不锈钢材料的切削加工特点

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1、不锈钢材料的切削加工特点不锈钢材料拥有良好的馆蚀性、耐热性、低温强度警机掠性能，冲压殍曲等热加工性好，被广泛应用于航空航天*机械制适、石油化工及日常生活用具等方血.然而不锈例属于典型的难加工材料，在对其进行切削加工的过程中貝仃以下儿个方血的特点|眇殉：(1)训削力比较人不锈钢在切削过程中塑性变形大.使得切削力增加.同时，不锈钢的加工碇化现象严帝，热强度聶进一步增加了切削抗力切解的卷曲折断也比较困难，悯此加工不锈钢的切削力较大.(2切削温度高，用锈钢在切削时的塑性变形及与刀具简的摩援都很大，产生的切削热比较务；加上不锈钢的导憩系数45ffl的一爭.在切削区和刀一屑接融面附蚯区城童中了大虽的切削热

2、*使得不锈钢的切削温度较高.(3)切屑不勅折斷、拐粘结：不锈钢的塑性、韧性都很大，切削过程中产牛绵延不斯的切周对|2加匚表面会造成损伤.而且4髙温高压的条件F.不锈钢易与其它金届材料产生反应，发生粘附现软形成积用痼，这样既加剧刀具曆Sb也会使工件表面进步恶化.(4刀具易髀损切削不锈钢过程屮材料上间的亲和作用会使刀具一切屑何境牛:粘结、扩散从而使刀具产生粘结磨揃、护散磨损.致使刀具前刀面匕出现川才洼.切削刃上形成微小的剥落和缺口.同时材料中细小的碳化物微粒也会划伤刀具从以上几点可以看出，在加工不锈钳时.由于材料的可加工性较建所选用刀典的寿命受到了较犬的影响，加工零件的棘度和表面顾呈也难以保证。现

3、今对金属切削过程的分析主要采取实验研究的方法，研究人员通过设计定数址的切削实验并获得相应的实验数据，在此基础上对切削机理进行定的分析和研究近年来,随着不锈钢的应用范围越加广泛，国内外学者对不锈钢加工的实验研究做了大量工作。刘强等人使用涂层硕质合金刀具切削不锈钢研究切削力，发现YBC251刀具在切削时苗吃刀力大于主切削力卩6王继梅等人在对不锈钢lCrl8Ni9Ti进行高速车削研究时，分析了切削参数和刀具性能对切屑形态的影响，得出了刀具材料、刀具前角和幼削速度是影响切屑形态主尖因素的结论。黄传宜等人对陶瓷刀具加不锈钢时的刀其懈损进行了研究通过切削实脸得出了干切削条件下刀貝磨损速度要高于湿切削条件下

4、的结论（列。A.SenthilKumar研究了A12O3陶瓷刀具切削不锈钢时的磨损机理，发现了刀具后刀面的黔粒磨损是影响刀只寿命的主要因素【列。Ibrahim等人使用CVD涂层硬质合金刀具对不锈钢进行了车削研究，分析了切削速度、刀具材料和工件材料对切削力和I件表面质戢的影响卩曳有限元分析方法近年来随着计荒机计算速度的不断提高，冇限元分析方法在机械制造领域得到了广泛的应用.对金属切削过程进行冇限元分析，可以研究对金属切削变形冇形响的因素，可以对金属切削过程中的切削参数进行合理选择，对切削所用刀具的结构进行优化设计，因而金属切削有限元分析具有广阔的发展前澡。国内外学考对有限元技术在金属切削中的应用

5、研究做了大址工作，简耍介绍如下：1982年，Usuim-列等人建立稳态的正交切削模型，第-次提出刀面角、切孵几何形状和流线等，并应用此模型预测了应力应变和温度等参数。1990年，Strenkowski等人不考虑工件材料的弹性变形，以欧拉有限元法为基础建立了金属正交切削模型.研究了切別过程中工件以及刀具和切屑的温度场分布，由于未考虑弹性应变，和实际加工过程有一定差异判.1999年，澳大利亚悉尼大学的Liangchizhang*均对有限元分析正交切削工艺中的切屑分离准则做深入的研究，对不同分离准则进行了对比分析。2000年，T.Ozcl网等在仿真过程中，得到了工件的应变、应变率和温度的分布规律,并

6、利用这些数据推导出材料的流动应力公式.2003年，LJ.Xie通过有限元分析，研究了切屑形状、刀具温度分布以及切削力的变化情况卩乃国内的金属切削有限元分析虽然起步较晚，但是毘近几年也取得了不错的进展。清华大学的方钢和曾隼针对典型的正交切削工艺，建立了平面应变有限元模型，利用DEF0RM-2D对切屑成型、温度分布、切削力变化及残余应力等进行了有限元分析供L浙江大学的柯映林等人研究了切屑分离准则、刀具和切斛之间的岸擦模型以及热控制方程仿真所涉及到的关键步骤，建立了金属正交切削加工的热力耦合有限元模型卩】.华南理工大学的邓文君等模拟了高强度耐磨铝青铜的正交切削加工过稈，获得了不同切削参数下的切用形态

7、、温度、应力应变分布1仙山东大学的刘战强、艾兴等人建立了热一弹塑性本构方程，探讨了有限元模拟中的关键技术（如材料模巾、切們分离断裂准则和刀一屑摩擦模龜等），在此基础上他们建立了正交切削加工的有限元模型【阿.另外，其他学校和科研机构也对该领域作了深入的研究。本文采用有限元分析软件ABAQUS对涂层刀具切削不锈钢过程进行仿真分析，拟展开的左要研究内容如基于金属切削理论，使用ABAQUS/Explicit建立符合金局切削过程和不锈钢材料特性的有限元模型，并对不锈钢进行车削实验，通过实验结果弓仿貞结果的对比*验证有限元模型的准确性。(2汝用TiN、TiAlN.A1GN三种不同的涂层刀具对不锈钢进行切削

8、仿真.对比分析刀具的切削力和切削温度，选择出适合不锈例加工的涂层刀具。(3购过切削仿真分析切削速度、切削深度、刀具前角对切削过程中切削力及切削温度的影响，优化切削加工参数及刀具参数.(4)针对企业生产条件，研究刀具的寿命、使用成本与生产整体效益的关系，为企业提供合适的刀具选用策略.并将研究结果应用于企业的实际生产中。本文的研究内容及结构见图1.5图15论文主体丝构凡主要研丸内戏第一歳绪论第二章不锈钢材料切削过程分析的理论基础II17V第三章不傍钢材料切削过程有限元建模的关键技术第四章涂层刀具对不锈钢材料切削过程的形响研究第五章涂从刀具选用策略及其生产应用II11第六章结论与展燮Figure1.5Themainstructureandresearchcontents