彻底搞定不锈钢表面加工的刀具选用问题

 
　　不锈钢表面镜面抛光是不锈钢表面处理的一种类型，是通过去除表面粗糙度和氧化皮而体现出金属本色（类似于镜面反射的效果），一般其表面粗糙度值Ra ≤ 0.05 μm，表面光洁度大于10，才能称之为“镜面”。
　　恰逢今日有金粉询问关于不锈钢加工选用刀具的问题，小编特准备了一些在加工不锈钢时对刀具的要求。
　　不锈钢镜面抛光根据抛光方式，常见有机械抛光，化学抛光和电化学抛光三种形式；
　　目前比较常用的镜面抛光设备主要是以将不锈钢板或其他类型的金属板通过可调压力的磨盘逆时针转动，修正轮带动工件自转，重力加压的方式对工件施压，加上相匹配的研磨乳化液（主要有金属氧化物，无机强酸，有机润滑剂和弱碱性清洗剂相融合），工件与研磨盘作相对运转磨擦，来达到研磨抛光目的。镜面抛光机可分为磨削，磨光和修磨三个步骤；其所匹配的磨料，研磨工料和研磨液也根据其不同的工段而有所不同。
　　各种材质和厚度的不锈钢板材都可加工成为不同程度的镜面效果；由于母材存在宏观不平度（其表面粗糙程度Ra值一般都da，要先通过磨削的方式先将其表面粗糙度研磨至一定的数值（Ra ≤ 0.8μm），然后通过磨光和修磨的方式进行研磨直至“镜面”。
　　不锈钢的表面状态有很多种，一般作为镜面研磨母料的表面主要有2B,2BB,2D,BA,No.1等，其适合镜面研磨的材质主要有SUS304,304J1, 316L，201,202,430,441等奥氏体，铁素体不锈钢，其最终镜面的效果也因其母材所用材质和表面所决定；一般来说300系列的不锈钢的研磨效果略好于其他系列材质，BA表面研磨效果最好，2B次之，No.1最差。
　　此外，抛光乳化液，抛光机与抛光乳化液循环系统接触，再加上有各类酸性和碱性物质的腐蚀，要求抛光乳化液和抛光机都要有很好的抗腐蚀能力。此外，由于抛光机高速旋转和金属板材摩擦造成大量的热量（尤其是奥氏体不锈钢的导热性能很差）；金属加工微信，内容不错，值得关注。由于研磨做功会在同一片区域产生大量热量，会造成金属表面应力的改变，从而影响金属物理状态的微变，最终导致金属的平整度，所以要求抛光设备和抛光环境都要有良好的散热条件。
不锈钢表面加工等级、特征及用途
原面：NO.1
　　热轧后施以热处理及酸洗处理的表面。一般用于冷轧材料，工业用槽罐、化学工业装置等，厚度较厚由2.0MM-8.0MM。
钝面：NO.2D
　　冷轧后经热处理、酸洗者，其材质柔软，表面呈银白色光泽，用於深冲压加工，如汽车构件、水管等。
雾面：NO.2B
　　冷轧后经热处理、酸洗，再以精轧加工使表面为适度之光亮者。由於表面光滑，易於再研磨，使表面更加光亮，用途广泛，如餐具、建材等。采用改善机械性能的表面处理后，几乎满足所有用途。
粗砂：NO.3
　　用100-120号研磨带研磨出来的产品。具有较佳的光泽度，具有不连续的粗纹。用于建筑内外装饰材料、电器产品及厨房设备等。
细砂：NO.4
　　用粒度150-180号研磨带研磨出来的产品。具有较佳的光泽度，具有不连续的粗纹，条纹比NO.3细。用于浴池、建筑内外装饰材料、电器产品、厨房设备及食品设备等。
　　#320 用320号研磨带研磨出来的产品。具有较佳的光泽度，具有不连续的粗纹，条纹比NO.4细。用于浴池、建筑内外装饰材料、电器产品、厨房设备及食品设备等。
　　毛丝面HAIRLINE：HL NO.4经适当粒度抛光砂带的连续研磨生成研磨花纹的产品（细分150-320号）。主要用于建筑装饰，电梯，建筑物的门、面板等。
亮面：BA
　　经冷轧后施以光亮退火，并经过平整得到的产品。表面光泽度极好，有很高的反射率。如同镜面的表面。用于家电产品、镜子、厨房设备、装饰材料等。
加工不锈钢对刀具的要求
1.选择刀具的几何参数
　　加工不锈钢时，刀具切削部分的几何形状，一般应从前角、后角方面的选择来考虑。在选择前角时，要考虑卷屑槽型、有无倒棱和刃倾角的正负角度大小等因素。不论何种刀具，加工不锈钢时都必须采用较大的前角。增大刀具的前角可减小切屑切离和清出过程中所遇到的阻力。对后角选择要求不十分严格，但不宜过小，后角过小容易和工件表面产生严重摩擦，使加工表面粗糙度恶化，加速刀具磨损。并且由于强烈摩擦，增强了不锈钢表面加工硬化的效应；刀具后角也不宜过大，后角过大，使刀具的楔角减小，降低了切削刃的强度，加速了刀具的磨损。通常，后角应比加工普通碳钢时适当大些。
　　前角的选择从切削热的产生和散热方面说，增大前角可减小切削热的产生，切削温度不致于太高，但前角过大则因刀头散热体积减小，切削温度反而升高。减小前角可改善刀头散热条件，切削温度有可能降低，但前角过小，则切削变形严重，切削产生的热量不易散掉。金属加工微信，内容不错，值得关注。实践表明，取前角go=15°～20°最为合适。
　　后角的选择粗加工时，对强力切削的刀具则要求切削刃口强度高，则应取较小的后角；精加工时，其刀具磨损主要发生在切削刃区和后刀面上，对于不锈钢这种易出现加工硬化的材料，其后刀面摩擦对加工表面质量及刀具磨损影响较大，合理的后角应为：加工奥氏体不锈钢(185HB以下)，其后角可取6°～8°；加工马氏体不锈钢(250HB以上)，其后角取6°～8°；加工马氏体不锈钢(250HB以下)，其后角为6°～10°为宜。
　　刃倾角的选择刃倾角的大小和方向，确定了流屑的方向，合理选择刃倾角ls，通常取-10°～20°为宜。在微量精车外圆、精车孔、精刨平面时，应采用大刃倾角刀具：应取ls45°～75°。
2.刀具材料的选择
　　对刀杆材料的要求加工不锈钢时，由于切削力较大，故刀杆必须具备足够的强度和刚性，以免在切削过程中发生颤振和变形。这就要求选用适当大的刀杆截面积，同时还应采用强度较高的材料来制造刀杆，如采用调质处理的45号钢或50号钢。
　　对刀具切削部分材料的要求加工不锈钢时，要求刀具切削部分的材料具有较高的耐磨性，并能在较高的温度下保持其切削性能。目前常用的材料有：高速钢和硬质合金。由于高速钢只能在600°C以下保持其切削性能，因此不宜用于高速切削，而只适用于在低速情况下加工不锈钢。由于硬质合金比高速钢具有更好的耐热性和耐磨性，因此用硬质合金材料制成的刀具更适合不锈钢的切削加工。
　　硬质合金分钨钴合金(YG)和钨钴钛合金(YT)两大类。钨钴类合金具有良好的韧性，制成的刀具可以采用较大的前角与刃磨出较为锋利的刃口，在切削过程中切屑易变形，切削轻快，切屑不容易粘刀，所以在一般情况下，用钨钴合金加工不锈钢比较合适。金属加工微信，内容不错，值得关注。特别是在振动较大的粗加工和断续切削加工情况下更应采用钨钴合金刀片，它不象钨钴钛合金那样硬脆，不易刃磨，易崩刃。钨钴钛合金的红硬性较好，在高温条件下比钨钴合金耐磨，但它的脆性较大，不耐冲击、振动，一般作不锈钢精车用刀具。
　　刀具材料的切削性能关系着刀具的耐用度和生产率，刀具材料的工艺性影响着刀具本身的制造与刃磨质量。宜选择硬度高、抗粘结性和韧性好的刀具材料，如YG类硬质合金，最好不要选用YT类硬质合金，尤其是在加工1Gr18Ni9Ti奥氏体不锈钢应绝对避免选用YT类硬质合金，因为不锈钢中的钛(Ti)和YT类硬质合金中的Ti产生亲合作用，切屑容易把合金中的Ti带走，促使刀具磨损加剧。生产实践表明，选用YG532、YG813及YW2三种牌号材料加工不锈钢具有较好的加工效果
3.切削用量的选择
　　为了抑制积屑瘤和鳞刺的产生，提高表面质量，用硬质合金刀具进行加工时，切削用量要比车削一般碳钢类工件稍低些，特别是切削速度不宜过高，一般推荐切削速度Vc=60～80m/min，切削深度为ap=4～7mm，进给量f=0.15～0.6mm/r为宜。
4.对刀具切削部分表面粗糙度的要求
　　提高刀具切削部分的表面光洁度可减少切屑形成卷曲时的阻力，提高刀具的耐用度。与加工普通碳钢相比较，加工不锈钢时应适当降低切削用量以减缓刀具磨损；同时还要选择适当的冷却润滑液，以便降低切削过程中的切削热和切削力，延长刀具的使用寿命。