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造成不锈钢零件加工时表面容易出现毛刺原因分析?


​不锈钢零件加工时表面易出现毛刺,主要与材料特性、刀具参数、加工工艺及设备状态密切相关。毛刺不仅影响零件的装配精度和外观质量,还可能导致后续使用中出现划伤、磨损等问题。以下从具体原因展开分析:
不锈钢零件加工
一、不锈钢材料特性:导致毛刺产生的内在因素
不锈钢的物理性能决定了其加工时比普通碳钢更易产生毛刺:
高韧性与高塑性
奥氏体不锈钢(如 304、316)的延伸率可达 40% 以上,切削时材料不易断裂,易产生 “撕裂” 现象。当刀具刃口无法彻底切断材料时,部分金属会被拉伸形成丝状或片状毛刺(尤其在车削、铣削的断屑阶段)。
示例:车削 304 不锈钢时,若进给量过大,材料会因塑性变形在已加工表面边缘形成 “卷边毛刺”。
加工硬化严重
不锈钢切削过程中,表层金属因塑性变形硬度可升高 30%-50%(如 304 不锈钢加工后表层硬度从 HV180 升至 HV250 以上)。硬化层会使后续切削(如二次走刀、倒角)时刀具刃口承受更大压力,易出现 “挤压而非切断” 的情况,导致毛刺堆积在零件边缘。
材料粘性高
奥氏体不锈钢的摩擦系数大(与刀具的摩擦系数约 0.6-0.8,高于碳钢的 0.4-0.5),切削时易与刀具刃口粘结形成积屑瘤。积屑瘤脱落时会带走部分金属,在表面留下不规则毛刺;同时,粘性会导致切屑与已加工表面摩擦,产生 “刮擦毛刺”。
二、刀具参数不合理:毛刺产生的直接诱因
刀具的几何参数、材质及磨损状态是影响毛刺形成的关键:
刀具几何参数设计不当
前角过小:前角是刀具刃口的倾斜角度,若前角过小(如<5°),刀具切削刃锋利度不足,无法顺利切断材料,易将金属推向表面形成毛刺(尤其在精车、铣削薄壁件时)。
后角过小:后角过小(如<6°)会导致刀具后刀面与工件表面摩擦加剧,不仅产生热量,还会挤压已加工表面边缘,形成 “挤压毛刺”。
刃口圆角过大:新刀具或修磨后的刀具若刃口圆角(ρ)过大(如>0.03mm),会降低锋利度,切削时材料被 “碾压” 而非 “切断”,导致毛刺增多(常见于钻孔的出口处)。
刀具材质与涂层不匹配
加工不锈钢时若选用普通高速钢刀具(未含钴),其红硬性不足(耐温<600℃),易因过热导致刃口磨损变钝,无法有效切断材料,形成毛刺。
未涂层或涂层耐磨性差(如 TiN 涂层)的刀具,在粘性材料作用下易产生积屑瘤,间接导致毛刺增多;而适合不锈钢的 TiAlN 涂层(耐温>800℃)可减少粘结,降低毛刺产生概率。
刀具磨损或崩刃
刀具使用后期,刃口出现磨损(后刀面磨损量>0.3mm)或微小崩刃时,切削刃的连续性被破坏,材料无法被整齐切断,会在表面形成 “锯齿状毛刺”。
示例:铣刀某一刀齿崩刃后,该位置切削力骤增,加工后的平面边缘会出现明显的断续毛刺。
三、加工工艺参数设置不当:加剧毛刺产生的外部因素
切削参数、切削方式的选择直接影响毛刺的数量和形态:
切削速度与进给量不匹配
切削速度过低:如车削 304 不锈钢时速度<80m/min,刀具与材料接触时间长,摩擦生热增加,材料粘性进一步升高,易形成 “熔焊毛刺”(尤其在高速钢刀具加工时)。
进给量过大:进给量超过刀具承受能力(如车削时进给量>0.3mm/r),会导致切削力增大,材料塑性变形加剧,在零件台阶、拐角处产生 “堆积毛刺”。
进给量过小:精车时进给量<0.05mm/r,刀具刃口可能在加工硬化层上 “打滑”,无法有效切除材料,形成 “刮痕毛刺”。
切削深度不合理
切削深度小于加工硬化层厚度(如<0.5mm)时,刀具主要切削硬化层,因材料硬度高,易出现 “挤压而非切削”,导致边缘毛刺增多。
钻孔时若进给量与转速不匹配(如转速高但进给慢),钻头刃口会反复摩擦孔口,形成 “喇叭口毛刺”。
冷却润滑不足
不锈钢导热性差(仅为碳钢的 1/3),若冷却不充分(如乳化液流量<15L/min),热量集中在刃口,会导致刀具过热磨损,同时材料因高温变软,更易被拉伸形成毛刺。
未使用专用切削液(如不含极压添加剂的普通乳化液),润滑效果差,刀具与材料粘结加剧,促进积屑瘤和毛刺产生。
四、设备与装夹因素:间接导致毛刺产生
设备精度不足
机床主轴跳动过大(如径向跳动>0.01mm),会导致刀具切削轨迹不稳定,在零件表面形成断续的 “波浪形毛刺”。
导轨间隙过大或进给系统刚性不足,切削时出现 “让刀” 现象(刀具突然偏移),导致局部切削量骤增,产生毛刺。
工件装夹不当
装夹过松:零件在切削力作用下发生振动或位移,刀具与工件相对位置不稳定,易在加工边缘产生 “不规则毛刺”。
装夹过紧:薄壁不锈钢零件(如厚度<2mm 的板材)会因夹紧力过大产生变形,加工后回弹,导致已加工表面边缘出现 “翘曲毛刺”。


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