常用材料的切削加工性能

ZT:常用材料的切削加工性能 part1

良好的切削加工性能：

1）刀具的寿命较高，或在一定的寿命下允许的切削速度较高

2）在相同的切削条件下，切削力较小

3）切削温度较低，容易获得较细的表面粗糙度，容易控制切削形状或者断屑

§5-1工件材料和切削的加工性

本章从工工件材料方面本分析影响生产率及表面质量的因素，以及提高它们的途径：从生产实际中了解到，有些材料容易切削（生产率高，表面质量好），而另一些材料却很切削；分析工件材料的机械物理性能以及化学成分如何影响切削加性，如何提高工件材料的切削加工性。材料的切削加工性是指导某种材料进行切削加工性的难易程度，其易程度，一般与材料的化学成份，热处理状态﹑金相组织﹑物理力学性能以及切削条件有关。

一﹑衡量切削加工的指标

工件材料的切削加工性，通常用下面的一个或数个指标衡量：

1 ﹑刀具耐用度；

2﹑一定刀具耐用度允许的切削速度；

3﹑切削力；

4﹑切削温度；

5﹑加工表面粗糙度或表面质量。

目前，常用一定刀具耐用度下充许的切削速度v T作为衡量指标。v T__-指刀具耐用度为T时，切削某种材料的允许的切削速度。v T越高，说明该材料的切削加工性能好。任何事情都是相对而言，那么对于材料的切削加工性，也要用相对加工性Kr 表示。它的基准是以切削抗拉强度＆b = 0.735Gpa的45＃钢，耐用度T=60min时的切削速度Vb60为基准。相对加工性就是以该基准与切削其它材料时V60的比值。即

Kr=V60 / Vb60

①当Kr>1时，说明该材料比45﹟钢易切削；切削加工性好；

②当Kr<1时，该材料比45﹟钢难切削，切削加工性能差。

常用材料切削加工性，根据相对加工性Kr的大小切分为八级，见表5—1。

二﹑改善材料可切削性的途经

1﹑改善材料的化学成份。

1*在黄铜中加入1％～３％的铅，在钢中加入０．１％～０．２５％的铅。铅可以球状粒子存在于材料的金相组织中，切削时能起很好润滑作用，减少摩擦，使刀具耐

用度和表面质量得提高。

2*在碳钢中加入MnS,Mn 分布于珠光体中,起润滑作用,使刀具耐用度和切切削后的表面质量提高，增大脆性，切屑易断。

2﹑进行适当热处理：

1*塑性大的材料如低碳钢，能过正火调质，可降低塑性，提高硬度，容易切削；

2*脆性材料如高碳钢，白口铸铁，经过退火处理，可以降低硬度，改善切削性能；

3*低碳钢根据泠作硬化，采用泠拔使塑性降低，提高硬度，改善其切削功工性；

三﹑几种难加工材料的切削功工性：

难加工金属材料主要有：高强度钢，超高强度钢，泠硬铸铁，不锈钢，钛合金等。

1﹑高强度钢，超高强度钢的切削加工性

高强度钢，超高强度钢的半精加工，精加工和部分粗加工常在调质状态下进行。调质后它们的金相组织，一般为索化体或和托氏体，硬度35～50HRC，抗拉强度&b=0.981Gpa左右，与切削正火状态下的45钢相比，其切削力仍高出20～30％，切削温度高，故刀具磨损快，耐用度低。

切削时常采用的措施：（硬度高前角小，耐磨性好的刀具材料）

①选用耐磨性好的刀具材料，如YT类硬质合金中添加钽﹑铌，提高耐磨性。

②前角r0应得小些，切削38CrNi3m0Va时，取R0=4～6o，加工35CrMnSiA时，取r0=0～- 4o；

③在工艺系统刚性充许的情况下，Kr选得小些，Rs选得大些,以提高刀尖的强度和改善散热条件;

④切削用量应比加工中碳钢正火时适当降低些.

2﹑高锰钢的切削加工性.

Mn12,40Mn18Cr4等为高锰钢常用碑号。经过水韧处理，硬度不高，便塑性特别高，加工硬化特别严重，导热系数很小，因此切削温度很高，切削力约比切削45钢时增大60％，高锰钢比高强度钢更难加工。

切削时常采取的措施：

1*选用硬度高，有一定韧性，导热系数较大，高温性能好的刀具材料。粗加工时，可选用YG类或YW类硬质合金。精加工时可选用YT14或YG6X等硬质合金，若选用复合氧化铝陶瓷高速精车，效果更好；

2*前角R0不宜选得过大或过小，一般取r0=- 3～3o；

3*切削速度应较低，一般选Vc=20—40m/min,只有用复合氧化铝陶瓷精车，可以采用Vc>100m/min.ap和f 不应选得过小，以免因上道工序的加工硬化难以切下金属。

3﹑泠硬铸铁的切削加工性：

泠硬铸铁硬度较高，是其难加工的主要原因。它的塑性很低，刀与屑接触长度很小，切削力和切削热都集中在切低削的附近，因而切削刃极易崩刃。

切削时常采取的措施：

1*选用硬度与强度都好的刀具材料。一般均采用细晶粒或细晶粒的YG类硬质合金或用复合氧化铝对其半精加工或精加工非常有效。

2*为提高刀类和切削刃的强度，取γ0=0～4度，λs=0- -5，Kr适当减小，γs适当加大。

3*不锈钢的切削加工性1cr18Ni9Ti和2cr13是难功工不锈钢。在切削加工时，因其韧性大，加工硬化严重，导热系数小，致使切削温度高，刀具磨损快，耐用度降低。、

切削时常采取的措施：

①对2Cr13进行调质处理，对1G18Ni9Ti在850摄氏度～950摄氏度退火处理；

②选用YG类硬质合金刀具进行切削加工，以减小粘结。

③采用较大的前角，一般取γ0=25—30，以减小加工硬化，采用较小的Kr,以增强刀具的使热能力。

④在切削用量方法，为减小粘结现象，可采用较高或较低的vc.

4﹑钛合金的切削加工性

加工钛合金时，刀具磨损快，耐用度低，其原因如下：

①因钛的化学性能活泼，在高温时易与空气中的氧，氮等元素化合，使材料变脆，因此刀---屑接触很短（只为钢的1/3～1/4）；

②导热系数极小，仅为45钢的1/5---1/7，切削热集中在切削刃的附近，故切削温度很高，比加工45钢高出一倍；

③加工表面常出现硬而脆的外皮，给后一道工序加工带来困难。

切削时常采用的措施

①为避免刀具与工件中的钛元素亲和作用，加工钛合金时，不宜选用YT类硬质合金，应选用YG类或YW类；

②为提高切削刃的强度和散热条件，应取较小的前角，γ0=5---10o；

③ vc不宜选得大高，一般vc=40---50m/min;f与宜适当加大。

第二次课

§5-2已加工表面的精糙度

已加工表面质量的高低，主要从三个方面来考虑：

①表面粗糙度

②表面层泠作硬化程度