第7章 工件材料切削加工性
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工件材料的切削加工性
P E =7.5KW，取机床传动效率 η m =0.8，则
Pm 2.64
m
=
0.8
KW=3.3KW＜P =7.5KW E
校核结果表明，机床功率是足够的。
13
3.6.2 切削用量三要素的选用
（5）校核机床进给机构强度 由上可知，主切削力 Fz =1800N， 再 由 同 样 办 法 ， 分 别 计 算 出 本 例 的 背 向 力 Fy =392N ， 进 给 力 Fx =894N。考虑到机床导轨和溜板之间由 Fz 和 Fy 所产生的摩擦力， 设摩擦系数 μ s =0.1,则机床进给机构承受的力为
2.切削用量的选用原则
◆粗加工阶段切削用量的选用原则
粗加工阶段切削用量应根据切削用量对刀具耐用度的影响大小，首先 选取尽可能大的背吃刀量ap，其次选取尽可能大的进给量f，最后按照刀 具耐用度的限制确定合理的切削速度vc。
◆精加工阶段切削用量的选用原则
精加工阶段切削用量应选用较高的切削速度vc、尽可能大的背吃刀量ap 和较小的进给量f。
3.5.1 衡量材料切削加工性的指标
➢刀具耐用度T或一定耐用度下允许的切削速度vT指标 在切削普通金属材料时，常用刀具耐用度达到60min 时所允许的切削速度的高低来评定材料加工性的好坏 ，记作v60。 ➢切削力、切削温度或切削功率指标
在粗加工或机床刚性、动力不足时，可用切削力作 为工件材料切削加工性指标。在相同加工条件下，凡 切削力大、切削温度高、消耗功率多的材料较难加工 ，切削加工性差；反之，则切削加工性好。
9
3.6.2 切削用量三要素的选用
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3.6.2 切削用量三要素的选用
解 为达到规定的加工要求，此工序应安排粗车和半精车两
次走刀，粗车时将 50mm 外圆车至 45mm；半精车时将 45mm
第七节工件材料的切削加工性
3. 粗、精加工中切削用量的选择原则
粗加工时，应以提高生产率为主，同时保证 规定的刀具寿命。
➢ 切削深度：在机床功率足够时，尽量一次完 成加工余量。
➢ 进给量：根据机床-刀具-夹具-工艺系统刚性 选择最大的进给量。
➢ 切削速度：根据已选定的切削深度和进给量、 工件材料、刀具材料，选择中等偏下的切削 速度。
最低成本刀具寿命：以每件产品（或工序）的
加工费用最低而确定的刀具寿命。
其它原则
➢ 根据刀具的复杂程度，即制造和磨刀成本选择。 ➢ 机夹可转位刀具寿命可选择的短一些。 ➢ 对装刀、换刀、调刀比较复杂的多刀机床、组
合机床、自动化加工刀具，刀具寿命要选得高 一些。 ➢ 关键工序的刀具寿命要选得低一些。 ➢ 要保证大件加工一次走刀完成加工。
第七节
工件材 料的切 削加工
性
1. 切削加工性：指工件材料被切削加工 的难易程度。
2. 衡量切削加工性的指标
以加工质量的好坏衡量切削加工性 以刀具耐用度衡量切削加工性
➢
在保证相同刀具耐用度的前提下，切削这种材料允
Hale Waihona Puke 许的最大切削速度。➢
在相同的切削条件下，切削这种材料的刀具耐用度。
➢
在相同的切削条件下，保证切削这种材料达到磨钝
2. 制定切削用量时应考虑的因素
加工质量 切削加工生产率 刀具寿命 在多刀切削和使用组合刀具切削时，应把
各刀具中允许的切削用量中最低的参数作 为调整机床的参数。在自动线加工中，还 要考虑生产节拍。
最高生产率刀具寿命：以单位时间生产最多数
量的产品或加工每个零件所消耗的生产时间最 短而确定的刀具寿命。
➢ 粗加工 根据工件材料、刀杆尺寸、 工件直径和已确定的背吃刀量选择。
第2-7节工件材料的切削加工性
参考资料1：不锈钢的切削加工性
与45钢相比，1Cr18Ni9Ti不锈钢的相对可切削性约为0.3-.05之间，是一 种难切削材料。 其难加工性主要表现在： 高温强度和高温硬度高，一般钢材切削时，随着切削温度的升高其强度 会明显降低，切屑易被切离，而1Cr18Ni9Ti在700度时仍不能降低其机 械性能，故切屑不易被切离，切削过程中切削力大，刀具易磨损。 塑性和韧性高，虽然1Cr18Ni9Ti的抗拉强度和硬度都不高，但综合性能 很好，塑性和韧性高，它的延伸率、断面收缩率和冲击值都较高， 1Cr18Ni9Ti的延伸率是40%，是40#的210-237%，是45#的250-280%， 是20Cr、40Cr钢的400-500%，所以切屑不易切离、卷曲和折断，切屑 变形所消耗的功能增多，如切除一定体积的1Cr18Ni9Ti所消耗的能量比 切除相同体积的低碳钢约高50%，并且大部分能量转化为热能，使切削 温度升高。 由 于1Cr18Ni9Ti不易加工，切屑不易切离和折断，故刀具和工件之间所 产生的摩擦热也多，而不锈钢1Cr18Ni9Ti的导热率低(约为普通钢的1/21/3)，散热差，由切屑带走的热量少。大部分的热量被刀具吸收，致使 刀具的温度升高，加剧刀具磨损。
2、工件材料化学成分的影响 （1）钢材的化学成分对切削加工性的影响
碳素钢的强度与硬度随含碳量的增加而提高，而塑性与韧性 随含碳量的增加而减小。低碳钢的塑性和韧性较高，又不易断 屑，因此切削加工性较差；高碳钢的强度和硬度较高，易使刀 具磨损，因此切削加工性较差；中碳钢的切削加工性较好。 在钢中加入铬、镍、钒、钼、钨、锰、硅、铝等合金元素可 以改变钢的切削加工性。
铁的加工性比冷硬铸铁好。
（3）以切屑控制或断屑的难易为衡量指标
在自动线上或自动机床上，常以切屑控制或断屑的难易程度 作为衡量材料切削加工性的指标。
第七章 工件材料切削加工性
立方氮化硼刀具进行切削加工，或采用磨削加工方 式。该材料额韧性低，脆性大，切削时刀具破损和 磨损严重 ，刀具耐用度低。
二、复合材料的切削加工性
复合材料是指用两种或两种以上物理与化学形状 不同的物质，人工制成的多组元固体材料。复合材 料是多组元（相）体系。
复合材料的组成相: 基体相（起粘结作用）和增 强相（提高强度和刚度的作用）
第七章 工件材料切削加工性
7.1 工件材料切削加工性的概念和衡量指标
一、切削加工性的概念
切削加工性是指在一定切削条件下，对工件材料进行 切削加工的难易程度。 如难加工材料， 加工性差。
切削加工性是相对的
二、
1、以加工质量衡量切削加工性：在一定条件下， 以是否易达到所要求的表面质量的各项指标来衡量。
常以σb＝0.637GPa(60 kgf／min)的45钢的
V之6相0作比为，基则准得，相写对作加工(KVv性60K()VvVj，6为600)其j 它被切材料的V60与
当Kv>1时, 表明该材料比45钢易切削； 当Kv<1时, 表明该材料比45钢难切削。 各种材料的相对加工性Kv乘以45钢的切削速度, 即可得出 切削各种材料的可用切削速度。
材料的化学成分是通过对其物理力学性能的影响而影响 切削加工性的。钢（高碳钢、中碳钢、低碳钢）
钢中加入Cr、Ni、Mn、V、Mo等可提高强度和硬度； 而加入Al、Si等易形成硬质点，加剧刀具磨损。
易切钢
铸铁（化学元素对碳的石墨化作用，促进石墨化作用 （Al、Si、Ni、Cu、Ti）时切削加工性提高，反之降低。
4.切削条件对切削加工性的影响
二、改善工件材料切削加工性的途径
1.调整化学成分，
易切钢：切削力小，容易断屑刀具耐用度高加工表面 质量好。
二、复合材料的切削加工性
复合材料是指用两种或两种以上物理与化学形状 不同的物质，人工制成的多组元固体材料。复合材 料是多组元（相）体系。
复合材料的组成相: 基体相（起粘结作用）和增 强相（提高强度和刚度的作用）
第七章 工件材料切削加工性
7.1 工件材料切削加工性的概念和衡量指标
一、切削加工性的概念
切削加工性是指在一定切削条件下，对工件材料进行 切削加工的难易程度。 如难加工材料， 加工性差。
切削加工性是相对的
二、
1、以加工质量衡量切削加工性：在一定条件下， 以是否易达到所要求的表面质量的各项指标来衡量。
常以σb＝0.637GPa(60 kgf／min)的45钢的
V之6相0作比为，基则准得，相写对作加工(KVv性60K()VvVj，6为600)其j 它被切材料的V60与
当Kv>1时, 表明该材料比45钢易切削； 当Kv<1时, 表明该材料比45钢难切削。 各种材料的相对加工性Kv乘以45钢的切削速度, 即可得出 切削各种材料的可用切削速度。
材料的化学成分是通过对其物理力学性能的影响而影响 切削加工性的。钢（高碳钢、中碳钢、低碳钢）
钢中加入Cr、Ni、Mn、V、Mo等可提高强度和硬度； 而加入Al、Si等易形成硬质点，加剧刀具磨损。
易切钢
铸铁（化学元素对碳的石墨化作用，促进石墨化作用 （Al、Si、Ni、Cu、Ti）时切削加工性提高，反之降低。
4.切削条件对切削加工性的影响
二、改善工件材料切削加工性的途径
1.调整化学成分，
易切钢：切削力小，容易断屑刀具耐用度高加工表面 质量好。
第七章 金属切削加工基础知识 1
2．进给运动:由机床或人力提供的运动,它使刀具
与工件间产生附加的相对运动,进给运动将使被切
削金属层不断地投入切削,以加工出具有所需几何 特性的已加工表面.(车削外圆时,进给运动是刀具 的纵向运动;牛头刨床刨削时,进给运动是工作台 的移运.)
3.主运动和进给运动的合成: 当主运动和进给运动 同时进行时，切削刃
互接触的表面上承受了很大的压力和强烈的摩
擦、刀具在高温下进行切削的同时，还承受着
切削力、冲击和振动，因此要求刀具切削部分
的材料应具备以下性能：
1.高硬度：刀具材料必须具有高于工件材料的硬
度，常温硬度应在HRC60以上。
2.耐磨性：耐磨性表示刀具抵抗磨损的能力，通
常刀具材料的硬度越高，耐磨性越好。
第七章 金属切削加工基础知识
要求目的：理解零件加工质量的概念、掌握切削
运动和金属切削刀具的基本知识、认识金属切削
过程的基本规律。
重点、难点：切削运动和切削刀具。
7.1 加工质量
金属切削加工（或冷加工）是指用切削工具从坯
料或工件上切除多余材料，以获得所要求的几何 形状、尺寸精度和表面质量的零件的加工方法。
公差、形状公差和位置公差来表示。
1.尺寸精度:是指加工表面本身的尺寸（如圆柱面
的直径）和表面间的尺寸（如孔间距离等）的精
确程度。尺寸精度的高低，用尺寸公差的大小来 表示。 为了实现互换性和满足各种使用要求，国家标准 GB1800-79规定，尺寸公差分为20个公差等级，即
IT01、IT0、IT1、IT2„„、IT18。从IT01 ~IT18，
Vc (m / min 或m / s)
式中：d——工件直径，㎜ n——工件或刀具每分钟（秒）转数（r/min或r/S）
金属切削原理PPT课件
在切削加工中，也有用进给速度 来表示进 给运动的。所谓进给速度是刀刃选定点相对于工 件的进给运动的速度，其单位为mm／s。若进给 运动为直线运动，则进给速度在刀刃上各点是相 同的。
３. 背吃刀量 对外圆车削（图１－１） 和平面刨削（图１－２）而言，背吃刀量等于已 加工表面与待加工表面间的垂直距离；其中外圆 车削的背吃刀量：
总之，任何切削加工方法都必须有一个主运 动，可以有一个或几个进给运动。主运动和进给 运动可以由工件或刀具分别完成，也可以由刀具 单独完成（例如在钻床上钻孔或铰孔）。
二 工件上的加工表面
在切削过程中，通常工件上存在三个表面， 以图１－１的外圆车削和图１－２的平面刨削为 例，它们是：
１．待加工表面 它是工件上即将被切去的
三 切削用量
所谓切削用量是指切削速度，进给量和背吃 刀量三者的总称。它们分别定义如下：
１. 切削速度v 它是切削加工时，刀刃上选
定点相对于工件的主运动的速度．刀刃上各点的 切削速度可能是不同的。
当主运动为旋转运动时，刀具或工件最大直 径处的切削速度由下式确定：
式中 d——完成主运动的刀具或工件的最大直径 （mm）；
（一）刀具在正交平面参考系中的标注角度
刀具标注角度的内容包括两个方面：一是确
定刀具上刀刃位置的角度；二是确定前刀面与后 面位置的角度。以外圆车刀为例（图１－９）， 确定车刀主切削刃位置的角度有二：
主偏角 它是在基面上，主切切削忍与 基面的夹角。当刀尖在主切削刃上为最低的点时， 为负值；反之，当刀尖在主切削刃上为最高的点 时， 为正值。必须指出，这个规定是根据ＩＳ Ｏ标注，同过去某些书上关于正负号的规定恰好 相反。
实际上，除了由上述切削平面和基面组成的 参考平面系以外，还应该有一个平面作为标注和 测量刀具前，后刀面角度用的 “测量平面”。通 常根据刃磨和测量的需要与方便，可以选用不同 的平面作为测量平面。在刀刃上同一选定点测量 其角度时，如果测量平面选得不同，刀具角度的 大小也就不同。
３. 背吃刀量 对外圆车削（图１－１） 和平面刨削（图１－２）而言，背吃刀量等于已 加工表面与待加工表面间的垂直距离；其中外圆 车削的背吃刀量：
总之，任何切削加工方法都必须有一个主运 动，可以有一个或几个进给运动。主运动和进给 运动可以由工件或刀具分别完成，也可以由刀具 单独完成（例如在钻床上钻孔或铰孔）。
二 工件上的加工表面
在切削过程中，通常工件上存在三个表面， 以图１－１的外圆车削和图１－２的平面刨削为 例，它们是：
１．待加工表面 它是工件上即将被切去的
三 切削用量
所谓切削用量是指切削速度，进给量和背吃 刀量三者的总称。它们分别定义如下：
１. 切削速度v 它是切削加工时，刀刃上选
定点相对于工件的主运动的速度．刀刃上各点的 切削速度可能是不同的。
当主运动为旋转运动时，刀具或工件最大直 径处的切削速度由下式确定：
式中 d——完成主运动的刀具或工件的最大直径 （mm）；
（一）刀具在正交平面参考系中的标注角度
刀具标注角度的内容包括两个方面：一是确
定刀具上刀刃位置的角度；二是确定前刀面与后 面位置的角度。以外圆车刀为例（图１－９）， 确定车刀主切削刃位置的角度有二：
主偏角 它是在基面上，主切切削忍与 基面的夹角。当刀尖在主切削刃上为最低的点时， 为负值；反之，当刀尖在主切削刃上为最高的点 时， 为正值。必须指出，这个规定是根据ＩＳ Ｏ标注，同过去某些书上关于正负号的规定恰好 相反。
实际上，除了由上述切削平面和基面组成的 参考平面系以外，还应该有一个平面作为标注和 测量刀具前，后刀面角度用的 “测量平面”。通 常根据刃磨和测量的需要与方便，可以选用不同 的平面作为测量平面。在刀刃上同一选定点测量 其角度时，如果测量平面选得不同，刀具角度的 大小也就不同。
7章工件材料的切削加工性
7章工件材料的切削加工性工件材料的切削加工性是指在切削加工过程中，材料在切削力的作用下所表现出的性能。
它是评价材料是否适合切削加工的重要指标之一、材料的切削加工性直接影响到切削加工的效率和质量，因此对于工件材料的切削加工性能的研究非常重要。
一、工件材料的切削加工性能的影响因素1.材料的硬度：材料的硬度是指材料抵抗硬物侵入的能力。
在切削加工中，硬度较高的材料会导致刀具磨损加剧，切削力增大，切削温度升高等问题，从而影响到切削加工的效率和质量。
2.材料的韧性：材料的韧性是指材料抵抗断裂的能力。
韧性较好的材料容易产生切屑，切削力较小，切削加工时刀具磨损较少，切削加工效率较高。
3.材料的切削性状：材料的切削性状包括材料的切削硬度、切削韧性、切削塑性等。
这些性状直接影响到材料在切削加工过程中的表现。
4.材料的热导率：材料的热导率是指材料传导热量的能力。
热导率低的材料在切削加工中容易产生高温，加剧刀具磨损，降低切削加工效率。
5.材料的化学成分：材料的化学成分直接影响到材料的切削加工性能。
例如，含有硬质相的材料会增加材料的硬度，从而影响到切削加工性能。
二、工件材料的切削加工性能的评价指标1.切削力：切削力是指在切削加工过程中作用在刀具上的力。
切削力的大小直接影响到刀具的磨损和切削加工的效率。
2.切削温度：切削温度是指在切削加工过程中产生的温度。
切削温度的升高会导致刀具磨损加剧，切削加工效率降低。
3.切削表面质量：切削表面质量是指在切削加工过程中所得到的工件表面的质量。
切削表面质量的好坏直接影响到工件的使用性能。
4.切削加工效率：切削加工效率是指在单位时间内完成的切削量。
切削加工效率的高低直接关系到切削加工的经济效益。
三、提高工件材料的切削加工性能的方法1.选择合适的切削工艺参数：合理的切削工艺参数可以降低切削力和切削温度，提高切削加工的效率和质量。
2.选择合适的切削刀具：合适的切削刀具可以根据材料的硬度、韧性等性能进行选择，提高切削加工的效率和质量。
工件材料的切削加工性
切削难加工材料的主要措施： 切削难加工材料的主要措施：
(1)改善切削加工条件 (1)改善切削加工条件 要求机床有足够大的功率， 要求机床有足够大的功率，并处于良好的技 术状态； 术状态；加工工艺系统 应具有足够的强度和 刚性，装夹要可靠；在切削过程中， 刚性，装夹要可靠；在切削过程中，要求均 匀的机械进给，切忌手动进给， 匀的机械进给，切忌手动进给，不容许刀具 中途停顿。 中途停顿。
二、常用材料的切削加工性
1.碳素钢 1.碳素钢 低碳钢(<0.25%) 软而韧。 低碳钢(<0.25%) ：性软而韧。粗加工时不易断屑而影响操 作过程， 作过程，精加工时因切屑脱离母体时使已加工表面发生严重 撕扯而产生大量细裂纹（鳞刺）， ），又因易形成积屑瘤而严重 撕扯而产生大量细裂纹（鳞刺），又因易形成积屑瘤而严重 影响精加工质量， 切削加工性较差；可通过正火处理 正火处理使晶 影响精加工质量，故切削加工性较差；可通过正火处理使晶 粒细化、硬度增加、韧度下降，便于切削加工。 粒细化、硬度增加、韧度下降，便于切削加工。 中碳钢（0.3%～0.6%）：有较好的综合性能，其切削加工性 中碳钢（0.3%～0.6%）：有较好的综合性能， ）：有较好的综合性能 较好； 较好； 高碳钢（0.6%～0.8%）：切削加工性次于中碳钢； ）：切削加工性次于中碳钢 高碳钢（0.6%～0.8%）：切削加工性次于中碳钢； >0.8%）： 硬而脆，切削时刀具易磨损， ）：性 （>0.8%）：性硬而脆，切削时刀具易磨损， 故其切削加工性不好 可通过球化退火 切削加工性不好。 球化退火来改善其切削加工 故其切削加工性不好。 可通过球化退火来改善其切削加工 性。
三、改善工件材料切削加工性的途径
可通过热处理方法， 可通过热处理方法，改变 热处理方法 材料的金相组织和物理力 学性能， 学性能， 也可通过调整材料的化学 成分等途径。 成分等途径。 生产实际中， 生产实际中，热处理是常 用的处理方法。 用的处理方法。
工件材料的切削加工性
第一节工件材料的切削加工性材料的切削加工性是指对某种材料进行切削加工的难易程度。
1.衡量切削加工性的指标切削加工性的指标可以用刀具使用寿命、一定寿命的切削速度、切削力、切削温度、已加工表面质量以及断屑的难易程度等衡量。
某种材料切削加工性的好坏，是相对另一种材料而言的。
因此，切削加工性是具有相对性的。
一般以切削正火状态45钢的v60作为基准，其它材料与其比较，用相对加工性指标Kr表示：（3-1）式中,v60——某种材料其刀具使用寿命为60min时的切削速度；(v60) j——切削45钢，刀具使用寿命为60min时的切削速度。
二。
影响材料切削加工性的主要因素影响材料切削加工性的主要因素有材料的物理力学性能、化学成分和金相组织等。
三。
难加工材料的切削加工性（一）、高锰钢的切削加工性高锰钢加工硬化严重，塑性变形会使奥氏体组织变为细晶粒的马氏体组织，硬度急剧增加，造成切削困难。
高锰钢热导率低，仅为45钢的1/4，切削温度高，刀具易磨损，高锰钢韧度大，约为45钢的8倍，其伸长率也大，变性严重，导致切削力增加，并且不易断屑。
（二）不锈钢的切削加工性奥氏体不锈钢中的铬、镍含量较大，铬能提高不锈钢的强度及韧性，但使加工硬化严重，易粘刀。
不锈钢切屑与前刀面结出长度较短，刀尖附近应力较大，经计算刀尖所收的应力为切削碳钢的1.3倍，造成刀尖易产生塑性变形或崩刀。
奥氏体不锈钢导热性差，切削温度高。
另外，锯齿形切屑并不因速度增高而有所改变，所以切削波动大，易产生振动，使刀具破损。
断屑问题也是不锈钢车削中的突出问题。
车削不锈钢时，多采用韧性好的YG类硬质合金刀片，选择较大的前角和小的主偏角；较低的切削速度，较大的进给量和背吃刀量。
四、改善材料切削加工性的基本方法1．在材料中适当添加化学元素??? 在钢材中添加适量的硫、铅等元素，能够破坏铁素体的连续性，降低材料的塑性，使切削轻快，切屑容易折断，大大地改善材料的切削加工性。
在铸铁中加入合金元素铝、铜等能分解出石墨元素，利于切削。
影响工件材料切削加工性的因索及改善途径
影响工件材料切削加工性的因索及改善途径发布日期：[2007-3-17] 共阅[1268]次1、什么是难切削材料？所谓难切削材料，就是切削性差的材料，或切削困难的材料。
材料的性能如硬度大于250HB，抗拉强度大于1000MPa，延伸率δ大于30％，冲击值αK大于100MPa，导热系数K小于41.8W/m.k，都属于难切削材料。
也可用切削过程中的现象(切削力大、刀具易磨损、刀具耐用度低、已加工表面质量难于达到要求和切屑难于控制等)来衡量。
2、影响材料切削加工性的因素：(1)物理性能：1)导热系数K：导热系数高的材料，允许的切削速度Vc就高。
如用硬质合金刀具切削下列不同导热系数的材料所允许用的Vc；碳钢K=48.2～50.2 W/m.k Vc=100～150 m/min高温合金K=8.4～16.7 W/m.k Vc=7～60 m/min钛舍金K=5.44～10.47 W/m.k Vc=15～50 m/min2)线膨胀系数α：它的大小影响材料在切削时加工时热胀冷缩程度而影响加工精度。
(2)材料的化学成分：材料的化学成分和配比，是影响材料的力学性能、物理性能、热处理性能、金相组织和材料的切削加工性的根本因素。
如：碳(C)；材料含碳量增加，其硬度和强度相应增大。
含碳量适中(如45号钢)，其切削加工性好。
材料含碳量低，切削加工性也变差。
镍(Ni)：Ni能提高材料的耐热性，但材料的导热系数明显下降。
当镍大于8％时，形成奥氏体钢，致使加工硬化严重。
钒(V)：随着材料含钒量的增加，使材料的磨削性能变差。
钼(Mo)：钼能提高材料的强度和韧性，但材料的导热系数下降。
钨(W)：能提高材料的高温强度和常温强度，但使材料的导热系数明显下降。
锰(Mn)：锰能提高材料的硬度与强度，但使材料的韧性略降低。
当锰大于1.5％时，材料的切削加工性将变差。
硅(Si)：使材料的导热系数下降。
钛(Ti)：钛是易于形成碳化物的元素，其加工性也差。
材料的切削加工性(精)
1、以加工质量衡量切削加工性：在一定条件下， 以 是否易达到所要求的表面质量的各项指标来衡量。
机械制造基础 评定材料加工性主要指标
2、以刀具耐用度衡量切削加工性: ①在保证相同耐用度的条件下，以允许切削速度的高低来 衡量。 ②在保证相同切削条件下，以刀具耐用度的高低来衡量。 ③在同样切削条件下，以达到刀具磨钝标准所切除的金属体 积来衡量。 3 4、以断屑性能衡量切削加工性 由此可知，同一材料很难在各项指标中同时获得良好的评 价。但总的来说：某材料被切削时，刀具的耐用度高，所允 许的切削速度高，质量易保证，易断屑，切削力小，则加工 性好，反之加工性差。
V60 K v 当Kv>1时，表明该材料比45钢易切削； (V60 ) j
当Kv<1时，表明该材料比45钢难切削。 各种材料的相对加工性 Kv 乘以 45 钢的切削速度，即可得出切 削各种材料的可用切削速度。
机械制造基础
02
影响工件材料切削加工性的因素
机械制造基础 1. 工件材料的物理力学性能
机械制造基础
目 录
01
02 03
评定材料加工性主要指标
影响工件材料切削加工性的因素
改善工件材料切削加工性的途径
机械制造基础
01
评定材料加工性主要指标
机械制造基础 评定材料加工性主要指标
切削加工性是指在一定切削条件下，对工件材料进 行切削加工的难易程度。 如难加工材料，加工性差。 切削加工性是相对的
铸铁
化学元素对碳的石墨化作用，促进石墨化作用（Al、
Si、Ni、Cu、Ti）时切削加工性提高，反之降低。
机械制造基础 3. 金属组织对切削加工性的影响
金属材料中不同的金相组织，产生不同的力学性能，对切 削加工性影响也不同。 低碳钢（铁素体组织多，强度、硬度低，延伸率高，易塑性 变形） 中碳钢（珠光体＋铁素体，中等强度、硬度和塑性） 淬火钢（以马氏体为主，强度、硬度均高，刀具磨损剧烈） 而加入Al、Si等易形成硬质点，加剧刀具磨损。 铸铁（灰铸铁） 各相的分布、形状和大小。珠光体（片状、球状）
第7章_工件材料切削加工性
H
9
◆ 3、工件材料的塑性对切削加工性能的影响 J材料的塑性通常以延伸率δ表示。一般，材料的塑性越大，越难加工。因为塑性大的 材料，加工变形和硬化、刀具表面的冷焊现象都比较严重，不易断屑，不易获得好的 已加工表面质量。另外，切屑与前刀面的接触长度加大，使摩擦力增大。 如：硬度相近的45钢和1Cr18Ni9Ti不锈钢（ δ =40）。 J但材料塑性太小时，切屑与前刀面的接触变得很短，切削力、切削热集中在切削刃附 近，使刀具磨损严重，故切削性也差。
难加工金属材料的切削加工性 难加工的原因一般是以下几个方面：①高硬度；②高强度；③高塑性和高韧性；
④低塑性和高脆性；⑤低导热性；⑥有大量微观硬质点或硬夹杂物；⑦化学性质活 泼。这些特性一般都能使切削过程中的切削力加大，切削温度升高，刀具磨损加剧， 刀具使用寿命缩短；有时还将使已加工表面质量恶化，切屑难以控制；最终则使加 工效率和加工质量降低，加工成本提高。
这样的钢叫“易切钢”。
18
7.3 常用金属材料的切削加工性 常用金属材料的切削加工性
◆ 1.有色金属 有色金属（如铝及铝合金，铜及铜合金等）通常属于易切削材料。
，
H
19
7.3 常用金属材料的切削加工性
◆ 1.有色金属 有色金属（如铝及铝合金，铜及铜合金等）通常属于易切削材料。
◆2. 铸铁 铸铁的加工性一般较碳钢好。 比较各种铸铁加工性的好坏，主要取决于石墨的存在形式、基体组织状态、 金属组织成分和热处理的影响。 例如：灰铸铁，可锻铸铁和球墨铸铁中，石墨分别呈片状、团絮状和球状， 因此它们的强度依次提高，加工性随之变差。
1、高碳钢和工具钢： 球化退火，降低硬度
2、热轧状态的中碳钢： 正火、退火，使组织和硬度均匀。
机械制造工程学习题及答案
7.调质只能作为预备热处理。（）
三、选择题
1．在机械加工中直接改变工件的形状、尺寸和表面质量，使之成为所需零件的过程称为（）。
A.生产过程B.工艺过程C.工艺规程D.机械加工工艺过程
2．编制机械加工工艺规程，编制生产计划和进行成本核算最基本的单元是（）。
A.工步B.工序C.工位D.安装
3．零件在加工过程中使用的基准叫做（）。
9.拉削方式（拉削图形）有几种？各有什么优缺点？
10.滚刀常用的基本蜗杆造型有几种，制造方法是什么？
11.砂轮的特性由哪些因素决定？
12.什么叫砂轮硬度，如何选择砂轮硬度？
13.简述磨料粒度的表示方法。
14.齿轮常用加工方法有哪些？试分析滚齿机的切削运动。
第五章机械加工工艺规程的制订
一、填空题
1.在机械制造中，根据企业生产专业化程度不同，生产类型可分为三种，
图2-2图2-3
2.绘制图2-3所示 弯头车刀的正交平面参考系的标注角度（从外缘向中心车端面）： ， ， ， ， 。
3.设外圆车刀的 ， ， ， ，求 ， ， 及 。
4.如图2-4所示，镗孔时工件内孔直径为 ，镗刀的几何角度为 ， ， ， 。若镗刀在安装时刀尖比工件中心高 ，试检验镗刀的工作后角 。
图5-2
3．某厂年产4105型柴油机1000台，已知连杆的备用率为，机械加工废品率为，试计算连杆的生产纲领，说明其生产类型及主要工艺特点。
4．试指出图5-3中结构工艺性方面存在的问题，并提出改进意见。
图5-3
5．图5-4所示为在两顶尖间加工小轴小端外圆及台肩面2的工序图，试分析台肩面2的设计基准、定位基准及测量基准。
即、和。生产类型的划分除了与有关外，还应考虑。
2.零件加工表面的技术要求有、、和。
三、选择题
1．在机械加工中直接改变工件的形状、尺寸和表面质量，使之成为所需零件的过程称为（）。
A.生产过程B.工艺过程C.工艺规程D.机械加工工艺过程
2．编制机械加工工艺规程，编制生产计划和进行成本核算最基本的单元是（）。
A.工步B.工序C.工位D.安装
3．零件在加工过程中使用的基准叫做（）。
9.拉削方式（拉削图形）有几种？各有什么优缺点？
10.滚刀常用的基本蜗杆造型有几种，制造方法是什么？
11.砂轮的特性由哪些因素决定？
12.什么叫砂轮硬度，如何选择砂轮硬度？
13.简述磨料粒度的表示方法。
14.齿轮常用加工方法有哪些？试分析滚齿机的切削运动。
第五章机械加工工艺规程的制订
一、填空题
1.在机械制造中，根据企业生产专业化程度不同，生产类型可分为三种，
图2-2图2-3
2.绘制图2-3所示 弯头车刀的正交平面参考系的标注角度（从外缘向中心车端面）： ， ， ， ， 。
3.设外圆车刀的 ， ， ， ，求 ， ， 及 。
4.如图2-4所示，镗孔时工件内孔直径为 ，镗刀的几何角度为 ， ， ， 。若镗刀在安装时刀尖比工件中心高 ，试检验镗刀的工作后角 。
图5-2
3．某厂年产4105型柴油机1000台，已知连杆的备用率为，机械加工废品率为，试计算连杆的生产纲领，说明其生产类型及主要工艺特点。
4．试指出图5-3中结构工艺性方面存在的问题，并提出改进意见。
图5-3
5．图5-4所示为在两顶尖间加工小轴小端外圆及台肩面2的工序图，试分析台肩面2的设计基准、定位基准及测量基准。
即、和。生产类型的划分除了与有关外，还应考虑。
2.零件加工表面的技术要求有、、和。
切削加工性与切屑控制
易断屑。因hD= sinκr，而σ=
hchE/(2Rch)。
刃倾角主要控制切屑流向。
切削加工性与切屑控制
27
五、切屑的控制
3. 影响断屑的因素
3）切削用量
进给量：进给量增大，切削厚度和切屑厚
度按比例增加，弯曲应力增大，故易断屑。
背吃刀量：背吃刀量增大，主切削刃相对
副切削刃和刀尖的切削作用增大，流屑角减
工性的目的。
切削加工性与切屑控制
14
四、几种难加工材料的切削加工性 1.高锰钢:钢中锰含量在11～14%时，称为高 锰钢。 1）切削加工困难的原因 ➢ 加工硬化严重：塑性变形会引起奥氏体组 织转变为细晶粒马氏体组织，使硬度由 180～220HBS增加到450～500HBW。 ➢ 导热率低：约为45钢的1/4，切削温度高。 ➢ 韧性大：约为45钢的8倍，延伸率大，使 切削力大，且不易断屑。当温度超过600℃ 时，延伸率会很快切削增加工长性与，切屑使控制 切削更加困难。 15
形后改变方向继续运动。若与待加工表面相碰
而折断成C形屑；与加工表面相碰后形成圆卷形
切屑；与后刀面相碰后形成C形或6字形切屑。
2）靠重力甩断
若切屑未碰到任何物体，则形成带状或螺旋
形切屑，靠自身重力切削甩加工断性与。切屑控制
21
五、切屑的控制
3. 影响断屑的因素
1)卷屑槽(断屑槽)
卷屑槽断面形状（见图1 - 41）：折线型、
四、几种难加工材料的切削加工性
1. 高锰钢:
2）措施
➢ 刀具方面：YG、YW；较大前角和负值
较大的刃倾角。
➢ 切削用量方面：低的切削速度(υc = 20～40m/min)，以免切削温度过高；大的
进给量( = 0.2～0.8mm/r)，使切削厚度较
工件材料的切削加工性及改善
7
1.6.1 衡量材料可加工性的指标
• 衡量切削加工性的指标 以刀具耐用度T或一定寿命下的切削速度VT 衡量加工性 以切削力或切削温度衡量切削加工性 以已加工表面质量衡量切削加工性 以切屑控制或断屑的难易衡量切削加工性
8
1.6.2 改善材料切削加工性的途径
• 改善切削加工性的途径：
通过热处理改变材料的组织和机械性能 高碳钢和工具钢 球化退火 热轧状态的中碳钢 正火 低碳钢 冷拔或正火 调整材料的化学成分 在钢中适当添加一些元素，如硫、钙、铅等，使 钢的切削加工性得到显著改善，这样的钢叫“易 切钢”。
161161衡量材料可加工性的指标衡量材料可加工性的指标衡量切削加工性的指标以刀具耐用度t或一定寿命下的切削速度v衡量加工性以切削力或切削温度衡量切削加工性以已加工表面质量衡量切削加工性以切屑控制或断屑的难易衡量切削加工性161161衡量材料可加工性的指标衡量材料可加工性的指标改善切削加工性的途径
机械制造技术基础
3
1.6.1 衡量材料可加工性的指标
• 衡量切削加工性的指标
1.以刀具耐用度衡量或一定耐用度下的切削速度衡量切削加 工性 在相同的切削条件下，刀具耐用度高，工件材料的切 削加工性好。 在刀具耐用度T相同的前提下，切削某种材料允许的 切削速度VT高，切削加工性好；反之VT小，切削加工性差。
4
1.6.1 衡量材料可加工性的指标
15
1.7.2刀具角度的选择
问题？
1、强度和韧性大的刀具材料选择大的还是小的前角，而脆性 大的刀具又如何选择？ 2、加工塑性材料时，一般选择大的还是小的前角。 3、加工脆性材料时，刀具前角相对塑性材料如何选择？ 4、粗加工和精加工时刀具的前角有何区别？
16
解答
1.6.1 衡量材料可加工性的指标
• 衡量切削加工性的指标 以刀具耐用度T或一定寿命下的切削速度VT 衡量加工性 以切削力或切削温度衡量切削加工性 以已加工表面质量衡量切削加工性 以切屑控制或断屑的难易衡量切削加工性
8
1.6.2 改善材料切削加工性的途径
• 改善切削加工性的途径：
通过热处理改变材料的组织和机械性能 高碳钢和工具钢 球化退火 热轧状态的中碳钢 正火 低碳钢 冷拔或正火 调整材料的化学成分 在钢中适当添加一些元素，如硫、钙、铅等，使 钢的切削加工性得到显著改善，这样的钢叫“易 切钢”。
161161衡量材料可加工性的指标衡量材料可加工性的指标衡量切削加工性的指标以刀具耐用度t或一定寿命下的切削速度v衡量加工性以切削力或切削温度衡量切削加工性以已加工表面质量衡量切削加工性以切屑控制或断屑的难易衡量切削加工性161161衡量材料可加工性的指标衡量材料可加工性的指标改善切削加工性的途径
机械制造技术基础
3
1.6.1 衡量材料可加工性的指标
• 衡量切削加工性的指标
1.以刀具耐用度衡量或一定耐用度下的切削速度衡量切削加 工性 在相同的切削条件下，刀具耐用度高，工件材料的切 削加工性好。 在刀具耐用度T相同的前提下，切削某种材料允许的 切削速度VT高，切削加工性好；反之VT小，切削加工性差。
4
1.6.1 衡量材料可加工性的指标
15
1.7.2刀具角度的选择
问题？
1、强度和韧性大的刀具材料选择大的还是小的前角，而脆性 大的刀具又如何选择？ 2、加工塑性材料时，一般选择大的还是小的前角。 3、加工脆性材料时，刀具前角相对塑性材料如何选择？ 4、粗加工和精加工时刀具的前角有何区别？
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解答
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五、钛合金的切削加工性
比强度和比刚度较高，在温度550度以下耐蚀性很高。 导热性低；高温易于气体发生化学作用；塑性低；弹性模量 低，弹性变形大。 加工时考虑问题：
1、使用硬质合金刀具.
2、较小的前角（增大切屑与前刀面的接触长度），提高耐用 度，后角稍大，刀尖圆弧过渡,光滑的刀刃. 3、低V、较大的ap、适当的f. 4、充分冷却.
V60 K v (V60 ) j
当Kv>1时，表明该材料比45钢易切削；
当Kv<1时，表明该材料比45钢难切削。
各种材料的相对加工性 Kv乘以45钢的切削速度，即可得出 切削各种材料的可用切削速度。
第二节
影响工件材料切削加工性的因素及改 善切削加工性的措施
一、影响工件材料切削加工性的因素
1、工件材料的物理力学性能 硬度：硬度(低温和高温硬度 )越高，切削加工性越低；硬 质点越多，形状越尖锐，分布越广，加工性越低；加工硬 化指标越高，切削加工性越低。 强度：强度越高，切削力越大，切削加工性越低； 塑性、韧性、热导率
第七章 工件材料切削加工性
第一节 工件材料切削加工性的概念和衡量指标
第二节 影响工件材料切削加工性的因素及改善切削 加工性的途径 第三节 某些难加工材料的切削加工性
第四节
非金属材料切削加工性
第七章 工件材料切削加工性
第一节 工件材料切削加工性的概念和衡量指标
一、切削加工性的概念
切削加工性是指在一定切削条件下，对工件材料进行 切削加工的难易程度。 如难加工材料，加工性差。 切削加工性是相对的
5、足够的系统刚度和机床功率.
提高难切削材料切削加工性的途径有：
1、选择合适的刀具材料
2、对工件进行相应的热处理；
3 、提高机床－夹具－刀具－工件这一工艺系统的刚性，
提高机床的功率；
4、刀具表面研磨，减小粗糙度； 5、合理选择刀具几何参数和切削用量； 6、对断屑、卷屑、排屑和容屑给予足够的重视； 7、使用切削液，以提高刀具耐用度
复合材料是指用两种或两种以上物理与化学形状不同
的物质，人工制成的多组元固体材料。复合材料是多组元
（相）体系。 复合材料的组成相：基体相（起粘结作用）和增强相 （提高强度和刚度的作用） 复合材料分为结构复合材料及功能复合材料两类。
三、工程橡胶的切削加工性
软橡胶：不同性能的生橡胶加入各种添加剂后制成的
瘤的形成，减少刀具磨损；硒、铅、铋也有类似作用；磷能降
低铁素体的塑性，使切屑易于折断。
2 、通过热处理改变工件材料的金相组织和物理力学性能以 改善切削加工性。
同样成分的材料，金相组织不同，加工性也不同。低碳钢 通过冷拔或正火处理后，硬度提高，塑性降低，有利于减小 刀具的粘结磨损，减小积屑瘤，改善工件表面粗糙度; 高碳钢和工具钢球化退火后，硬度下降，得到球状渗碳 体组织，可减小刀具磨损； 马氏体不锈钢以调质到HRC28为宜，硬度过低，塑性大， 工件表面粗糙度差，硬度高则刀具易磨损； 铸铁件退火，降低表层硬度，消除内应力，白口铸铁可 在950～1000℃长时间退火而成可锻铸铁，切削就较容易。
一、高锰钢的切削加工性
高锰钢（钢的锰含量在11％～14
％）
加工硬化严重，导热性低；
高锰钢车削时，宜选用强度和韧性较高的硬质合金。 切速不要过高。进给量与切深不宜过小 ,以免刀刃在硬化层 中切削。
二、高强度钢的切削加工性
高强度钢的室温强度高，抗拉强度>1.177GPa。
高的室温硬度和强度影响切削加工性
二、切削加工性的衡量指标
1、以加工质量衡量切削加工性：在一定条件下， 以是 否易达到所要求的表面质量的各项指标来衡量。
2、以刀具耐用度衡量切削加工性:
①在保证相同耐用度的条件下，以允许切削速度的高低来衡 量。 ②在保证相同切削条件下，以刀具耐用度的高低来衡量。 ③在同样切削条件下，以达到刀具磨钝标准所切除的金属体 积来衡量。 3、以单位切削力衡量切削加工性 4、以断屑性能衡量切削加工性 由此可知，同一材料很难在各项指标中同时获得良好的评 价。但总的来说：某材料被切削时，刀具的耐用度高，所允许 的切削速度高，质量易保证，易断屑，切削力小，则加工性好， 反之加工性差。
2、化学成分对切削加工性的影响
材料的化学成分是通过对其物理力学性能的影响而影
响切削加工性的。钢（高碳钢、中碳钢、低碳钢） 钢中加入Cr、Ni、Mn、V、Mo等可提高强度和硬度；而 加入Al、Si等易形成硬质点，加剧刀具磨损。 易切钢(含硫、硒、铅等) 铸铁 化学元素对碳的石墨化作用，促进石墨化作用
（Al、Si、Ni、Cu、Ti）时切削加工性提高，反之降低。
3、金属组织对切削加工性的影响 金属材料中不同的素体组织多，强度、硬度低，延伸率高，易塑性 变形）
中碳钢（珠光体＋铁素体，中等强度、硬度和塑性） 淬火钢（以马氏体为主，强度、硬度均高，刀具磨损剧烈） 而加入Al、Si等易形成硬质点，加剧刀具磨损。 铸铁（灰铸铁） 各相的分布、形状和大小。珠光体（片状、球状） 4、切削条件对切削加工性的影响 切削速度
加工时应考虑的问题： 1、为避免振动，系统刚性好； 2、刀具材料的选择；宜选择强度和韧性较高的硬质合 金。
3、刀具几何参数的选择；（小前角或负前角以增强刀
刃，圆弧刀尖） 4、切削速度较低、进给量不宜过小； 5、充分冷却。
三、不锈钢的切削加工性
不锈钢（铁素体不锈钢、马氏体不锈钢、奥氏体不锈
钢、析出硬化不锈钢）
四、高温合金的切削加工性
铁基高温合金 （易切削， 价格低）、 镍基高温合金 （导热性低,加工硬化严重，切削性差）和钴基高温合金。 加工镍基高温合金时考虑问题：
1、刀刃保持锋利，前角为正值，后角稍大；
2、切削用量方面（低速、中等偏小进给量、大背吃刀量，
使刀刃在冷硬层以下进行切削）
3、选择合适的切削液(避免使用含硫的切削液)； 4、系统刚性要高，机床功率要大。
3、选择合适的刀具材料。
4、选择合理的刀具几何参数，合理地制订切削用量。
5、恰当地选用切削液等。 6、对排屑、卷屑、断屑和容屑给予足够的重视。 7、提高工艺系统的刚性，增大机床的功率。 8、研磨刀具各刀面，使其达到很低的表面粗糙度，以减小粘 结，减少因冲击造成的微崩刃。
第三节
某些难加工材料的切削加工性
第四节 非金属材料的切削加工性
一、陶瓷材料的切削加工性
普通陶瓷与特种陶瓷（精细陶瓷） 精细陶瓷分为结构陶瓷及功能陶瓷。 精细陶瓷材料切削加工特点：采用金刚石刀具或立方 氮化硼刀具进行切削加工，或采用磨削加工方式。该材料
韧性低，脆性大，切削时刀具破损和磨损严重，刀具耐用
度低。
二、复合材料的切削加工性
二、改善工件材料切削加工性的途径
1、调整化学成分，发展易切钢
易切钢：切削力小，容易断屑，刀具耐用度高，加工表面质量
好。
如钢中加入少量的硫、硒、 铅、铋、磷等。虽略降低钢的强 度，但也同时降低钢的塑性，对加工性有利。硫能引起钢的红
脆性，但若适当提高锰的含量，则可避免；硫与锰形成的硫化
锰，与铁形成的硫化铁等，质地很软，可成为切削时塑性变形 区中的应力集中源，能降低切削力，使切屑易折断，减小积屑
加工时应考虑的问题：
1、切削力大，温度高，刀具材料选强度高导热性好的硬质合金； 2、刀具几何参数（大前角、小主偏角）使切削轻快。 3、前后刀面研磨，高速或低速切削，避免粘结现象； 4、不锈钢切屑强韧，对断屑、卷屑、排屑采取相应措施； 5、不锈钢导热性低，切削区温度高，加之线膨胀系数较大，容易产 生热变形，精加工时容易影响尺寸精度； 6、提高工艺系统的刚性。
三、常用衡量加工性的标志
VＴ 是最常用的切削加工性标志，它的含义是：当刀具耐
用度为T(min或s)时，切削某种材料所允许的切削速度。VＴ愈
高，加工性愈好。一般情况下，可取 T ＝ 60 min ， V Ｔ 写作 V60 。
常以 σb ＝ 0.637GPa(60 kgf ／ min) 的 45 钢的 V60 作为基准， 写作(V60)j，其它被切材料的V60与之相比，则得相对加工性Kv 为
具有不同硬度和性能的橡胶制品。
硬橡胶：由含 25 ％～ 50 ％的硫磺的生橡胶经硫化后制 成的。 特点：导热性差、强度低；弹性大，回弹性强。 锋利的切削刃，高切速。