材料的切削性

ap=1.5mm
球墨铸铁切削时的问题点
■ ■ 切削时发热量多。 切屑伸长。这点加上发热量的问题导致前刀面易磨损。与钢切 削相比，这种磨损的发生位置靠近切削刃。
■
■ ■
比FC的切削力高，切削振动使得易发生崩刃。
坚硬的珠光体结构会促进刀具磨损。 软质铁素体结构，使得易发生熔敷(前刀面、后刀面)
■
有的材料是经过热处理的。
表面精度差
切屑处理性差
亲和性
材料中的坚硬微粒
: 大
工件材料的分类
1958年
ISO (International Organization for Standardization : 国际标准)
根据切屑形态把工件材料分成以下3种
P系列
2003年重新分类
M系列
按照切削性
K系列
增加3个种类
S系列
H系列
使用分类代号
＊非硬质合金的材料分类！
N系列
合金钢的特性
合金钢的特征是：添加了各种各样的合金元素，因此，淬硬性・韧性・强度 等等机械特性优异。 合金钢应用于机床零部件・汽车零部件・工具等等广泛的领域。 切削合金钢(包括所有钢材)时生成的切屑是连续型，在切屑处理性方面，易 分断。但是，在低碳钢的切削中，易产生熔敷、切屑易伸长，切削性差。
边界损伤大
边界损伤小
正常磨损
不锈钢加工的要点
■尽力避免与加工硬化层摩擦切削。 ■增大切削刃前角，从而降低切削力、减少发热量。 ■尽量减小刃口修磨。 ■选择不会引起熔敷的刀具材料、切削条件。 ■不会引起振动的刀具 、机床及工件刚性很必要。
灰铸铁的特性
灰铸铁因为含有片状石墨，所以也被称为片状石墨铸铁。 片状石墨这种物质，本身就起到润滑剂的作用，因此具有很强的耐磨损性。 (用于机床床身、气缸套等等。) 但是，灰铸铁中含有石墨(易剥落且脆的结晶)，就会具有耐冲击性差、无延展性 的特性。
何谓切削性?
切削性就 是．．．
工件材料在切削加工时的难易度
易切削程度、难切削程度 种种要因
工件材料 本身的特性
加工方法 使用的机床
切削条件
刀 具
金属材料的切削性
材料特性与切削加工中几个问题点的关系 材料特性 高硬度 高强度 加工硬化性 热传导率 延展性 : 大 : 小 : 大 刀具寿命短 切削力大 切削温度高 切削加工中的几个问题点
切削加工时的缺点
■ 切屑处理性差。 － 切屑易伸长、缠绕。 ■ 切削中易变形。 － 因刀具的压力或装卡有时会导致工件变形。 ■ 表面容易受损伤。 ■ 切削加工表面易生成加工变质层。 － 材料柔软，切削表面附近易生成与内部不同的变质层。 ■ 需要大量的切削液。 －切削表面易挤裂，所以采取使用切削液的对策。 另外，热膨胀系数大，防止由切削热引起的尺寸变化也很 必要。
FC材料：崩碎型切屑
球墨铸铁的特性
FCD材料通常被称为球墨铸铁。 D（ductile），含有易延伸、柔软的意思。 也就是说FCD材料具有不易折断、像钢材一样可延展的特征， 且强度高，可以实现零部件等的薄壁化。
FCD材料的切屑
Steeቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ材料：连续型
FC材料：崩碎型
铸铁的切削性
0.6 后刀面磨损宽(mm) 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 0 20 40 60 切削时间(min) 80 100
切削现象
易发生刀具磨损
材料特性
易发生 加工硬化 不锈钢的 难切削特性 切削刃易塑性变形
热传导率小
易崩刃或欠损
与刀具材料的 亲和性高
易发生切口边界磨损
切削中刀尖温度高
不锈钢的锯齿状切屑
碳钢
S45C
超耐热合金 Inconel Alloy 718
奥氏体类不锈钢 SUS316
耐热钢 SUH31
切屑如果形成锯齿状，切削力的波动就会变大，易发生振动・崩刃・边界磨损等现象。
Wet(水溶性)
FCD600(珠光体+铁素体 ) FCD800(珠光体) FCD500(铁素体+珠光体)
FC300 FCD450 FCD500 FCD600 FCD800 FCD450(铁素体) FC300
切削条件 Vc=200m/min fz=0.3mm/rev 刀片: SNMA120408 UC5005 连续切削
石墨
珠光体(
硬质)
灰铸铁的结构
FC材料：崩碎型切屑
灰铸铁的机械性质
种类代号
抗拉强度 N/mm2 硬 度 HB
FC100
FC150 FC200 FC250 FC300 FC350
JIS手册
100以上 201以下
150以上 212以下 200以上 223以下 250以上 241以下 300以上 262以下 350以上 277以下
钢铁Ⅰ 1996 G 5501
灰铸铁的切削性
• • • 石墨的润滑作用与切屑的破碎效果使切削性好。 生成崩碎型切屑时，发生高频率振动。
＊
易发生小欠损。
FC材料：崩碎型切屑 ＊
何谓小欠损?
小欠损是指在铸铁的铣削 加工中，切削刃切掉材料时 切削力过大引起的。
铸 铁
欠损 裂纹
灰铸铁的问题点
•生成崩碎型切屑、发生高频振动。 •与切削刃接触的被加工物表面部分或切屑的内表面部分平滑度差， 易造成刀具磨损，引起磨蚀现象。
钢材：连续型
不锈钢的种类
不锈钢作为耐蚀或耐热材料被广泛地使用。 种类很多，根据化学成分的不同其耐蚀性、耐热性、 或机械性质也有所不同，而且切削难易度方面也存在很大差异。
种类 (1) (2) (3) (4) (5) (6)
马氏体类 铁素体类 奥氏体类 沉淀硬化类 双金属类 其它(易切类等)
不锈钢的材料特性与切削性
奥氏体球墨铸铁 奥氏体类 ： ： FCADxxx FCDAxxx
铝合金的特征
■轻质材料。 ■耐腐蚀性好。 ■电阻小。 ■非磁性。 ■光、热反射功能优。 ■可加工性优。 ■易再利用。
切削加工时的优点
■ 加工速度快。 － 是钢铁的4倍以上。 ■ 可长时间连续加工。 － 比钢铁加工磨损小。 ■ 适用的切削条件范围广。 － 从轻切削到重切削相对容易。 ■ 加工需要的能量很少。 － 塑性变形抗力小。 ■ 加工精度高。 － 很容易达到10μm的加工精度。 ■ 对机床刚性的限制少。 － 钢铁加工中塑性变形抗力大，在要求精度的情况下，机 床的刚性就成为问题，而铝合金这方面的问题很少。
不锈钢的加工硬化性
400 375 350 325 300 275 250 225 200 175 0 0.2
SUS30 4 S45C
硬度 (Hv)
切削条件 切削速度 切削进给
： ：
100 m/min 0.12 mm/rev
0.4
距表面的距离 (mm)
切削加工的表面加工硬化
边界损伤与毛刺(毛边)的发生