引言

　　在壓縮機(jī)的生產(chǎn)過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)接觸到一些難加工的材料，如制造壓縮機(jī)葉輪的材料有一種含有Cr、Ni、Mo等合金元素的高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼，這種鋼材一經(jīng)調(diào)質(zhì)處理達(dá)到一定的硬度時(shí)，很難車(chē)削。欽合金葉輪因?yàn)闅J合金元素的存在給車(chē)削帶來(lái)諸多麻煩，大型硬齒面齒輪，滲碳淬火的過(guò)程會(huì)造成一些需要加工的表面過(guò)硬而難以車(chē)削加工;還有一些運(yùn)輸機(jī)械常用紫銅等純金屬制造的套類(lèi)零件也給車(chē)削帶來(lái)相當(dāng)大的麻煩。為了解決這些難加工材料的車(chē)削加工問(wèn)題，需要對(duì)難加工材料的特性有足夠的了解，然后采取有針對(duì)性的措施才能予以解決。

　　1 難加工材料的加工特點(diǎn)

　　何謂難加工材料

　　難加工材料的切削特點(diǎn)

　　所謂難加工材料，主要是指切削加工性能差的材料。金屬材料切削加工性的好壞，主要是從切削時(shí)的刀具耐用度、已加工表面的質(zhì)量及切屑形成和排除的難易程度3個(gè)方面來(lái)衡量。只要上述這3個(gè)方面有一項(xiàng)明顯的差，就可認(rèn)為是難加工材料。常見(jiàn)的難加工材料有高強(qiáng)度鋼、不銹鋼、高溫合金、欽合金、高錳鋼和純金屬(如紫銅)等。

　　車(chē)削溫度：在切削難加工材料時(shí)，切削溫度一般都比較高，主要原因有以下兩方面。

　　導(dǎo)熱系數(shù)低：難加工材料的導(dǎo)熱系數(shù)一般都比較低(純金屬紫銅等除外)，在切削時(shí)切削熱不易傳散，而且易集中在刀尖處。

　　熱強(qiáng)度高：如鎳基合金等高溫合金在500一800℃時(shí)抗拉強(qiáng)度達(dá)到最高值。因此在車(chē)削這類(lèi)合金時(shí)，車(chē)刀的車(chē)削速度不宜過(guò)高，一般不宜超過(guò)10m/min，否則刀具切人工件的切削阻力將會(huì)增大。

　　切削變形系數(shù)和加工硬化：難加工材料中的高溫合金和不銹鋼等，這些材料的變形系數(shù)都比較大。在較小的切削速度開(kāi)始，變形系數(shù)就隨著車(chē)削速度的增大而增大，在切削速度大約達(dá)到6m/min的情況下，切屑的變形系數(shù)將達(dá)到最大值。由于車(chē)削過(guò)程中形成切屑時(shí)的塑性變形，金屬產(chǎn)生硬化和強(qiáng)化，使切削阻力增大，刀具磨損加快，甚至產(chǎn)生崩刃。如高溫合金、高錳鋼和奧氏體不銹鋼奧氏體組織，其硬化的嚴(yán)重程度和深度都很大，要比45鋼大好幾倍。難加工材料由于硬化程度嚴(yán)重，切屑的溫度和硬度高，韌性好，以及切削溫度高(強(qiáng)韌切屑)，如果這樣的切屑流經(jīng)前刀面，就容易產(chǎn)生粘結(jié)和熔焊等粘刀現(xiàn)象，粘刀不利于切屑的排除，使容屑糟堵塞，容易造成打刀。粘刀還容易使刀具產(chǎn)生粘結(jié)磨損和崩刃。另外，強(qiáng)韌的切屑呈鋸齒形，容易損壞刀具刃口。

　　切削力：難加工材料一般強(qiáng)度較高，尤其是高溫強(qiáng)度要比一般鋼材大得多，再加上塑性變形大和加工硬化程度嚴(yán)重，因此車(chē)削難加工材料的切削力一般都比車(chē)削普通碳鋼時(shí)大得多。

　　磨損限度與耐用度：由于難加工材料的溫度高、熱強(qiáng)度高、塑性大、切削溫度高和加工硬化嚴(yán)重，有些材料還有較強(qiáng)的化學(xué)親和力和粘刀現(xiàn)象，所以車(chē)刀的磨損速度也較快。車(chē)削硬化現(xiàn)象嚴(yán)重的材料，車(chē)刀后刀面的磨損限度值不宜過(guò)大。硬質(zhì)合金車(chē)刀粗車(chē)時(shí)的磨損限度為0.9～1.0mm ，精車(chē)為0.4～0.6mm 。難加工材料的刀具耐用度對(duì)于不銹鋼而言為90～150min。對(duì)高溫合金和欽合金等材料來(lái)說(shuō)，刀具的耐用度時(shí)間還要短。車(chē)刀的耐用度與選擇合理的車(chē)削速度和車(chē)刀材料及車(chē)刀類(lèi)型都有一定的關(guān)系。

　　2 車(chē)削時(shí)應(yīng)采取的措施

　　選擇刀具材料

　　選擇合理的車(chē)刀幾何參數(shù)

　　選用合適的切削液

　　選擇合理的車(chē)削用量

　　車(chē)削難加工材料，應(yīng)根據(jù)材料的特性來(lái)選擇合理的切削性能好的刀具材料。如對(duì)于高溫狀態(tài)下硬度較高的材料的車(chē)削應(yīng)選擇硬度和高溫硬度均較好的含鉆高速鋼以及鎢鉆類(lèi)及鎢鉆欽類(lèi)通用硬質(zhì)合金。對(duì)于欽合金材料及含欽不銹鋼材料的車(chē)削應(yīng)避開(kāi)對(duì)鎢鉆欽類(lèi)硬質(zhì)合金的使用。

　　如對(duì)硬度低、塑性好的材料應(yīng)采用較大的前角和后角;對(duì)于高溫合金材料應(yīng)采用較大的刃傾角。

　　用高速鋼車(chē)削高溫合金一般選用水溶性切削液;用硬質(zhì)合金車(chē)刀車(chē)削時(shí)則應(yīng)選用油類(lèi)極壓切削液，如極壓乳化液、硫化乳化油、氯化煤油等均可作為難加工材料的切削液。

　　車(chē)削速度的選擇主要受刀具耐用度的限制，而刀具耐用度又取決于刀具的磨損情況。總的來(lái)說(shuō)，由于難加工材料的切削抗力大、車(chē)削時(shí)溫度易升高和熱強(qiáng)度高等特點(diǎn)。車(chē)削速度、進(jìn)給量和走刀量等切削用量的值都應(yīng)比車(chē)削普通鋼材適當(dāng)減小。

　　3 幾種難加工材料的車(chē)削加工

　　高錳奧氏體鋼的車(chē)削

　　高強(qiáng)度鋼的車(chē)削

　　不銹鋼的車(chē)削

　　高溫合金的車(chē)削

　　鈦合金的車(chē)削

　　紫銅的車(chē)削

　　高錳奧氏體鋼的主要難加工特點(diǎn)：加工硬化程度嚴(yán)重、導(dǎo)熱性差、切削溫度高、沖擊韌性高和延伸率較大。因此，切削這類(lèi)材料應(yīng)采用強(qiáng)度和韌性均較好的硬質(zhì)合金。刀具的前角一般較小(-5°～5°);后角應(yīng)大些，一般為12°～18°;主偏角為45°～60°;刃傾角一般在-5°左右。為了降低硬化程度，刃口應(yīng)磨得鋒利些，車(chē)削速度一般在20m/min左右。

　　車(chē)削高強(qiáng)度鋼，由于切削力大，容易引起硬質(zhì)合金刀齒的崩刃，一般多采用YT14、YG6等牌號(hào)的硬質(zhì)合金。刀具的前角一般在-5°～20°;刃傾角為～10°左右為宜;主偏角為45°～60°，車(chē)削速度為30～45m/min，并隨工件材料硬度的提高，車(chē)削速度應(yīng)降低，最低車(chē)削速度在10m/min左右為宜;進(jìn)給量在0.5～1mm/r為宜。

　　由于不銹鋼塑性好且加工硬化嚴(yán)重，車(chē)削時(shí)沖擊和振動(dòng)較嚴(yán)重，切屑不易卷曲和折斷。因此，要求機(jī)床、夾具和刀具系統(tǒng)的剛性要好。用硬質(zhì)合金車(chē)刀，應(yīng)采用YG類(lèi)通用性硬質(zhì)合金。硬質(zhì)合金車(chē)刀的前角為5°～10°，前角上可磨出圓弧卷屑槽，前角還可以適當(dāng)加大，但刀刃上應(yīng)留有0.05～0.20mm的刃帶;后角應(yīng)在5°一10°為宜;還應(yīng)該采用60°的主偏角和5°～10°的刃傾角。采用硬質(zhì)合金刀具的切削速度為100～150m/min，進(jìn)給速度為30～100mm/min。

　　高溫合金切削的主要特點(diǎn)：硬化嚴(yán)重、容易粘刀、導(dǎo)熱性差和高溫強(qiáng)度高。因此應(yīng)該選擇耐高溫、高溫硬度高和高溫強(qiáng)度高的硬質(zhì)合金刀具。刀刃要鋒利，后角要大些并用正前角，并有一定的刃傾角，以利于切屑的排出。車(chē)削速度不宜太高，一般在20～50m/min，進(jìn)給量在0.3～0.5mm/r為宜。

　　鈦合金切削的主要特點(diǎn)：鈦合金主要的化學(xué)成分是金屬鈦，在切削過(guò)程中與碳化鈦的親和力強(qiáng)，易產(chǎn)生粘結(jié)，導(dǎo)熱性差，其他特點(diǎn)與不銹鋼比較接近。應(yīng)當(dāng)選用鎢鉆類(lèi)硬質(zhì)合金車(chē)刀車(chē)削，車(chē)刀前角要小，一般為0°～5°，后角為4°～10°，主偏角為45°～75°，刀尖圓弧半徑為0.5～1mm ，切削速度為15～55m/min，切削時(shí)應(yīng)大量使用切削液，最好是采用極壓乳化液。

　　車(chē)削紫銅的車(chē)刀，其材料以高速鋼為主，也可以采用鎢鉆類(lèi)硬質(zhì)合金。紫銅塑性大、切削變形大、易粘刀，因此車(chē)刀的刃口一定要鋒利，前刀面最好為大圓弧卷屑槽，前后刀面表面粗糙度精度要高，高速鋼車(chē)刀前角要大，一般為20°～35°，后角為10°～25°，主偏角為45°～90°，副偏角也要大些，要用鎢鉆類(lèi)硬質(zhì)合金車(chē)刀前角應(yīng)略小些。選用的切削速度應(yīng)大，可在50～100m/min，若用硬質(zhì)合金車(chē)刀，切削速度可達(dá)200m/min，切削時(shí)可選用潤(rùn)滑性好的極壓乳化液，充分沖注，以提高表面粗糙度精度。