合金元素，如添加Ni、Mo、Mn、Cu、Nb、Ti、W和Co等。这些合金元素不仅提高了钢的抗腐蚀能力，同时改变了钢的内部***和物理力学性能。其在钢中的含量不同，对不锈钢性能产生的影响不同，有的有磁性，有的则无磁性，有的能够进行热处理，有的则不能进行热处理。

不锈钢被越来越广泛地应用于航空、航天、化工、石油、建筑以及食品机械行业中。其所含的合金元素对切削加工性能影响较大，文中主要对不锈钢的切削加工进行了分析。

2.不锈钢的分类及性能

（1）按不锈钢主要成分，分为以铬为主的铬不锈钢和以铬、镍为主的铬镍不锈钢两大类。

（2）按不锈钢金相***分类：①马氏体不锈钢。其含铬量为12%～18%，含碳量为0.1%～0.5%（有时达1%）。其硬度为170～217HBW，抗拉强度σb为540～1 079MPa，伸长率δ为10%～25%，热导率к为25.12W/（m·K）。常见的牌号有1Cr13、2Cr13、3Cr13、4Cr13、1Cr17Ni2、9Cr18、9Cr18MoV和30Cr13Mo等。马氏体不锈钢通过淬火，可获得较高的硬度、强度和耐磨性。然而，当钢中含碳量低于0.3%时，***不均匀，粘附性强，切削时易产生积屑瘤，且断屑困难，切削加工性较差。当含碳量达0.4%～0.5%时，切削加工性较好。②铁素体不锈钢。其含铬量为12%～13%。硬度为177～228HBW，抗拉强度σb为363～451MPa，伸长率δ为20%～22%，热导率к为16.7W/（m·K）。加热冷却时***稳定，不发生相变，所以不能进行热处理强化，只能靠变形强化，切削加工性相对较好。常见的牌号有0Cr13、0Cr17Ti、0Cr13Si4NbRe、1Cr17、1Cr17Ti、1Cr17Mo2Ti、1Cr28以及1Cr25Ti等。③奥氏体不锈钢。其含铬量为12%～25%，含镍量为7%～20%（或20%以上）。硬度为187～207HBW，抗拉强度σb为481～520MPa，伸长率δ为40%，热导率к为16.33W/（m·K）。典型牌号有1Cr18Ni9Ti，其他还有00Cr18Ni10、0Cr18Ni12Mo2Ti、0Cr18Ni18Mo2Cu2Ti、1Cr14Mn14Ni、2Cr13Mn9Ni4以及1Cr18Mn8Ni5N等。由于奥氏体不锈钢含有较多的镍或锰，加热时***不变，故淬火不能使其强化，可通过冷加工硬化来大幅度提高强度和硬度，其硬化程度为基体硬度的1.4～2.2倍，给下一次切削带来很大困难。其具有优良的力学性能和良好的耐腐蚀能力，无磁性。④奥氏体-铁素体双相不锈钢。与奥氏体不锈钢相似，仅在***中含有一定量铁素体，常见牌号有0Cr21Ni5Ti、1Cr21Ni5Ti、1Cr18Mn10Ni5Mo3N、0Cr17Mn13Mo2N、1Cr17Mn9Ni3Mo3Cu2N、Cr26Ni17Mo3CuSiN以及1Cr18Ni11Si4AlTi等。这类不锈钢有硬度极高的金属间化合物析出，强度比奥氏体不锈钢高,切削加工性能比奥氏体不锈钢更差。其硬度＜277HBW，抗拉强度σb为589～736MPa，伸长率δ为18%～30%。⑤沉淀硬化不锈钢。这类不锈钢因含有较高的铬、镍和极低的碳，还含有能起沉淀硬化作用的、铝、钛和钼等合金元素，其在回火时析出，产生沉淀硬化，具有很高的硬度和强度。其硬度为363～388HBW，抗拉强度σb为1 138～1 324MPa，伸长率δ为5%～10%，这类钢具有良好的耐腐蚀性能。常见牌号有0Cr17Ni4Cu4Nb、0Cr17Ni7Al和0Cr15Ni7Mo2Al等。

3.不锈钢的切削特点

不锈钢的切削加工性能比45钢差。若以45钢的相对切削加工性Kr为1，则奥氏体不锈钢的相对切削加工性Kr为0.4，铁素体不锈钢的Kr为0.48，马氏体不锈钢的Kr为0.55。其中以奥氏体和奥氏体-铁素体双相不锈钢的切削加工性差，给切削加工带来很大困难，其特点如下：

（1）切削加工硬化严重。以奥氏体和奥氏体 铁素体不锈钢的加工硬化现象为严重，硬化层的硬度比基体硬度高1.4～2.2倍，其抗拉强度σb为1 470～1 960MPa。这类不锈钢塑性大（δ＞35%），塑性变形时晶格扭曲，故强化系数大，且奥氏体不稳定，在切削力作用下，部分奥氏体转变为马氏体。

（2）切削力大。不锈钢的高温强度和硬度高且韧性大，故在切削时所消耗的能量大，即切削抗力大。以奥氏体不锈钢为例，在切削过程中温度高达700℃时，其综合力学性能高于一般结构钢。加之其在切削过程中的塑性变形大、硬化现象严重，增大了切削力，所以不锈钢的单位切削力为45钢单位切削力的1.25倍。

（3）切削温度高。由于不锈钢在切削时的塑性变形大，切屑与刀具间的摩擦大，加之其热导率仅为45钢热导率的1/3～1/4，散热条件差，大量切削热集中在切削区，在相同切削条件下，切削温度比切削45钢时高200℃。

在批量加工如图1所示的高温合金球形轴承内球面时，原编制工艺道路为：粗加工→去应力→精车内球面→内球面开安装槽→探伤→查验→油封。

为验证工艺，实验选用如图2所示高速钢尖刀（假定刀尖圆弧半径为零），前角为0o，刃倾角为0o，调整刀尖与车床主轴反转中心线等高，在新购精细数控车床上编程精车3件45钢制内球面φ19.15 0.0130 mm。

由于通用内径量具无法实施在线丈量内球面φ19.15 0.0130 mm，所以在车床上选用改制专用测具（见图3）检测，直径合格，经三坐标丈量机复检，直径合格，球面概括度差错为0.005mm（小于直径公役一半），合格。

但将零件材料改为高温合金GH605，刀具改为YW1硬质合金尖刀后，用与高速钢尖刀同样的切削条件试车3件，经三坐标查验全部不合格，原因是球面概括度差错为0.03～0.05mm，经仔细观察发现刀尖已磨损，且编程时没有选用刀尖圆弧半径补偿程序。为此，改用如图4所示SANDEVIK菱形可转位机夹硬质合金刀具VCMW070204加工，刀尖圆弧半径为rε=0.4mm，前角为0o，刃倾角为0o，调整刀尖与车床主轴中心线等高，选用刀尖圆弧半径补偿程序编程，加工了3件，经三坐标丈量查验，3件全部不合格，原因是球面概括度差错为0.015～0.02mm。至此，证明原工艺是不现实的。为了、经济批量加工，改用了如下工艺道路：粗加工→去应力→精车内球面→内球面开装配槽→用外球面形状研磨具研磨内球面达图样要求→探伤→查验→油封。工艺改进后已成功加工出一批合格产品。

2.精车内球面概括度超差问题

早在数控车床没有普及的时代，用成型车刀精车之后再研磨的工艺办法成功地加工出如图5所示的球面上色量规（其技术要求是：环规按塞规上色修合，上色面积100%）。现在数控车床替代了一般车床，数字程序替代了原来成型车刀，却没有加工出图1所示的零件。现剖析如下：

（1）精细球面加工工艺基础。精细球面能够看作是精细半圆（见图6）绕经过该半圆圆心的剖分线反转一周构成的反转体。

在一般车床上用圆弧构成型样板刀加工时（见图7），样板刀圆弧半径是所车球的半径，样板刀圆弧刃的圆心有必要准确调整到车床主轴反转轴线上，且圆弧刃地点平面与车床主轴反转中心线等高共面，才干车出精细圆球面。为了完成以上条件，照顾到加工对刀便利，通常调整圆弧样板切削刃安装高度，使圆弧刃地点平面与车床主轴反转轴线等高（共面），再经过车削丈量车出球面直径，确保圆弧切削刃圆心坐落车床主轴反转中心线上。

当圆弧刃地点平面与车床主轴反转中心线共面但圆弧刃圆心与车床反转中心间隔不为零时，车出的球面就不圆，而是椭球（见图8）。

当圆弧刃平面平行于车床主轴反转中心线，但高于或低于车床反转轴线（即不共面）时，只要直径大于所车球面的水平截面圆直径，与圆弧刃构成的圆位置重合时，才有或许车成圆球，但此刻所车球面直径已大于要求直径（见图9）。

当圆弧构成型切削刃或数控刀尖车出的轨道圆弧（以下简称母线圆弧）地点平面平行于车床主轴反转中心线，但高于或低于车床主轴反转中心线（以下简称车床轴线）时，即便母线圆弧半径很准确且其圆心位置也准确坐落包括车床轴线的铅垂面内，假定图样要求球面半径为R，母线圆弧地点平面与车床轴线间隔为H，则车出的球面半径为（R2 H2）0.5mm，若为了确保球面半径R持续进刀，则车成椭球（见图10）。

总归，有必要确保母线圆弧半径和母线圆弧圆心准确调整到车床轴线上，且母线圆弧与车床轴线等高共面，才干车出预订半径的精细圆球，三者缺一不可。

（2）数控车床加工精细内球面。首要调整车刀安装高度使刀尖与数控车床轴线等高，当运用刀尖圆弧半径为零（假定理想刀尖）的车刀编程时，使刀尖走过的圆弧轨道半径等于球面半径；当运用刀尖圆弧半径不等于零的圆弧刀尖车刀加工时，运用刀尖圆弧半径补偿程序编程。对不具备刀尖圆弧半径主动补偿功用的经济型数控车床，假定图样要求球面半径为R，刀尖圆弧半径为rε，可选用刀尖圆弧圆心轨道编程，刀尖圆弧圆心编程半径为（R－rε）。这样切削球面时，圆弧切削刃逐点参加切削，母线圆弧半径R相当于半径为（R－rε）的圆等距rε后得出的（见图11）。

当刀尖与数控车床轴线不等高时，假如按母线圆弧圆心和车床轴线坐落同一铅垂面准则进刀，在不考虑其他原因的状况下车出的球面直径差错由公式（1）核算：

ΔR=(R2 H2)0.5－R （1）

式中，R为所车球面半径，H为刀尖走过的母线圆弧平面高于或低于车床轴线的间隔。当R=19.15÷2＝9.575（mm），ΔR=0.013÷2=0.006 5（mm）。由公式（1）核算出H=0.35mm。也就是说，当刀尖高于或低于车床轴线0.35mm时，车出的球面就超出公役带。在批量生产高温合金零件时，遍及运用可转位不重磨机夹刀片，经查阅SANDEVIK刀具手册，精度等级为M的刀片厚度公役为±0.13mm，假定地一次将切削刃调整到与车床轴线等高，那么，当替换刀片时，如不调整刀尖高度，坏的状况是刀尖与车床轴线间隔为0.26mm，其小于0.35mm，可见独自由刀尖高度引起的球面差错不会超出公役带。

当刀尖高度与车床轴线等高时，在不考虑机床进给空隙影响时，刀尖圆弧半径差错是影响球面加工的直接要素。肯定的尖刀是不存在的，假定刀尖圆弧半径为零的车刀耐用度很低，不适合批量加工高温合金零件，选用刀尖圆弧半径补偿程序编程时，有必要输入刀尖圆弧半径数值，经查阅SANDEVIK刀具手册，仿形加工用圆弧切削刀具刀尖圆弧直径2rε公役为±0.02mm。而SANDEVIK刀片VCMW070204，刀尖圆弧半径为rε=0.4mm，没有给出公役，查国标GB2078—87，刀片VCMW070204刀尖圆弧半径为rε=0.4±0.10mm，数控系统主动将理想刀尖圆弧半径补偿到母线圆弧加工中，刀尖圆弧半径差错以1﹕1倍率影响到加工球面半径差错。经过作图与理论核算，能够算出，在图1所示轴向长度14mm范围内，包括在公役为0.006 5mm圆度公役带内理想圆弧半径为R=9.575±0.013 9mm，当不考虑其他要素影响，按刀尖圆弧圆心R=（9.575－0.4）mm编程时，刀尖圆弧半径有必要控制在rε=0.4±0.013 9mm。由此可推理，尖刀加工，刀尖磨损后刀尖圆角半径有必要是rε≤0.013 9mm才有或许车出符合公役要求的内球面，当刀尖磨损至rε＞0.013 9mm时，将车出Z向偏长的椭圆形球面；假如运用圆弧刀尖刀具加工，刀具半径有必要控制在rε=0.4±0.013 9mm，而刀片VCMW070204的刀尖rε=0.4±0.10mm，不符合球面的精度加工要求。可见，独自由刀尖圆弧半径引起的球面加工直径差错已超出球形轴承内球面φ19.15 0.0130 mm的加工要求，假如运用刀片VCMW070204加工，有必要精修刀尖圆弧半径精度，使得rε＜0.013 9mm。

（3）进给丝杠螺母副空隙对加工球面的影响。现代数控车床遍及选用滚珠丝杠螺母副作为伺服进给执行元件，尽管滚珠丝杠螺母副进行了预紧，在受载及运转中不可避免会发生回程空隙。在编程时有必要引起注意，避免回程空隙引起形位差错。在加工图4所示零件时，能够选用一段程序从A点车到C点，但车刀在经过B点时，X轴进给由正向转换为反向，反向脉冲使丝杠反转，消除空隙所需的反转没有使车刀得到应有的X反向进给，形成AB段与BC段形状不对称（见图12），形成球面不圆。当回程空隙超越0.065mm时，车出的球面就超出

公役带。因此，当车削精细球面时，假如车床回程空隙超越零件公役1/3，有必要编两段程序，一段从A到B，另一段从C到B。这样避免了图12所示形状差错，但会发生如图13所示由Z轴进给反向形成的形状差错，尽管左右是对称的，但晦气于球形研磨东西定心。

为此，在编程时选用积极补偿的办法，使圆弧AB段、CB段Z向各少进给0.005mm（沿X向少进给0.000 001 3mm），即便AB、CB两端圆弧在B点相交，B点不再是圆的象限点，而是脱离象限点的圆上点，精车后椭球形状如图14所示。

一、阀门的挑选及设置部位：

（一）给水管道上运用的阀门，一般按下列准则挑选：

1、管径不大于50mm时，宜选用截止阀，管径大于50mm时选用闸阀、蝶阀

2、需调理流量、水压时宜选用调理阀、截止阀

3、要求水流阻力小的部位（如水泵吸水管上），宜选用闸板阀

4、水流需双向活动的管段上应选用闸阀、蝶阀，不得运用截止阀

5、设备空间小的部位宜选用蝶阀、球阀

6、在常常启闭的管段上，宜选用截止阀

7、口径较大的水泵出水管上宜选用多功能阀

（二）给水管道上的下列部位应设置阀门：

1、居住小区给水管道从市政给水管道的引进管段上

2、居住小区室外环状管网的节点处，应按分隔要求设置。环状管段过长时，宜设置分段阀门

3、从居住小区给水干管上接出的支管起端或接户管起端

4、管、水表和各分支立管（立管底部、笔直环形管网立管的上、下端部）

5、环状管网的分干管、贯通枝状管网的连接收

6、室内给水管道向住户、公用卫生间等接出的配水管起端，配水支管上配水点在3个及3个以上时设置

7、水泵的出水管，自灌式水泵的吸水泵

8、水箱的进、出水管、泄水管

9、设备（如加热器、冷却塔等）的进水补水管

10、卫生器具（如大、小便器、洗脸盆、淋浴器等）的配水管

11、某些附件，如主动排气阀、泄压阀、水锤消除器、压力表、洒水栓等前、减压阀与倒流避免器的前后等

12、给水管网的蕞低处宜设置泄水阀

（三）止回阀一般应按其设备部位、阀前水压、封闭后的密闭功能要求和封闭时引发的水锤大小等因素来挑选

1、阀前水压小时，宜选用旋启式、球式和梭式止回阀

2、封闭后的密闭功能要求紧密时，宜选用有封闭弹簧的止回阀

3、要求削弱封闭水锤时，宜选用速闭消声止回阀或有阻尼设备的缓闭止回阀

4、止回阀的阀掰或阀芯，应能在重力或弹簧力作用下自行封闭

（四）给水管道的下列管段上应设置止回阀：

引进管上；密闭的水加热器或用水设备的进水管上；水泵出水管上；进出水管合用一条管道的水箱、水塔、高地水池的出水管段上。

注：装有管道倒流避免器的管段，不需在装止回阀。

(五)给水管道的下列部位应设置排气设备：

1、间歇性运用的给水管网，其管网末端和蕞高点应设置主动排气阀

2、给水管网有显着崎岖积累空气的管段，已在该段的峰点设主动排气阀或手动阀门排气

3、气压给水设备，当选用主动卜气式气压水罐时，其配水管网的蕞高点应设主动排气阀

二、各种阀门的优缺陷：

1、闸阀：闸阀是指封闭件（闸板）沿通道轴线的笔直方向移动的阀门，在管路上首要作为堵截介质用，即全开或全关运用。一般，闸阀不可作为调理流量运用。它能够适用低温压也能够适用于高温高压，并可依据阀门的不同原料。但闸阀一般不用于运送泥浆等介质的管路中

优点：

①流体阻力小；

②启、闭所需力矩较小；

③能够运用在介质向两方向活动的环网管路上，也就是说介质的流向不受约束；

④全开时，密封面受作业介质的冲蚀比截止阀小；

⑤形体结构比较简单，制作工艺性较好；

⑥结构长度比较短。

缺陷：

①外形尺寸和敞开高度较大，所需设备的空间亦较大；

②在启闭过程中，密封面人相对冲突，摩损较大，乃至要在高温时容易引起擦伤现象；

③一般闸阀都有两个密封面，给给加工、研磨和维修增加了一些困难；

④启闭时刻长。

2、蝶阀：蝶阀是用圆盘式启闭件往复回转90°左右来敞开、封闭和调理流体通道的一种阀门。

①结构简单，体积小，重量轻，耗材省，别用于大口径阀门中；

②启闭敏捷，流阻小；

③可用于带悬浮固体颗粒的介质，依据密封面的强度也可用于粉状和颗粒状介质。可适用于通风除尘管路的双向启闭及调理，广泛用于冶金、轻工、电力、石油化工体系的煤气管道及水道等。

①流量调理规模不大，当敞开达30%时，流量就将进95%以上；

②因为蝶阀的结构和密封资料的约束，不宜用于高温、高压的管路体系中。一般作业温度在300℃以下，PN40以下；

③密封功能相对于球阀、截止阀较差，故用于密封要求不是很高的当地。

3、球阀：是由旋塞阀演化而来，它的启闭件是一个球体，利用球体绕阀杆的轴线旋转90°完成敞开和封闭的意图。球阀在管道上首要用于堵截、分配和改动介质活动方向，规划成V形开口的球阀还具有良好的流量调理功能。

①具有蕞低的流阻（实践为0）；

②因在作业时不会卡住（在无润滑剂时），故能牢靠地应用于腐蚀性介质和低沸点液体中；

③在较大的压力和温度规模内，能完成完全密封；

④可完成快速启闭，某些结构的启闭时刻仅为0.05~0.1s，以确保能用于试验台的主动化体系中。快速启闭阀门时，操作无冲击；

⑤球形封闭件能在边界方位上主动***；

铰孔加工

1 孔径增大、差错大

依据具体情况恰当减小铰刀外径；下降切削速度；恰当调整进给量或削减加工余量；恰当减小主偏角；校直或报废曲折的不能用的铰刀；用油石细心修整到合格；操控摆差在允许的范围内；挑选冷却性能较好的切削液；安装铰刀前必须将铰刀锥柄及机床主轴锥孔内部油污擦净，锥面有磕碰处用油石修光；修磨铰刀扁尾；调整或替换主轴轴承；重新调整浮动卡头，并调整同轴度。

2 孔径缩小

替换铰刀外径尺度；恰当进步切削速度；恰当下降进给量；恰当增大主偏角；挑选润滑性能好的油性切削液；定时互换铰刀，正确刃磨铰刀切削部分；规划铰刀尺度时，应考虑上述因素，或依据实际情况取值；作试验性切削，取适宜余量，将铰刀磨尖利。

3 铰出的内孔不圆

刚性缺乏的铰刀可选用不等分齿距的铰刀，铰刀的安装应选用刚性联接，增大主偏角；选用合格铰刀，操控预加工工序的孔方位公差；选用不等齿距铰刀，选用较长、较精细的导向套；选用合格毛坯；选用等齿距铰刀铰削较精细的孔时，应对机床主轴空隙进行调整，导向套的合作空隙应要求较高；选用恰当的夹紧方法，减小夹紧力。

4 孔的内表面有明显的棱面

减小铰孔余量；减小切削部分后角；修磨刃带宽度；挑选合格毛坯；调整机床主轴。

5 内孔表面粗糙度值高

下降切削速度；依据加工资料挑选切削液；恰当减小主偏角，正确刃磨铰刀刃口；恰当减小铰孔余量；进步铰孔前底孔方位精度与质量或添加铰孔余量；选用合格铰刀；修磨刃带宽度；依据具体情况削减铰刀齿数，加大容屑槽空间或选用带刃倾角的铰刀，使排屑顺利；定时替换铰刀，刃磨时把磨削区磨去；铰刀在刃磨、运用及运送过程中，应采纳保护措施，防止碰伤。

6 铰刀的运用寿命低

依据加工资料挑选铰刀资料，可选用硬质合金铰刀或涂层铰刀；严格操控刃磨切削用量，防止稍伤；常常依据加工资料正确挑选切削液；常常清除切屑槽内的切屑，用足够压力的切削液，通过精磨或研磨到达要求。

7 铰出的孔方位精度超差

定时替换导向套；加长导向套，进步导向套与铰刀空隙的合作精度；及时修理机床、调整主轴轴承空隙。

8 铰刀刀齿崩刃

修正预加工的孔径尺度；下降资料硬度或改用负前角铰刀或硬质合金铰刀；操控摆差在合格范围内；加大主偏角；注意及时清除切屑或选用带刃倾角铰刀；注意刃磨质量。

9 铰刀柄部折断

修正预加工的孔径尺度；修正余量分配，合理挑选切削用量；削减铰刀齿数，加大容屑空间或将刀齿空隙磨去一齿。

10 铰孔后的孔中心线不直

添加扩孔或镗孔工序校正孔；减小主偏角；调整适宜的铰刀；调换有导向部分或加长切削部分的铰刀。