第四章_切削条件的合理选择

• 灰铸铁是Fe3C和其他碳化物与片状石墨的混合体。它的硬度 虽与中碳钢相近，但抗拉强度和延伸率均甚小，即脆性很大， 切削力较小。球墨铸铁和可锻铸铁的抗拉强度和延伸率显著 提高，但仍低于钢料，它们的切削加工性比灰铸铁和钢料都 要好。
三、改善材料切削加工性的途径
• 1．调整化学成分
• 材料的化学成分对其力学性能和金相组织有重要影响。 在满足要求的条件下，通过调整工件材料的化学成分， 可使其切削加工性得以改善。目前，生产上使用的易切 钢就是在钢中加入适量的易切削元素S、P、Pb、Ca等制 成的。
• （2）铸铁中化学元素对切削加工性的影响，主 要取决于这些元素对碳的石墨化作用。
• 铸铁中的碳元素以两种： Fe3C与游离石墨形式 存在。石墨具有润滑作用，铸铁中的石墨愈多，
愈容易切削，因此，铸铁中如含有Si、Al、Ni、 Cu、Ti等促进石墨化的因素，能改善其加工性； 而含有Cr、Mn、V、Mo、Co、S、P等阻碍石 墨化的元素，则会使切削加工性变差。Fe3C的 存在会加快刀具的磨损。
料
85钢σb=0.883GPa
6
难切削材料 较难切削材 0.50～0.65
65Mn调质,σb=1.03GPa
料
45Cr调质, σb=0.932～
0.981GPa
7
难切削材料 0.15～0.50 50CrV调质,1Cr18Ni9Ti,某些钛
合金
8
很难切削材 < 0.15 某些钛合金,铸造镍基高温合金
料
•
Kv＝V60／(V60)j
• 常用工件材料的相对加工性可分为八级 ，Kv大于1的材料，
其加工性比45钢好；Kv小于1者，加工性比45钢差。vT和 Kv是最常用的加工性衡量指标，在不同的加工条件下都使
用。
加工性 等级
名称及种类
相对加工性 Kv
典型材料
1
很容易切削 一般有色金
> 3.0
5-5-5铜铅合金,9-4铝铜合金,
第四章 切削条件的合理选择
• 第一节 工件材料的切削加工性 • 第二节 切削液 • 第三节 刀具几何参数的合理选择 • 第四节 切削用量的合理选择
第一节 工件材料的切削加工性
切削加工性的相对性
材料的切削加工性是指在一定条件下对某种材 料进行切削加工的难易程度。 切削加工性的概念具有相对性。所谓某种材料 切削加工性好坏，是相对于另一种材料而言的。 一般在讨论钢料的切削加工性时，习惯地以碳 素结构钢45钢为基准。如高强度钢比较难加工， 就是相对于45钢而言的。
• 4.以断屑性能衡量加工性
• 切削加工时，凡切屑易于控制或断屑性能良好的材料加工 性较好，反之则较差。在自动机床或自动线上，常以此为 衡量加工性指标。
二、影响工件材料切削加工性的因素
• 工件材料的物理力学性能、化学成分和金相组 织是影响加工性的主要因素。
• 1．材料的物理力学性能 • ⑴硬度 • 硬度高的材料，切削时刀屑接触长度小，切削
• 一、衡量材料切削加工性的指标
• 1.以切削速度vT衡量加工性
• 在刀具使用寿命T相同的情况下，切削速度vT较高的材料， 则其加工性较好；反之，其加工性较差。如将寿命T定为
60min，则vT可写作v60。一般以正火状态45钢的v60为基准， 写作（v60）j，然后把其它各种材料的v60于之相比，这个 比值Kv，称为相对加工性，即：
• 2.材料的化学成分 • （1）对钢主要是通过对材料物理力学性能的影响来影
响切削加工性。
• 1）碳对切削加工性的影响 • 碳素钢的强度、硬度随含碳量的增加而提高，而塑性、
韧性则随含碳量的增加而降低。
• 2）合金元素对切削加工性的影响 • 一般降低切削加工性，硅、铬、镍、钒、钼、钨、镉等
合金元素的加入均会降低材料的可切削加工性。硫、硒、 铅等合金元素的加入可改善材料的可切削加工性。
• 2．对工件材料进行适当的热处理
• 通过热处理工艺方法，改变钢铁材料中的金相组织是改 善材料加工性的另一重要途径。高碳钢通过球化退火处 理，使片状渗碳体组织转变为球状，降低了材料的硬度， 从而可改善了其加工性。低碳钢通过正火处理，可减小 其塑性，提高硬度，使加工性得到改善。
材料
属
铝镁合金
2
容易切削材 易切削钢 2.50～3.00 退火15Cr,σb=0.37～0.441GPa
料
自动机钢,σb=0.393～0.491GPa
3
较易切削钢 1.60～2.50 正火30钢σb=0.441～0.549GPa
4
普通材料 一般钢及铸 1.00～1.60
铁
45钢,灰铸铁
5
稍难切削材 0.65～1.00 2Cr13调质, σb=0.834GPa
• ⑶塑性和韧性
• 强度相近的同类材料，塑性越大，切削中塑性变形和摩擦越 大，故切削力大、温度高，刀具易磨损。在碳素钢中，低碳 钢的塑性过大，高碳钢的塑性太小、硬度又高，故它们的加 工性都不如硬度和塑性都适中的中碳钢好。
• ⑷热导率
• 热导率通过对切削温度的影响而影响材料的加工性。导热率 大的材料，由切屑带走和工件散出的热量多，有利于降低切 削温度，使刀具磨损速率减慢，故加工性好。
• 3.材料的金相组织
• 钢铁材料中，不同的金相组织具有不同的力学性能，因此工 件材料中，金相组织及其含量不同时，其加工性也不同。铁 素体塑性和韧性很高、硬度低，故切削时粘结严重，加工性 不好。珠光体呈片状分布时硬度较高，刀具磨损较严重，而 呈球状分布时硬度较低切削加工性较好。奥氏体硬度不高但 塑性和韧性很高，切削时变形及加工硬化严重，切削加工性 较差。马氏体、索氏体及托氏体的硬度较高切削加工性差。
• 2.以切削力或切削温度衡量加工性
• 在相同切削条件下加工不同材料时，凡切削力大、切削温 度高的材料加工性差；反之加工性好。在粗加工或机床刚 性、动力不足时，可用切削力作为衡量加工性指标。
• 3.以加工表面质量衡量加工性
• 切削加工时，凡容易获得好的加工表面质量(含表面粗糙度、 加工硬化程度和表面残余应力等)的材料，其切削加工性较 好，反之较差。精加工时，常以此作为衡量加工性的指标。
力和切削热集中在刀刃附近，刀具易磨损、寿 命低，所以加工性不好。硬度适中(HBSl百度文库0— 230)的钢材较好加工。此外，适当提高材料的 硬度，有利于获得较好的加工表面质量。
• ⑵强度
• 强度高的材料，切削时力大、温度高，刀具易磨损，加工性 不好。如1Cr18Ni9Ti，常温硬度不太高，但高温下仍能保持 较高强度，故加工性差。