材料的切削性第1頁，共44頁，2023年，2月20日，星期一

何謂切削性?通用車床NC車床通用銑床加工中心復(fù)合加工機(jī)憑借熟練操作工的經(jīng)驗(yàn)與直覺的時(shí)代生產(chǎn)系統(tǒng)的自動(dòng)化得到進(jìn)步研究適合工件材料的切削條件并選擇適合的刀具，之后再制定程序是很必要的用于切削加工的金屬材料的切削性是古老而又現(xiàn)代的問題第2頁，共44頁，2023年，2月20日，星期一影響切削加工的要素(1)切削加工中的期望加工時(shí)間短刀具壽命長加工精度好哪些信息是必要的呢?工件材料的材質(zhì)?硬度?形狀機(jī)床的性能可以選出最佳刀具第3頁，共44頁，2023年，2月20日，星期一影響切削加工的要素(2)切削加工切什么用什么怎樣切＝＋＋●工件材料

種類

硬度

形狀

切削處所

剛性●使用刀具

種類

材料

形狀●使用機(jī)床

種類

馬力

剛性

特性●切削條件

切削速度

進(jìn)給

切深●其他

切削力

切削液

要素第4頁，共44頁，2023年，2月20日，星期一切削條件刀具工件材料

本身的特性加工方法使用的機(jī)床

何謂切削性?切削性就是．．．工件材料在切削加工時(shí)的難易度易切削程度、難切削程度種種要因第5頁，共44頁，2023年，2月20日，星期一切屑的形成咬入工件的切削刃，以足以超過斷面強(qiáng)度的力量壓縮工件，結(jié)果就形成了斷裂的切屑，從前刀面上滑落下來。剪斷面刀尖工件切屑前刀面切屑剪斷面刀尖前刀面工件R’第6頁，共44頁，2023年，2月20日，星期一高硬度高強(qiáng)度加工硬化性 :大熱傳導(dǎo)率 :小延展性 :大親和性 :大材料中的堅(jiān)硬微粒刀具壽命短切削力大切削溫度高表面精度差切屑處理性差金屬材料的切削性材料特性與切削加工中幾個(gè)問題點(diǎn)的關(guān)系

材料特性

切削加工中的幾個(gè)問題點(diǎn)

第7頁，共44頁，2023年，2月20日，星期一

工件材料的分類1958年ISO(InternationalOrganizationforStandardization:國際標(biāo)準(zhǔn))根據(jù)切屑形態(tài)把工件材料分成以下3種P系列M系列K系列使用分類代號(hào)＊非硬質(zhì)合金的材料分類！S系列H系列N系列2003年重新分類

按照切削性

增加3個(gè)種類第8頁，共44頁，2023年，2月20日，星期一切屑形態(tài)☆斷續(xù)型切屑

切屑變成斷續(xù)狀、刀具上下振動(dòng)上下振動(dòng)高碳鋼SUS等☆連續(xù)型切屑

形成流暢的切屑碳鋼合金鋼☆崩碎型切屑

切削脆性材料時(shí)形成鑄鐵PMK第9頁，共44頁，2023年，2月20日，星期一各工件材料的特征(鋼)軟鋼S10C~S20C(機(jī)械用碳素結(jié)構(gòu)鋼)SS400(一般用軋制結(jié)構(gòu)鋼)STKM(機(jī)械用碳素結(jié)構(gòu)鋼鋼管)普通鋼S25C~S50C(機(jī)械用碳素結(jié)構(gòu)鋼)SCM(鉻鉬鋼)SNCM(鎳鉻鉬合金鋼)SCr(鉻鋼)鋼種類?容易產(chǎn)生積屑瘤。?切屑伸長。?表面精度變差。?切屑處理時(shí)，易分?jǐn)唷?一般的切削條件下，利用涂層提高刀具壽命很重要。切削性?切屑形態(tài)?高速切削時(shí)，使用金屬陶瓷材料應(yīng)對(duì)積屑瘤問題。切削中的要點(diǎn)?SUJ材料易產(chǎn)生熔敷，因此，金屬陶瓷是最佳材料。P系列第10頁，共44頁，2023年，2月20日，星期一各工件材料的特征(不銹鋼)不銹鋼SUS304(奧氏體類)SUS430(鐵素體類)SUS416(馬氏體類)SUS630(沉淀硬化類)種類?加工硬化劇烈，易產(chǎn)生積屑瘤。?切屑強(qiáng)韌，易產(chǎn)生振動(dòng)。?切屑接觸部分接近刀尖。切削性?切屑形態(tài)?切削鋒利性與切屑排出性好的材料。?采取措施處理積屑瘤。切削中的要點(diǎn)M系列第11頁，共44頁，2023年，2月20日，星期一各工件材料的特征(鑄鐵)普通鑄鐵FC(灰鑄鐵)高級(jí)鑄鐵FCD(球墨鑄鐵)FCMP(珠光體可鍛鑄鐵)冷硬鑄鐵種類?切屑細(xì)小分?jǐn)唷?切削刃強(qiáng)度要大。?后刀面磨損大。?切屑連續(xù)不斷。?材料強(qiáng)度高、切削力高。?易發(fā)生熔敷。切削性?切屑形態(tài)?小欠損對(duì)策。切削中的要點(diǎn)?如果用FCD600~800，刀具壽命就減少至1/4~1/7。?降低切削力。欠損裂紋鋳鉄K系列第12頁，共44頁，2023年，2月20日，星期一各工件材料的特征(有色金屬?非金屬)鋁合金?銅合金AC＊＊A,B,CH,DADC＊＊C＊＊＊＊P,BD,T種類?容易產(chǎn)生積屑瘤。?工件剛性低、易產(chǎn)生高頻振動(dòng)。?要求很高的表面精度。切削性?切屑形態(tài)切削中的要點(diǎn)?提高切削鋒利性應(yīng)對(duì)積屑瘤問題。?使用金剛石燒結(jié)體。N系列第13頁，共44頁，2023年，2月20日，星期一各工件材料的特征(耐熱合金)超耐熱合金Ni基合金(因可耐爾?瓦斯帕羅依?

哈斯特洛伊)Co基合金種類?刀尖溫度高。?容易產(chǎn)生積屑瘤。?易崩刃。切削性?切屑形態(tài)切削中的要點(diǎn)?設(shè)定比SUS更低的條件。?刀尖強(qiáng)度與切屑排出性好的材料。?從低條件開始設(shè)定。?刀尖強(qiáng)度與切屑排出性好的材料。耐熱合金SUH35(奧氏體類)SUH446(鐵素體類)SUH3(馬氏體類)?刀尖溫度高。?容易產(chǎn)生積屑瘤。?易崩刃。S系列第14頁，共44頁，2023年，2月20日，星期一各工件材料的特征(高硬度材料)高硬度鋼SKD,SKS(合金工具鋼)SKH(高速鋼)種類?材料強(qiáng)度高、易發(fā)生崩刃。?有粘性、切削力高。?經(jīng)過熱處理的材料切削溫度更高。切削性?切屑形態(tài)切削中的要點(diǎn)?從低條件開始設(shè)定。H系列第15頁，共44頁，2023年，2月20日，星期一

合金鋼的特征是：添加了各種各樣的合金元素，因此，淬硬性?韌性?強(qiáng)度等等機(jī)械特性優(yōu)異。

合金鋼應(yīng)用于機(jī)床零部件?汽車零部件?工具等等廣泛的領(lǐng)域。

切削合金鋼(包括所有鋼材)時(shí)生成的切屑是連續(xù)型，在切屑處理性方面，易分?jǐn)?。但是，在低碳鋼的切削中，易產(chǎn)生熔敷、切屑易伸長，切削性差。鋼材：連續(xù)型合金鋼的特性第16頁，共44頁，2023年，2月20日，星期一

合金鋼的化學(xué)成分--0.15-0.450.15-0.70

CSi

Mn

P

S

NiCr

MoS10C～S58C(機(jī)械用碳素結(jié)構(gòu)鋼)SCr415～SCr445(鉻鋼)SCM415～SCM822(鉻鉬鋼)SNCM220～SNCM815(鎳鉻鉬合金鋼)種類的代號(hào)單位%(min-max)JIS手冊(cè)

鋼鐵Ⅰ1996G4051，G4104，G4105，G41030.08-0.610.13-0.480.13-0.480.12-0.500.15-0.350.15-0.350.15-0.350.15-0.350.30-0.900.60-0.850.30-1.000.35-1.200.030以下0.030以下0.030以下0.030以下0.035以下0.030以下0.030以下0.030以下---0.40-4.50-0.90-1.200.90-1.200.40-3.50第17頁，共44頁，2023年，2月20日，星期一

合金鋼的機(jī)械性質(zhì)合金鋼的機(jī)械性質(zhì)由于每個(gè)成品的熱處理狀態(tài)不同，會(huì)產(chǎn)生各種各樣的變化，因此沒有特別規(guī)定。第18頁，共44頁，2023年，2月20日，星期一

合金元素與切削性量少中多Mn錳Si硅Cr鉻Ni鎳Mo鉬V釩Cu銅W鎢S硫P磷Pb鉛Co鈷微量較好0.5～0.8%最好無影響無影響0.5%以內(nèi)影響小0.15～0.4%好好同Ni影響小好稍好除SUS以外的材料不添加作為易切鋼最多添加到大約0.2%不會(huì)有好的影響逐漸惡化差好好

(至0.3%)同Ni同Ni大于5%惡化大于18%惡化大于5%差大于1%差大于12%差大于8%差大于5%差大于12%Mn差逐漸惡化0.5～1%無影響大于0.8%逐漸變差大于0.05%稍稍惡化使基體固溶變硬。使加工硬化加劇。使基體變得易熔敷。使基體固溶變硬。產(chǎn)生硬粒子使加工硬化加劇。使熱傳導(dǎo)率變差。使基體變得易熔敷。產(chǎn)生堅(jiān)硬碳化物。產(chǎn)生硬粒子使加工硬化加劇。使熱傳導(dǎo)率變差。使基體變得易熔敷。使基體固溶變硬。使加工硬化加劇。使基體變得易熔敷。使基體固溶變硬。產(chǎn)生硬碳化物。使基體變得易熔敷。使基體固溶變硬。產(chǎn)生硬碳化物。使加工硬化加劇。使加工硬化加劇。使基體固溶變硬。產(chǎn)生硬碳化物。使鋼材具有易切性。使鋼材具有易切性。使鋼材具有易切性。對(duì)切削性的影響高溫硬化。促進(jìn)鋼基體內(nèi)的C以及各種碳化物的溶解逐漸惡化逐漸惡化第19頁，共44頁，2023年，2月20日，星期一

不銹鋼作為耐蝕或耐熱材料被廣泛地使用。種類很多，根據(jù)化學(xué)成分的不同其耐蝕性、耐熱性、或機(jī)械性質(zhì)也有所不同，而且切削難易度方面也存在很大差異。

種類(1)馬氏體類(2)鐵素體類(3)奧氏體類(4)沉淀硬化類(5)雙金屬類(6)其它(易切類等)不銹鋼的種類第20頁，共44頁，2023年，2月20日，星期一A.馬氏體類(SUS403,410,416,420J,420F,431等)

以Cr為主要成分，由于熱處理，使其性質(zhì)在大范圍內(nèi)產(chǎn)生變化。

如果進(jìn)行熱處理，切削性將變差，未經(jīng)熱處理品更易切削。

普通結(jié)構(gòu)用(淬火產(chǎn)品HRC40<)

渦輪葉片B.鐵素體類(SUS405,430,430F)

以Cr為主要成分，不會(huì)有熱處理導(dǎo)致硬化等問題。比馬氏體不銹鋼的切削性好。

用于耐腐蝕性好的螺栓或螺母。C.奧氏體類(SUS302,303,304,316,317,321,347等)

以Cr與Ni為主要成分，雖無淬火硬化，但加工硬化性高，

使其在不銹鋼中成為最難切削的一種。由于基本組成含有Cr18%、Ni8%，也被稱為18-8不銹鋼。

用于食品制造設(shè)備、耐熱耐蝕用、原子能相關(guān)等廣泛領(lǐng)域。不銹鋼的特性與用途第21頁，共44頁，2023年，2月20日，星期一不銹鋼的難切削特性易發(fā)生加工硬化熱傳導(dǎo)率小與刀具材料的親和性高易發(fā)生刀具磨損切削刃易塑性變形易崩刃或欠損易發(fā)生切口邊界磨損切削中刀尖溫度高材料特性切削現(xiàn)象不銹鋼的材料特性與切削性第22頁，共44頁，2023年，2月20日，星期一碳鋼S45C奧氏體類不銹鋼SUS316超耐熱合金InconelAlloy718耐熱鋼SUH31切屑如果形成鋸齒狀，切削力的波動(dòng)就會(huì)變大，易發(fā)生振動(dòng)?崩刃?邊界磨損等現(xiàn)象。不銹鋼的鋸齒狀切屑第23頁，共44頁，2023年，2月20日，星期一不銹鋼的加工硬化性距表面的距離(mm)17520022525027530032535037540000.20.4硬度(Hv)SUS304S45C切削條件

切削速度：100m/min

切削進(jìn)給：0.12mm/rev切削加工的表面加工硬化第24頁，共44頁，2023年，2月20日，星期一邊界損傷與毛刺(毛邊)的發(fā)生邊界損傷大邊界損傷小正常磨損第25頁，共44頁，2023年，2月20日，星期一不銹鋼SUS304的車削加工中，前角與切削溫度的關(guān)系切削條件工件材料：SUS304刀具材料：P10 切削刃形狀：0,a,5,5,5,5,0.5mmRV=Varm/min f=0.2mmd=2.0mm Dryα＝前角前角的影響(引用文獻(xiàn)

中村裕道：高速切削中硬質(zhì)合金工具的研究,機(jī)床與刀具,1962～1964)第26頁，共44頁，2023年，2月20日，星期一63m/min80m/min100m/min125m/min切削速度主偏角工件材料

：不銹鋼SUS304(HB173)刀具材料

：硬質(zhì)合金M20切削條件

：vc=Varm/min,ap=1.5mm,f=0.3mm/rev切削液

：干式不銹鋼SUS304的車削加工中，主偏角與刀具損傷的比較切削刃形狀的影響；主偏角

(引用文獻(xiàn)

狩野勝吉：由數(shù)據(jù)了解切削加工的最先端技術(shù)，工業(yè)調(diào)查會(huì)，1992，P500)第27頁，共44頁，2023年，2月20日，星期一不銹鋼加工的要點(diǎn)■盡力避免與加工硬化層摩擦切削?！鲈龃笄邢魅星敖牵瑥亩档颓邢髁?、減少發(fā)熱量?！霰M量減小刃口修磨。■選擇不會(huì)引起熔敷的刀具材料、切削條件?！霾粫?huì)引起振動(dòng)的刀具

、機(jī)床及工件剛性很必要。第28頁，共44頁，2023年，2月20日，星期一灰鑄鐵因?yàn)楹衅瑺钍?，所以也被稱為片狀石墨鑄鐵。

片狀石墨這種物質(zhì)，本身就起到潤滑劑的作用，因此具有很強(qiáng)的耐磨損性。

(用于機(jī)床床身、氣缸套等等。)

但是，灰鑄鐵中含有石墨(易剝落且脆的結(jié)晶)，就會(huì)具有耐沖擊性差、無延展性的特性?；诣T鐵的結(jié)構(gòu)石墨FC材料：崩碎型切屑珠光體(硬質(zhì))灰鑄鐵的特性第29頁，共44頁，2023年，2月20日，星期一

灰鑄鐵的化學(xué)成分FC100FC150FC200FC250FC300FC350-–0.1–0.1–0.1–0.1–0.1

C

Si

Mn

P

S種類代號(hào)單位%大河出版JIS鋼鐵材料入門精粹-3.4–3.63.1–3.43.0–3.32.0–3.12.9–3.1-2.1–2.51.7–2.51.5–2.21.4–1.81.4–1.8-0.5–0.80.5–0.80.7–0.90.7–0.90.7–0.9-–0.4–0.3–0.2–0.1–0.1第30頁，共44頁，2023年，2月20日，星期一灰鑄鐵的機(jī)械性質(zhì)FC100FC150FC200FC250FC300FC350100以上150以上200以上250以上300以上350以上201以下212以下223以下241以下262以下277以下種類代號(hào)抗拉強(qiáng)度N/mm2硬度HBJIS手冊(cè)

鋼鐵Ⅰ1996G5501第31頁，共44頁，2023年，2月20日，星期一

石墨的潤滑作用與切屑的破碎效果使切削性好。

生成崩碎型切屑時(shí)，發(fā)生高頻率振動(dòng)。

＊易發(fā)生小欠損。＊何謂小欠損?小欠損是指在鑄鐵的銑削加工中，切削刃切掉材料時(shí)切削力過大引起的。欠損裂紋鑄鐵FC材料：崩碎型切屑灰鑄鐵的切削性第32頁，共44頁，2023年，2月20日，星期一灰鑄鐵的問題點(diǎn)生成崩碎型切屑、發(fā)生高頻振動(dòng)。與切削刃接觸的被加工物表面部分或切屑的內(nèi)表面部分平滑度差，易造成刀具磨損，引起磨蝕現(xiàn)象。FC材料：崩碎型切屑第33頁，共44頁，2023年，2月20日，星期一FCD材料通常被稱為球墨鑄鐵。D（ductile），含有易延伸、柔軟的意思。也就是說FCD材料具有不易折斷、像鋼材一樣可延展的特征，且強(qiáng)度高，可以實(shí)現(xiàn)零部件等的薄壁化。Steel材料：連續(xù)型FC材料：崩碎型FCD材料的切屑球墨鑄鐵的特性第34頁，共44頁，2023年，2月20日，星期一球墨鑄鐵的化學(xué)成分FCD350-22FCD400-18FCD400-15FCD450-10FCD500-7FCD600-3FCD700-2FCD800-22.5以上2.7以下

0.4以下0.08以下0.02以下0.09以下－－－

C

Si

Mn

P

S

Mg種類代號(hào)單位%JIS手冊(cè)

鋼鐵Ⅰ1996G5502第35頁，共44頁，2023年，2月20日，星期一■不易折斷?！龉ぜ梢员”诨?輕量化)■

切削性低。(刀具壽命低:球狀石墨、珠光體結(jié)構(gòu)

其他)普通鑄鐵的結(jié)構(gòu)球墨鑄鐵的結(jié)構(gòu)石墨鐵素體(軟質(zhì))珠光體(硬質(zhì))普通鑄鐵與球墨鑄鐵的區(qū)別第36頁，共44頁，2023年，2月20日，星期一鑄鐵的切削性切削條件Vc=200m/minfz=0.3mm/revap=1.5mmWet(水溶性)刀片:SNMA120408UC5005連續(xù)切削切削時(shí)間(min)FCD500(鐵素體+珠光體)FCD450(鐵素體)FC300FCD600(珠光體+鐵素體)FCD800(珠光體)00.10.20.30.40.50.6020406080100后刀面磨損寬(mm)FC300FCD450FCD500FCD600FCD800第37頁，共44頁，2023年，2月20日，星期一球墨鑄鐵切削時(shí)的問題點(diǎn)■

切削時(shí)發(fā)熱量多?！?/p>

切屑伸長。這點(diǎn)加上發(fā)熱量的問題導(dǎo)致前刀面易磨損。與鋼切削相比，這種磨損的發(fā)生位置靠近切削刃?！?/p>

比FC的切削力高，切削振動(dòng)使得易發(fā)生崩刃。■

堅(jiān)硬的珠光體結(jié)構(gòu)會(huì)促進(jìn)刀具磨損。■

軟質(zhì)鐵素體結(jié)構(gòu)，使得易發(fā)生熔敷(前刀面、后刀面)■

有的材料是經(jīng)過熱處理的。

奧氏體球墨鑄鐵：FCADxxx

奧氏體類：FCDAxxx第38頁，共44頁，2023年，2月20日，星期一鋁合金的特征■輕質(zhì)材料?！瞿透g性好?！鲭娮栊?。■非磁性。■光、熱反射功能優(yōu)?！隹杉庸ば詢?yōu)?！鲆自倮?。第39頁，共44頁，2023年，2月20日，星期一■加工速度快。－是鋼鐵的4倍以上。■可長時(shí)間連續(xù)加工。－比鋼鐵加工磨損小?！鲞m用的切削條件范圍廣。－從輕切削到重切削相對(duì)容易?！黾庸ば枰哪芰亢苌?。－塑性變形抗力小。■加工精度高。－很容易達(dá)到10μm的加工精度?！鰧?duì)機(jī)床剛性的限制少。

－鋼鐵加工