刀具材料的选择对金属材料的切削加工性能有何影响

在切削不锈钢的过程中，切削温度高，切削力大，合金元素如Cr、Ni、Ti等元素与其他金属有很好的新度，使刀具容易粘结、扩散和磨损，导致刃口强度降低，出现微小的剥落和缝隙。由于不锈钢中的碳化物硬点造成刀具的严重磨粒磨损，在切削不锈钢的过程中刀具磨损尤为严重。这次河北恒盛就和大家聊聊刀具材料的选择和刀具角度的调整。

刀具材料的选择

不锈钢是由高熔点、高激活能的元素强化的合金，尤其是其成分复杂，合金元素含量高。这导致高塑性、良好的韧性和低热导率。在加工过程中，切削层的变形阻力大，加工表面的硬化深度和程度增加。同时，变形温度升高，芯片粘附倾向增大。根据这些特点，在选择硬质合金刀具材料时，既要考虑高温强度和高温硬度，又要保证足够的韧性。所以在不锈钢的切削中，原则上选择K型合金，或者尽量使用不含或少含碳化钛和碳化钽(铌)等难熔合金元素的硬质合金。主要原因是K型合金具有较高的抗弯强度，可以保证刀具具有较大的前角和锋利的切削刃。其次，K型合金导热性好，可以避免切削热集中在切削刃上，降低切削温度。

根据这一观点，我们在一般不锈钢切削中推荐以下合金:YG6A、YG8N、YW1、YW2。

近年来，材料的性能和工件的精度迅速提高，因此对刀具材料的要求也相应提高。为了获得更好的结果，我们建议采用YW4、YS2T和YD15等新牌号的合金。

至于不锈钢切削用硬质合金的选择，我们认为K合金可以用于低速断续切削，而P合金必须用于高速切削。

刀具几何角度的选择

前角:不锈钢的硬度和强度虽然不是很高，但可塑性好，韧性高，热强度高，切削时切屑不易被切断。其主要原则是在保证不崩边的前提下，尽量使用较大的前角。其主要原因是:将前角增大到250°以下，可以降低单位切削力，节省能耗；减少切屑与刀具之间的粘结，改善刀具表面的摩擦；降低切削温度，减少刀片的扩散磨损。所以车削不锈钢时，前角的大致范围是150° ~ 300°。粗加工取较小值，精加工取较大值；未调质的不锈钢，或虽调质但硬度较低的，可取较大值；直径小或壁薄的工件也应取较大值。加工奥氏体不锈钢时，前角可为200° ~ 250°，粗加工时可采用较大的前角加-300°倒角和(0.5 ~ 1)的进给倒角宽度，既加强了刀尖强度，又不会增加很多切削力。

背角:在金属切削中，背角也是一个非常重要的角度。其选择是否合理，对切割有明显的影响。一般来说，后角的选择主要取决于两个方面:一方面是切削层的厚度，数值越小，后角越大；另一方面取决于刀具材料的强度，强度高，后角大；另一方面，后角较小。切削不锈钢时，硬质合金刀具的后角在粗加工时多为40° ~ 60°，精加工时略大于60°。

为了增加刀尖强度，切削不锈钢时，刀片倾角λS一般为-20 ~-60°，断续切削时，λS较小，通常为-50 ~-150°。这是因为大前角的刀具要有较小的负刃倾角，以保证刀具强度。在生产实践中，为了更好地提高刀尖的强度和散热能力，通常采用双刃倾斜车刀，可以达到理想的效果。

切削参数的选择

切削不锈钢时，切削量一般为:进给量不小于0.1mm/转，避免微进给，以免在加工硬化区切削；切削深度选择的原则是避开冷硬层，但有时也取决于工件的加工余量。一般来说，切削速度的选择取决于刀具材料。热稳定性好的刀具材料切削速度可以更高。但也要注意，选择切削速度时要避开振动区，因为在一定的切削速度下，后刀面摩擦和切屑形成引起的振动特别剧烈。因此，应避免这种振动区速度，以防止切削刃微崩，提高刀具耐用度。