1、第七章 工件材料的切削加工性,一、衡量材料切削加工性的指標(biāo),工件材料切削加工性 指材料被加工成合格零件的難易程度 是一個(gè)相對(duì)的概念,1.以刀具使用壽命T 或切削速度vT來(lái)衡量 相同切削條件比T ；T 一定，比速度vT 或切除材料體積,3.以已加工表面質(zhì)量來(lái)衡量 一般精加工，用Ra；精密零件，用加工硬化、殘余應(yīng)力,2.以切削力或切削溫度來(lái)衡量 粗加工、機(jī)床剛性或功率不足用力或功率;導(dǎo)熱差用溫度,4.以斷屑性能來(lái)衡量 自動(dòng)機(jī)床、數(shù)控機(jī)床、自動(dòng)線等，斷屑性能是主要指標(biāo),工件材料的相對(duì)加工性 1.切削速度vT的含義：當(dāng)?shù)毒呤褂脡勖鼮門(mén) (min)時(shí)切削 某種材料所允許的切削速度。 vT越高，材料的切削

2、加工性越好。 通常取T = 60 min， vT寫(xiě)作v60 ；難加工材料，vT為v15或v30 。,2.相對(duì)加工性Kr：以b=0.637GPa的45鋼的v60作為基準(zhǔn)， 寫(xiě)作(v60 )j ，將某種材料的v60與其相比的比值，即 Kr v60 / (v60 )j,Kr僅反映不同材料對(duì)刀具使用壽命的影響程度，并未反映表 面粗糙度和斷屑問(wèn)題，僅對(duì)選擇切削速度有指導(dǎo)意義。若以 某材料的Kr 乘以45鋼的切削速度即得該材料的許用切削速度。,二、影響切削加工的因素,（一）材料物理力學(xué)性能,1.強(qiáng)度和硬度 2.塑性 3.韌性 4.導(dǎo)熱性 5.其他物理性能及化學(xué)性質(zhì) 線膨脹系數(shù) 彈性模量,工件材料的物理力學(xué)

3、性能對(duì)加工性的影響,例 45鋼 1Cr18Ni9Ti,（二）材料化學(xué)成分,1.碳鋼 低碳鋼C%0.25% 塑性韌性高、加工性差 中碳鋼C% 0.3%0.55% 切削加工性好 高碳鋼C% 0.60% 強(qiáng)度硬度高、加工性差 2.合金鋼 Ni、Si、Co、AL、與C 親合力弱，溶于鐵素體，固溶強(qiáng)化強(qiáng)度硬度提高，塑性韌性下降； Ni例外，使F強(qiáng)度、韌性同時(shí)增加。 Cr、W、Mo、V、Ti、Nb、與C 親合力強(qiáng)，形成碳化物、硬度提高、韌性增強(qiáng)。 一般合金鋼 綜合性能提高，常溫及高溫強(qiáng)度硬度提高、韌性增強(qiáng)；導(dǎo)熱率降低；鋼中硬質(zhì)點(diǎn)增多。 切削性能比碳素鋼差,（三）材料熱處理狀態(tài)和金相組織的影響,1.F 塑性

4、高，純鐵加工性差 2.P 塑性適中，F(xiàn) 、P比例接近加工性好 2.M、S、Fe3C 硬度高、刀具磨損大 4.A 塑性韌性高、加工性差,三、常用金屬材料的切削加工性,（一）有色金屬 普通鋁及鋁合金、銅及銅合金，強(qiáng)度硬度低，導(dǎo)熱性 好，易切削。,（二）鑄鐵 白口鑄鐵硬度高（HBS600)，難切削； 灰口鑄鐵硬度適中，強(qiáng)度塑性小，切削力較小，但高硬度 碳化物對(duì)刀具有擦傷，崩碎切屑，切削力熱集中刀刃上且有 波動(dòng)，刀具磨損率并不低，應(yīng)采用低于加工鋼的切削速度。 球墨鑄鐵、可鍛鑄鐵的強(qiáng)度塑性比灰鐵高，切削性良好 工件表面若有硬皮應(yīng)進(jìn)行退火處理。,（三）結(jié)構(gòu)鋼 碳素結(jié)構(gòu)鋼切削加工性取決于含碳量。 低碳鋼硬度

5、低，塑韌性高，變形大，斷屑難，粘屑，加 工表面粗糙，加工性較差； 高碳鋼硬度高，塑性低，切削力大，溫度高，刀具耐用 度低，加工性差； 中碳鋼性能適中，加工性良好。 合金結(jié)構(gòu)鋼強(qiáng)度硬度提高，切削加工性變差。,四、改善切削加工性的途徑,（一）改善材料切削加工性的途徑 1.調(diào)整材料的化學(xué)成分 鋼中加硫、鉛、鈣等元素；鑄鐵中增加石墨成分,2.進(jìn)行適當(dāng)?shù)臒崽幚?低碳鋼 正火，降低塑性，提高整硬度； 高碳鋼 （先正火）球化退火,降低硬度,均勻組織,改善加工性； 中碳鋼 （正火）退火，均勻組織、硬度； 不銹鋼 常要進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，降低塑性，以便加工； 鑄鐵 需進(jìn)行退火處理，降低表皮硬度，消除內(nèi)應(yīng)力,（二）改善

6、切削加工條件 1.選擇合適的刀具材料和切削用量 難加工材料，導(dǎo)熱性差，選YG、YW合金或涂層刀片； 刀具合理幾何參數(shù)，斷屑槽、卷屑槽，控制排屑； 選擇合理切削用量等。,2.選用合適的設(shè)備和加工方法 難加工材料加工，機(jī)床要有足夠的功率和剛性； 選擇合適的切削液，供給充足； 高硬度材料加工采用磨削加工更容易；,3.選擇切削加工性好的材料狀態(tài) 低碳鋼選冷拔狀態(tài)；中碳鋼選熱軋狀態(tài),五、難加工材料的切削加工性,（一）高強(qiáng)度鋼 、超高強(qiáng)度鋼的切削加工性工性 切高強(qiáng)度鋼 （調(diào)質(zhì)） HRC s b 38CrNi3Mo 3540 1.041.06GPa 1.11.14GPa 超高強(qiáng)度鋼 35CrMnSiAVA

7、4449 1.35GPa 切削溫度高（比切45鋼高100200C） 措施： 1.刀具材料 選YT類，最好添加Ta、Nb如YW；選YN類 2.刀具角度 ro較小，38CrNi3Mo ro=45 35CrMnSiAVA ro=0-4 盡量減小Kr; 增大r。 3.降低Vc； 4.切削液,（二）高強(qiáng)錳鋼的切削加工性工性 切1.含錳量11%18% Mn 13（耐磨鋼） 40 M18Cr3 （無(wú)磁高錳鋼） 2.水韌處理 3.特點(diǎn) 原始硬度不高，但、ak特高（4倍45鋼，8倍45鋼）加工硬化嚴(yán)重，HB500； 導(dǎo)熱系數(shù)小，0.25倍45鋼； 加工形成高硬氧化層。 4.措施 1）刀具材料 粗加工 選YG、

8、YW；精加工 選YT14、YG6X 2）刀具角度 ro=-55 0=812 s=-50 3）切削用量 一般Vc=2040m/min ，用復(fù)合氧化鋁陶瓷 100m/min ； f、ap不能過(guò)小，避免硬化層。,（三）冷硬鑄鐵和淬硬鋼的切削加工工性 切1.冷硬鑄鐵（激冷鑄鐵） 概念 ：加入少量B，Cr，Mo等元素的低合金鑄鐵表面激冷 表面硬度高，耐磨；心部有一定韌性。 應(yīng)用：軋輥、發(fā)動(dòng)機(jī)凸輪軸、氣門(mén)搖臂及挺桿。 措施: 1） 刀具材料 選細(xì)晶?；虺?xì)晶粒YG類；或復(fù)合氧化鋁陶瓷。 2）刀具角度 ro=-40 0=46 s=-50 盡量減小Kr; 增大r。 2.淬硬鋼 組織M回火 HRC60 選CBN

9、或磨削加工,（四）純金屬的加工 紫銅、純鋁、純鐵 特點(diǎn)：HB b小，導(dǎo)熱系數(shù)大，F(xiàn)小 高，冷焊，積屑瘤，斷屑難，精加工性差 措施: 選高速鋼、硬質(zhì)合金均可。 ro=2535 0=112 鋒利。,（五）不銹鋼和高溫合金的切削加工性,不銹鋼 品種： 1） 馬氏體不銹鋼 1Gr13 2Gr13 3Gr13 4Gr13 鉻不銹鋼 耐蝕結(jié)構(gòu)鋼 耐蝕性稍差 淬火+高溫回火 淬火+低溫回火 S回 M 氣輪機(jī)葉片 工具鋼、醫(yī)療器械 鍋爐管附件,2） 鐵素體不銹鋼 0Gr13 1Gr17 3Gr17Ti 1Gr28 鉻不銹鋼 應(yīng)用于硝酸和氮肥工業(yè),3） 奧氏體不銹鋼 0Gr18Ni9 1Gr18Ni9 1Gr18Ni9Ti 鉻鎳不銹鋼 應(yīng)用于硝酸和氮肥工業(yè),加工： M、F不銹鋼 加工不太難 ； A不銹鋼 加工難,加工A不銹鋼措施： 1） 刀具材料 選YG、 YW、 YN類；不選YT。 2）刀具角度 ro=15 30 s=-5 -10 ,2.高溫合金,六、難加工材料切削