11.4章关于提高切削加工质量与切削效率问题

《金属工艺学》课件
11.4.1金属材料的切削加工性
生产上常用的评价指标如下几种: （3）已加工表面质量 容易获得好的表面质量的材料其 切削加工性较好；反之较差。精加工时，常用此项指 标来衡量切削加工性好坏。 （4）切屑控制或断屑的难易 容易控制或易于断屑的材 料，其切削加工性好；反之较差。在自动机床或自动 线上加工时，常用此项指标来衡量。 （5）切削力的大小 在相同的切削条件下，凡切削力 小的材料，其切削加工性好；反之较差。在粗加工时， 当机床刚度或动力不足时，常用此项指标来衡量。
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11.4.1金属材料的切削加工性
2、表面加工硬化 切削加工时，由于刀具刃口不是绝对锋利，因此切削层内0 点以下的金属（如图11-12所示）并未与母体分离，成为已加工 表面的一部分。并受到刀具刃口圆弧的挤压而产生剧烈的塑性变 形。另外，刀具后面对已加工表面的挤压、摩擦，也引起局部塑 性变形。这些塑性变形导致已加工表面产生加工硬化现象。 加工硬化还常常伴随着细微的表面裂纹和残余应力，使表面粗糙度 值增加，疲劳强度下降。使下道工序切削困难。工件材料塑性越 好，加工硬化现象越严重。精加工时减少已加工表面的加工硬化 程度，有利于提高零件的抗疲劳强度和已加工表面的质量。 生产上常采用高速切削、施加切削液、保持刀刃的锋利等，以减少 已加工表面的加工硬化程度。
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11.4.1 金属材料的切削加工性 3、改善工件材料切削加工性能的基本措施
1．调整材料的化学成分 除了金属材料中的含碳量外，材料中加入锰、铬、钼、硫、磷、铅 等元素时，都将不同程度地影响材料的硬度、强度、韧性等，进而 影响材料的切削加工性。 在材料中，如加入硫、铅、磷等元素组成易切削钢，即能改善材料 的切削加工性。 2. 进行适当的热处理 可以将硬度较高的高碳钢、工具钢等材料进行退火处理，以降低硬 度；低碳钢可以通过正火，降低材料的塑性，提高其硬度；中碳钢 通过调质，使材料硬度均匀。这些方法都可以达到改善材料切削加 工性的目的。 3. 选择良好的材料状态 低碳钢塑性大，加工性不好，但经过冷拔之后，塑性降低，加工性 好；锻件毛坯由于余量不均匀，且不可避免有硬皮，若改用热轧钢， 则加工性可得到改善。
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11.4பைடு நூலகம்1金属材料的切削加工性
3、表面残余应力 由于切削过程中表层金属的塑性变形和切削温度的作用，工 件经切削加工后，在已加工表面会产生残余应力。其主要原因是： 切削过程中刀具对工件的挤压而产生的弹塑性变形，热应力引起 的塑性变形和切削温度引起的相变所形成的体积变化等综合作用 的结果。工件表面残余应力分为残余拉应力和残余压应力。残余 拉应力容易使工件表面产生裂纹，降低工件的疲劳强度；残余压 应力可阻止表面裂纹的产生和发展，有利于提高工件的疲劳强度。 工件各部分的残余应力如果分布不均匀，就会使工件加工后产生 变形，从而影响工件的形状和尺寸精度。

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11.4.1金属材料的切削加工性
生产上常用的评价指标如下几种: （1）一定刀具耐用度下的切削速度 其含义是当耐用度 为T（min）时，切削某种材料所允许的最大切削速度。 越高，材料的切削加工性越好。 （ 2 ）相对加工性 以切削正火状态 45 钢的（通常取 T=60 min）作基准，而把其他各种材料的与其相比， 其比值称为相对加工性。 凡 >1的材料，其加工性比 45 钢好，反之较差。也反 映了不同材料对刀具磨损和刀具耐用度的影响。 和是最常用的切削加工性指标，对各种切削条件都适用。
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11.4.1金属材料的切削加工性
影响材料切削加工性的主要因素及综合分析 :
（1）工件材料的性能 材料的强度和硬度高，则切削力 大、刀具易磨损，切削加工性差；材料塑性高，则不易断 屑，影响表面质量，切削加工性差；材料的热导性差，切 削热不易传散，切削温度高，故切削加工性差。 （2）工件材料的化学成分及组织结构 低碳钢塑性、韧 性高，高碳钢强度、硬度高，都对切削加工不利；中碳钢 的性能指标适中，有较好的切削加工性能；硫、铅等元素 能改善切削加工性，常用来制造易切削钢；含铝、硅、钛 等元素的钢，形成硬的金属化合物,加剧具磨损，切削性 能变差；锰、磷、氮等元素可改善低碳钢切削加工性能， 但使高碳钢、高合金钢切削性能变差；网状碳化物对刀具 磨损严重；粒状或球状碳化物对刀具磨损较小。
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金属切削原理与刀具 Principle of Metal Cutting and Cutting Tools
第11.4章
关于提高切削加工质量与切 削效率的问题
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11.4.1金属材料的切削加工性
6.4.1 金属材料的切削加工性 切削加工性(cutting behavior)是指材料 加工的难易程度。它主要取决于材料的力 学性能且与材料的热处理状态有关. 生产上常用的评价指标如下几种:
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11.4.1金属材料的切削加工性
6.4.2 已加工表面质量
（3）鳞刺 在较低的切削速度下切削塑性金属时，工件已加工表面 往往会出现鳞片状的毛刺，这就是鳞刺。鳞刺是已加工表面的严 重缺陷，它使工件表面粗糙度大大增加。 加工时，采用较大的刀具前角，减小切削厚度，增加切削速度，选 用润滑性能较好的切削液等均可有效地降低鳞刺的高度，或避免 鳞刺的生成。 （4）切削振动 切削过程中的振动会改变切削刃与工件的相对位置， 在工件已加工表面形成切削振纹，使表面粗糙度明显增大。产生 ａ．加工精度 切削振动的主要原因有：工艺系统刚性不足、机床回转部分的离 心力、断续切削时的冲击、工件加工余量不均匀及径向切削分力 较大等。 １．尺寸精度
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11.4.1金属材料的切削加工性
6.4.2 已加工表面质量 1、表面粗糙度 影响已加工表面粗糙度的因素主要 有以下几个： （1）理论残留面积高度 由于刀具几何形状和切削 运动的原因，刀具不能将加工余量全部切除，残 存在工件已加工表面上的部分，称为残留面积。 减小进给量、主偏角和副偏角，增加刀尖圆弧半径 等，都可使残留面积高度减小，从而减少表面粗 糙度。 （2）积屑瘤 参见本章第三节。