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ステンレス鋼旋削用のいくつかのパラメータ設計

キーワード:ステンレス鋼の旋削方法、工具材料、工具パラメータ、切削量、コーティング工具

KangDingステンレス鋼旋削で
現在適用されているステンレス鋼は、その組織状態によって主にマルテンサイト系ステンレス鋼、フェライト系ステンレス鋼、オーステナイト系ステンレス鋼に分けられる。 11.7%を超えるクロムまたは8%を超えるニッケルを含有する合金鋼は、しばしばステンレス鋼と呼ばれる。 合金鋼グレードにさらに金属元素(CrおよびNi)を添加すると、合金の物理的および化学的性質が変化する。 空気中でも酸性溶液中でも耐食性が向上するのは酸化錆の影響を受けにくく、高温(> 450℃)で高い強度を発揮します。 したがって、それは航空、航空宇宙、化学、石油、建設および食品産業ならびに日常生活において広く使用されている。

1.ステンレス鋼の主な切削特性
(1)大きな切削力

それらの中で、オーステナイト系ステンレス鋼が特に顕著である。 この材料の硬度は高くはないが、グレード1Cr18Ni9Tiが例として取られ、その硬度は≦187HBWであるが、可塑性は非常に良好である(破壊後の伸びδ= 40%、断面積の減少Ψ= 60%)。 そのため、切削加工中の塑性変形が大きく、切削力が大きくなる。 切削パラメータが同じ場合、オーステナイト系ステンレス鋼のエネルギー消費量は低炭素鋼のそれより約50%高くなります。

(2)マシニングマシニング焼入れ

ステンレス鋼では、オーステナイト系およびオーステナイト系フェライト系ステンレス鋼の加工硬化現象が最も顕著である。 それらは塑性的に大きく、塑性変形すると格子は強くねじれます。 同時に、オーステナイトは安定性が低く、いくつかのオーステナイトは切削力の作用下でマルテンサイトに変態する。 さらに、化合物不純物は、切断熱の作用下で分解および分散して分散し易く、その結果、切断工程において硬化層が生じる。 これらすべてが加工硬化現象をより明白にします。
(3)ツールが粘着して磨耗しやすい
ステンレス鋼材料は切削加工中に高温を生じ、工具材料との親和性が高い。
  それは道具と材料を結合させそして拡散させ、そして道具の付着と摩耗を引き起こしそして道具の耐用年数を減少させる「ナイフ腫瘍」を形成することを容易にする。

(4)切削部の局所温度が高い

この種の材料は大きな切断力を必要とし、分離および切断によって消費される電力も大きくなり、その結果、より多くの切断熱が生じる。 工具に伝達される熱は20%に達する可能性がありますが、炭素鋼を加工する場合はわずか9%です。 同時に、ステンレス鋼の熱伝導率は良くありません(ステンレス鋼の熱伝導率は炭素鋼のそれの約1/3です)。 大量の切断熱が切断ゾーンとブレードとチップとの接触部の間の界面に集中するので、切断ゾーンの局所的な温度は高い。

工具材料の選択
上記ステンレス鋼の切削特性によれば、工具材料には良好な耐熱性、高い耐摩耗性、およびステンレス鋼との親和性が小さいことが要求される。 現在使用されている工具材料は、超硬合金、高速度鋼および被覆工具です。



YG超硬工具  高速度鋼切削工具  コーティング工具

(1)超硬工具
一般的に、YGベースの超硬加工工具は、ほとんどの難削材に適しています。 特に1Cr18Ni9Tiオーステナイト系ステンレス鋼を加工する場合は、YTタイプの硬合金を使用しないことが最善です。YTタイプの硬合金は絶対に避けなければなりません。 ステンレス鋼中のチタン(Ti)とYT基超硬合金中のTiは親和性を有するので、切削は合金中のTiを除去する傾向があり、それが工具摩耗を激しくさせる。 YG超硬合金は、良好な靭性、高い耐摩耗性および硬度を有する。 ステンレス鋼材の加工に適しています。 それは切断をより軽くするためにより大きな前面角を採用することができる。 熱伝導率も良好です。 同時に、チップとツールは接着するのが簡単ではありません。

(2)高速度鋼工具

工作物の形状、大きさおよび構造が超硬合金カッターを使用するのに不都合であるとき、または超硬合金カッターは損傷しやすい。 高性能の高速度鋼工具が必要です。 通常の高速度鋼(W18Cr4Vなど)は工具寿命が非常に短く、要件を満たしていません。
新しい高速度鋼切削工具を使用することができます。コバルト含有高速度鋼(W 2 Mo 9 Cr 4 Vc 0 8)、アルミニウム含有超硬高速度鋼(W 6 Mo 5 Cr 4 V 2 Al)、窒素含有高速度鋼(W 12 Mo 3 Cr 4 V 3 N)など。

(3)新工具材料コーティング工具

化学蒸着(CVD)または物理蒸着(PVD)方法が使用される。 超硬合金または他の材料工具内に、耐摩耗性の高い不溶性金属(または非金属)化合物の薄層を実質的に被覆することによって得られる工具材料。 被覆工具の被覆はチップと工具との間の直接接触を防ぎ、摩擦を減らしそして種々の機械的熱応力を減らす。 被覆工具を使用すると、切削時間を短縮し、コストを削減し、工具交換の回数を減らし、加工精度を向上させ、工具寿命を延ばすことができます。 被覆工具は切削油剤の使用を削減または排除します。

工具パラメータの決定

プロップパラメータの合理的な選択は、工具寿命とワーク品質を向上させるために非常に重要です。ナイフが十分な強度を持ち、刃先を避けようと努力することを確実にするという前提の下で、より大きいすくい角が使用されるべきであり、それは切削力および切削温度を低下させるだけでなく、焼入れ深さも減少させる。様々なステンレス鋼の旋削の正面角は一般に12°-13°です。十分な工具を確保することを前提に、より大きな逃げ角を選択する必要があります。一般的に10°-20°かかります。主切れ刃にネガティブ面取りを使用してヘッドを強化し、工具の耐摩耗性を向上させることも可能です。ステンレス鋼の靭性と塑性のために、切削中にチップを破壊することは困難です。強制変形の方法は主にすくい面上のチップブレーカのパラメータと切削量を合理的に選択することである。切削量の合理的な選択に基づいて、我々は一般的にダブルエッジ傾斜プラス外部傾斜チップフルートの方法を採用しています。外側旋削工具は両刃の角度を研削してチップ表面を面形状にする。外側の斜めの弧状のチップフルートはカッターのナイフ上で鋭利にされているので、チップはガイドフルートに沿ってパゴダ状のコイルまたは短い螺旋状のコイルに曲がっている。ステンレス鋼を加工するとき、カッターへの切りくずの接着は強く、そして積み重ねられたエッジは起こりそうです。したがって、切削抵抗を減らすために、工具の前後面と刃先の表面粗さを小さくする必要があります。切削粘着力を減らし、工具寿命を延ばします。

切削量
(1)切削速度v
合理的な工具寿命を確保するために、切削速度を遅くすることができます。 一般的に、ステンレス鋼を切断するときの切断速度は通常の炭素鋼の40%-60%になります。
(2)送り速度f
機械加工された表面の品質を向上させるためには、送りにもっと小さな値を使用することが賢明です。
(3)切込み量AP
(4)一般に、荒加工用にはap = 2〜5mm、仕上げ用にはap = 0/2〜0.5mmが選択できます。

ステンレス鋼の切削加工量

v/m.min f/mm.r Ap/mm ツール
切り抜き外側円 40-120 0.1-0.5 0.2-1 コーティング工具
退屈な穴 40-100 0.1-0.5 0.1-0.4 コーティング工具
断つ 40-100 0.1-0.25   コーティング工具
ねじ山 20-50   0.1-1 コーティング工具
ドリル穴 12-20 0.1-0.25   高速度鋼切削工具
リーマ加工 8-18 0.1-0.4 0.1-1 高速度鋼切削工具
ヒンジ穴 2.5-5 0.1-0.2 0.1-1 高速度鋼切削工具
ステンレス鋼切削液

5、切削液
ステンレス鋼の被削性が悪く、切削領域が高温であるため、切削液には高い冷却性能、潤滑性能、浸透性が求められます。 冷却効果を高めるために、高圧スプレーまたはオイルミスト冷却を採用することができる。
一般的に使用される切削液は次のとおりです。
(1)硫化油:確かな冷却性能と潤滑性能を持ち、豊富な資源と低コストを持っています。
(2)四塩化炭素+鉱物油またはその他の油:
鉱物油または他の油への四塩化炭素の添加は、特にステンレス鋼材料の仕上げにより、切削液の浸透性を大きく改善する。

6.例

CNC旋盤では粗い1Cr18Ni9Tiステンレス鋼シャフト部品(直径60mm)。 コーテッドカッターでは、切削速度n = 800r / minバッキングナイフ量ap = 0.7-1mm、送り量f = 0.2-0.3mm / r、切削は軽く、切りくずは良好です。 工具の磨耗が少なく、1つの刃を4時間以上連続して加工できるため、工具交換の時間が節約できます。 同時に、私は荒加工に完成車の中古ブレードを使用します。これは工具のコストを節約し、同じ効果を達成するためにブレードを二次使用することによってエネルギーを節約することができます。

結論
上記に基づいて、ステンレス鋼材の旋削加工の基本原理は次のとおりです。
工具材料は、強靭で高強度の超硬工具または被覆工具でできています。 ツールのパラメータはできるだけ合理的で、ツールをできるだけ鋭くする必要があります。 切りくずを丸めたり壊したりするのは簡単で、切削量は適切で、切削液の供給量は十分でなければなりません。 適切な対策を可能な限り使用する必要があります。 被覆工具を使用するときは、回転要素を使用するのが妥当です。 複数回の試行を通して、被覆工具のバッチ処理はさらに良くなり、普通の旋盤の処理効率は以前よりも5倍以上高くなります。
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