[分享]碳鋼車削加工工藝介紹 [復制鏈接]

雖然碳鋼的車削加工并不復雜，但零件制造商需要了解碳鋼的牌號和材料特性，通過合理選擇刀具、車床(或車削中心)和工件夾緊裝置，就能大大提高加工效率。 /vxm"CJR  
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　　碳鋼是金屬加工行業(yè)的“主力”材料，也是迄今為止切削加工最多的鋼種。美國生產的鋼約有87%都是碳鋼。 iafE5b)
 
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　　使用碳鋼的可行性取決于其機械特性(如抗拉強度、屈服強度、疲勞強度、抗沖擊性以及所需要的熱處理)是否適合制造某種零件。如果碳鋼的特性可以滿足零件的要求，大多數(shù)用戶都會選用碳鋼，因為其價格比其它鋼材更便宜。 \?**2{9&)  
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　　本文旨在幫助加工碳鋼零件的用戶了解各種碳鋼牌號的成分，以提高車削加工效率;同時還給出了與切深、進給率有關的切削速度參數(shù)和刀具材料與碳鋼的硬度。 DF_X  
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　　早在66年前，金屬切削領域的先驅M.EugeneMerchant和HansErnst博士就已經(jīng)闡述了切屑的形成、切屑與刀具間的摩擦、表面質量和金屬去除效率。在研究中，Merchant博士采用了多種金屬材料，其中就包括1020低碳鋼和1112易切鋼�；�于大量的試驗，Merchant博士建立了一個金屬切削過程的數(shù)學模型并沿用至今，該模型可用于設計刀具的斷屑器。 LzML%J62  
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　　將AISI1212易切削碳鋼的平均可加工性設定為100%，就可以用百分數(shù)來表示鐵和非鐵合金材料的可加工性等級。以AISI1045中碳鋼作為標準工件材料，在規(guī)定切削條件下進行車削試驗，即可確定各種牌號可轉位刀片的使用壽命。 v+G=E2Lh
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　　碳鋼分為6大類：低碳鋼、中碳鋼、高碳鋼、再硫化易切鋼、再硫化及再回磷易切鋼和無硫化高錳鋼(含錳量超過1%)。 AY,].Zg[  
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　　(1)低碳鋼 ICC%,$C~l  
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　　低碳鋼(AISI1005～1026)的含碳量為0.06%～0.28%，含錳量為0.25%～1%，含磷量不超過0.04%，含硫量不超過0.05%。目前低碳鋼共有16個標準牌號。 Jrxz'9qRG  
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　　車削低碳鋼時，如果刀具斷屑器不能形成足夠大的剪切角使切屑卷曲而脫離刀片前刀面，就會產生長切屑，并在可轉位刀片表面生成積屑瘤。低速切削則是產生積屑瘤的另一個原因。積屑瘤會起到刀具延伸的作用，從而改變零件加工尺寸，并會使被加工表面光潔度惡化。在這種情況下，需將切削速度提高15%～20%或更高，直至加工表面質量獲得改善。 $pyOn2}  
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　　合適的切削速度取決于切深、進給率、刀具材料和工件的硬度。選擇切削速度是一項具有挑戰(zhàn)性的工作。通常，可根據(jù)加工精度要求(粗加工、半精加工或精加工)比較保守地預選切深和進給率參數(shù)。加工低碳鋼采用的切削速度略有不同，據(jù)此可分為兩組。典型的低碳鋼粗加工、半精加工和精加工切削參數(shù)見表1、表2。(略) cxIk<&i~(  
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　　表中數(shù)據(jù)說明：切削速度隨著切深和進給率的增大而減小。如果切深、進給率之一(或二者)與表中數(shù)據(jù)不同，就需要調整切削速度，以使按表中切削參數(shù)計算出的金屬切除率(mrr)保持不變。計算實例如下。 mN|r)4{`  
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　　表1中第一行切削參數(shù)的金屬切除率為： g[H',)A)  
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　　mrr=12″×sfm×DOC×ipr=12×550×0.300×0.020=39.6in.3/min 30>3 !Xqa
 
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　　如切深減小至0.200″，要使金屬切除率保持不變，則切削速度必須等于825sfm，即： 8NBT|N~N  
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　　sfm=mrr÷DOC÷ipr÷12=39.6÷0.200÷0.020÷12=825sfm #|[ M?3  
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　　在本例中，切削速度隨著切深的減小而按相同比例增大(0.300÷0.200=1.5，550×1.5=825sfm)。 e:'?*BYVg3  
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　　(2)中碳鋼 iOAbaPN  
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　　中碳鋼(AISI1029～1053)的含碳量為0.25%～0.55%，含錳量為0.30%～1.00%，含磷量不超過0.04%，含硫量不超過0.05%。中碳鋼有16個標準牌號，其切削參數(shù)見表3。(略) 2*w0t:Yxe  
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　　車削中碳鋼時會產生不連續(xù)的切屑，被加工表面質量優(yōu)于低碳鋼，但切削力和刀具磨損會隨著含碳量和硬度的增加而加大。因此，當工件硬度增大時，應減小切削速度。 YNwp/Y  
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　　(3)高碳鋼 ':{>a28=  
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　　高碳鋼(AISI1055～1095)的含碳量為0.60%～1.03%，含錳量為0.30%～0.90%，含磷量不超過0.04%，含硫量不超過0.05%。高碳鋼有14個標準牌號，其切削參數(shù)見表4。(略) NIdZ  
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　　車削高碳鋼時，因含碳量較高，切削力和刀具磨損比車削中碳鋼時要大。因此應采用較低的切削速度以減小刀具磨損。與加工低、中碳鋼時類似，對不同硬度的工件應采用相應的切削速度。 [AMAa]^  
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　　(4)易切鋼 [e[<p\]  
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　　易切鋼分為再硫化易切鋼(11XX系列)和再硫化、再回磷易切鋼(12XX系列)。 7xRl9  
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　　再硫化易切鋼(AISI1108～1151)包括14個標準牌號。含硫量達到0.33%時可改善材料的可加工性(AISI1119和AISI1144)。大部分11XX系列牌號都將含錳量由1.30%提高到1.65%，以便有足夠的錳與硫反應生成MnS顆粒。由于MnS顆粒在切屑成形過程中會形成一些微孔和微裂紋，而這些微觀缺陷擴散到工件的切除層中，加大了切屑的剪切角，加速了切屑斷裂過程，從而可獲得良好的加工表面。 L:XC  
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　　再硫化、再回磷易切鋼包括4種無鉛標準牌號(AISI1211、1212、1213和1215)和3種含鉛標準牌號(AISI12L13、12L14和12L15)，含鉛量為0.15%～0.35%。12XX系列牌號增加了含硫量(0.10%～0.35%)和含磷量(0.04%～0.12%)。增加含硫量的效果與AISI11XX牌號的情況類似 #(An6itl  
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　　增加磷含量后，磷溶解于鐵可促進斷屑，有利于避免形成長的卷須狀切屑，可獲得較好的加工表面光潔度。 YIw1