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540～1079MPa，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1138～1324MPa，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1470～1960MPa。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℃。刀具涂层技能知识大盘点，读懂成刀具达人！一、刀具涂层经过化学或物理的方法在刀具外表构成某种薄膜，使切削刀具取得尤秀的综合切削功能，从而满足高速切削加工的要求；自20世纪70年代初硬质涂层刀具面世以来，化学气相堆积(CVD)技能和物***相堆积(PVD)技能相继得到开展，为刀具功能的进步开创了历史的新篇章。涂层刀具与未涂层刀具比较，具有显着的优越性：它可大幅度进步切削刀具寿数；有用地进步切削加工效率；进步加工精度并显着进步被加工工件的外表质量；有用地削减刀具资料的消耗，下降加工成本；削减冷却液的使用，下降成本，利于环境保护。二、刀具涂层的特色1、选用涂层技能可在不下降刀具强度的条件下，大幅度地进步刀具外表硬度，现在所能到达的硬度已接近100GPa；2、随着涂层技能的飞速开展，薄膜的化学安稳性及高温抗痒化性更加出色，从而使高速切削加工成为或许。3、光滑薄膜具有良好的固相光滑功能，可有用地改善加工质量，也适合于干式切削加工；4、涂层技能作为刀具制作的终究工序，对刀具精度简直没有影响，并可进行重复涂层工艺。三、常用的涂层1、氮化钛涂层：氮化钛（TiN）是一种通用型PVD涂层，能够进步刀具硬度并具有较高的氧化温度。该涂层用于高速钢切削刀具或成形东西可取得很不错的加工效果。2、氮化铬涂层：CrN涂层良好的抗粘结性使其在简单发作积屑瘤的加工中成为手选涂层。涂覆了这种简直无形的涂层后，高速刚刀具或硬质合金刀具和成形东西的加工功能将会大大改善。3、金刚石涂层CVD：金刚石涂层可为非铁金属资料加工刀具提供蕞佳功能，是加工石墨、金属基复合资料(MMC)、高硅吕合金及许多其它高磨蚀资料的抱负涂层(留意：纯金刚石涂层刀具不能用于加工钢件，因为加工钢件时会发作很多切削热，并导致发作化学反响，使涂层与刀具之间的粘附层遭到***)。【金属加工微信，内容不错，值得重视】4、氮碳化钛涂层：氮碳化钛（TiCN）涂层中增加的碳元素可进步刀具硬度并取得更好的外表光滑性，是高速刚刀具的抱负涂层。5、氮铝钛或氮钛铝涂层(TiAlN/AlTiN)：TiAlN/AlTiN涂层中构成的氧化铝层能够有用进步刀具的高温加工寿数。主要用于干式或半干式切削加工的硬质合金刀具可选用该涂层。依据涂层中所含铝和钛的份额不同，AlTiN涂层可提供比TiAlN涂层更高的外表硬度，因此它是高速加工范畴又一个可行的涂层挑选。四、涂层技能及刀具涂层知识1、氮碳化钛(TiCN)：涂层比氮化钛(TiN)涂层具有更高的硬度。因为增加了含碳量，使TiCN涂层的硬度进步了33%，其硬度改变范围约为Hv3000——4000(取决于制作商）。2、CVD金刚石涂层：外表硬度高达Hv9000的CVD金刚石涂层在刀具上的应用已较为老练，与PVD涂层刀具比较，CVD金刚石涂层刀具的寿数进步了10——20倍。金刚石涂层刀具的高硬度，使得切削速度可比未涂层的刀具进步2——3倍，使CVD金刚氧化温度是指涂层开端分化时的温度值。氧化温度值越高，对在高温条件下的切削加工越有利。尽管TiAlN涂层的常温硬度也许低于TiCN涂层，但事实证明它在高温加工中要比TiCN有用得多。TiAlN涂层在高温下仍能保持其硬度的原因在于可在刀具与切屑之间构成数控微信号cncdar一层氧化铝，氧化铝层可将热量从刀具传入工件或切屑。与高速刚刀具比较，硬质合金刀具的切削速度一般更高，这就使TiAlN成为硬质合金刀具的手选涂层，硬质合金钻头和立铣刀一般选用这种PVDTiAlN涂层石涂层刀具成为有色金属和非金属资料切削加工的不错挑选。金属加工微信，内容不错，值得重视。3、刀具外表的硬质薄膜对资料有如下要求：①硬度高、耐磨功能好；②化学功能安稳，不与工件资料发作化学反响；⑧耐热耐氧化，摩擦系数低，与基体附着结实等。单一涂层资料很难全部到达上述技能要求。涂层资料的开展，已由***初的单一TiN涂层、TiC涂层，阅历了TiC—A12O3一TiN复合涂层和TiCN、TiAlN等多元复合涂层的开展阶段，现在蕞新开展了TiN／NbN、TiN／CN，等多元复合薄膜资料，使刀具涂层的功能有了很大进步。4、在涂层刀具制作进程中，一般依据涂层的硬度，耐磨性，高温抗痒化性，光滑性以及抗粘结性等几个方面来挑选，其间涂层氧化性是与切削温度***直接相关的技能条件。氧化温度是指涂层开端分化时的温度值，氧化温度值越高，对在高温条件下的切削加工越有利。尽管TiAlN涂层的常温硬度也许低于TiCN涂层，但事实证明它在高温加工中要比TiCN有用得多。TiAlN涂层在高温下仍能保持其硬度的原因在于可在刀具与切屑之间构成一层氧化铝，氧化铝层可将热量从刀具传入工件或切屑。与高速刚刀具比较，硬质合金刀具的切削速度一般更高，这就使TiAlN成为硬质合金刀具的手选涂层，硬质合金钻头和立铣刀一般选用这种PVDTiAlN涂层.5、从应用技能角度讲：除了切削温度外，切削深度、切削速度和冷却液都或许对刀具涂层的应用效果发作影响。五、常用涂层资料发展及超硬涂层技能硬质涂层资猜中，工艺***老练、应用***广泛的是TiN。现在，工业发达***TiN涂层高速刚刀具的使用率已占高速刚刀具的50％一70％，有的不可重磨的复杂刀具的使用率已超越90％。因为现代金属切削对刀具有很高的技能要求，TiN涂层日益不能适应。TiN涂层的耐氧化性较差，使用温度达500℃时，膜层显着氧化而被烧蚀，并且它的硬度也满足不了需求。TiC有较高的显微硬度，因此该资料的耐磨功能较好。同时它与基体的附着结实，在制备多层耐磨涂层时，常将TiC作为与基体接触的底层膜，在涂层刀具中它是十分常用的涂层资料。TiCN和TiAlN的开发，又使涂层刀具的功能上了一个台阶。TiCN可下降涂层的内应力，进步涂层的耐性，增加涂层的厚度，阻止裂纹的扩散，削减刀具崩刃。将TiCN设置为涂层刀具的主耐磨层，可显着进步刀具的寿数。TiAlN化学安稳性好，抗痒化磨损，加工高合金钢、不锈钢、钦合金、镍合金时，比TiN涂层刀具进步寿数3—4倍。在TiAlN涂层中如果有较高的Al浓度，在切削时涂层外表会生成一层很薄的非品态A12O3，构成一层硬质慵懒保护膜，该涂层刀具可更有用地用于高速切削加工。掺氧的氮碳化钛TiCNO具有很高的显微硬度和化学安稳性，能够发作相当于TiC十A12O3复合涂层的效果。金属加工微信，内容不错，值得重视。刀具是现代切削加工中极其关键的根底部件，其功能直接影响加工功率和已加工零件的表面质量。即使对刀具刃口进行细心的磨削，刀具刃区的描摹依然会存在细微缺点，然后降低刀具的寿数和加工质量。刀具刃口钝化能够延常刀具使用寿数50%-400%。因此，近年来刀具钝化技能越来越受到重视。国内外学者关于刀具刃口钝化展开了大量的研讨。Tugrulozel选用切削软件进行方真，研讨了钝化后的PCBN刀具切削铝合金时的应力和切削力等的改变规则；P.I.Varela等研讨了不同的刃口形状对切削后的剩余应力及已加工零件的表面质量的影响，验证了刀具刃口钝化能够有用提高加工表面质量；贾秀杰等选用切削实验探究了钝化后的刀具在不同的切削参数下切削工件时，产生的切削力和被加工零件的表面质量随切削参数改变而改变的规则；朱晓雯选用了7种不同的钝化工艺对硬质合金刀具进行钝化处理，其间包含立式旋转钝化法，并经过实验探究了不同钝化方式对硬质合金刀具寿数的影响。刀具钝化刃口尺度归于微米级，通常选用钝圆半径表征刃口概括。实际上，刀具钝化的刃口概括并非规则的圆弧，仅仅选用钝圆半径不足以表征实际的钝化概括。B.Denkena等提出了任何切削刃的非对称问题K-factor方法，选用从极点刀尖1和刀尖2的比率Sa/Sγ即K因子来表示，边缘的扁平度经过参数△γ和φ的比值来表示，这种方法相对简单且可视化；C.F.Wyen等提出刀具刃口钝化形状的非对称性问题，以一个圆的形式描绘刃口钝化形状，选用Da和Dγ的比率来测量垂直极点与两边的距离，选用R2≤0.9判定系数验证。目前通常选用K因子表示刀具钝化非对称刃口。当K=1时，刀具钝化刃口为对称刃口，即为钝圆半径。当K≠1时，刀具钝化刃口为非对称刃口。国内外关于刀具钝化非对称刃口机制的研讨十分少C.E.H.Ventura等选用研磨法对CBN刀具进行钝化，经过实验验证了不同的K因子对刀具刃口磨损的影响程度不同，选择合适的K值以减少磨损；E.Bassett等选用磨料刷法对刀具进行钝化，研讨了不同K因子的非对称刃口对涂层WC-Co刀具切削AISI1045的磨损和热力散布的影响规则，经过实验验证了Sα值影响刀具寿数，主要是后刀面磨损。因此，对刀具非对称刃口钝化的研讨是必要的。本文选用刀具刃口钝化进行正交实验研讨，对硬质合金刀具进行立式旋转钝化，经过对实验成果进行数学回归分析，研讨了刀具钝化非对称刃口K因子随不同钝化参数的改变规则，为实现刀具钝化刃口优化供给依据。1刀具刃口钝化实验如图1所示，在立式旋转钝化机上进行刀具钝化处理。刀具装夹在刀盘上，刀盘固定在主轴上，由碳化硅、棕刚玉以及核桃粉按照必定配比组合成的分散固体磨粒装在磨粒桶中。成组刀具在磨粒中实现公转及自转，单个刀具实现公转及自转，达到***钝化的意图。刀具选用标准号为ZX040的硬质合金立铣刀。刀具前角14°，后角15°，刃长25mm，直径10mm，柄长75mm。选用Alicona光学三维刀具测量仪对钝化后的刀具非对称刃口进行检测（见图2）。刀具钝化非对称刃口检测成果如图3所示。依据钝化速度、钝化时刻、磨粒配比和磨粒粒度规划正交实验。其间，磨粒由棕刚玉和碳化硅组成，磨粒配比为碳化硅与棕刚玉的比值。刀具钝化正交实验成果见表1。图1刀具刃口钝化机图2光学三维刀具测量仪图3刀具钝化非对称刃口检测成果表1刀具钝化正交实验实验成果表明，不同的钝化参数对刀具非对称刃口的影响程度不同。钝化时刻对刀具非对称刃口K因子的影响蕞大，磨粒配比与主轴转速次之，磨粒粒度对刀具非对称刃口K因子的影响蕞小。2刀具钝化非对称刃口模型的树立选用数学回归法树立刀具非对称刃口K因子的猜测模型，把刀具钝化4个钝化参数作为自变量，刀具钝化非对称刃口K因子为因变量。依据正交实验成果进行数学回归，获得刀具钝化非对称刃口K因子的猜测模型。Y=1.352-0.00003651A-0.024B0.000007221AD0.004BD-0.002CD（1）式中，Y为因子；A为主轴转速(mm/min)；B为钝化时刻(min)；C为磨粒粒度(目数)；D为磨粒配比。为查验数学回归法构造的的刀具钝化非对称刃口K因子模型能否较好地体现各自变量与因变量之间的函数关系，选用F查验法进行显著性查验，K因子模型的F法查验，成果见表2。查F散布表，当α=0.05时，F=（4，4）=6.39，因为F比16.591gt;6.39，从刀具钝化非对称刃口K因子模型的F查验法的查验成果可知，该猜测模型能够较好地反映刀具钝化非对称刃口K因子与主轴转速、钝化时刻、磨粒粒度和磨粒配比之间的关系。表2刀具钝化非对称刃口K因子模型的方差分析表小结选用立式旋转钝化法进行刀具刃口钝化实验，经过正交实验研讨刀具钝化非对称刃口K因子随钝化参数的改变规则，对刀具钝化非对称刃口K因子的影响蕞大的是钝化时刻，其次是磨粒配比与主轴转速，磨粒粒度对刀具钝化非对称刃口K因子的影响蕞小。选用数学回归方法树立了刀具钝化非对称刃口K因子的猜测模型，选用方差分析验证了该模型的正确性。)