难切削材料切削加工性论文
难切削材料的切削加工性研究
【摘要】新材料的出现，使得传统的切削加工变得困难，切削加工性降低。本文主要介绍了三种难切削材料的切削加工性的一些特点，并以此提出了提高难切削材料切削加工性的途径。
【关键词】切削加工性；钛合金；镍基高温合金；高强度钢
一、钛合金的切削加工性
钛合金是一种比强度和比刚度较高，在温度550℃以下耐腐蚀很高的材料。它是应用很广泛的飞行器结构材料，也应用于造船、化工等行业。钛合金从金属组织上可分为α相钛合金、β相钛合金、（α+β）相钛合金。硬度及强度按α相、（α+β）相、β相的次序增加，而切削加工性按这个次序下降。钛合金的切削加工性是较低对的，其原因如下：（1）钛合金导热性能低，切屑与前刀面的接触面积很小，致使切削温度很高，可为45钢切削温度的2倍。（2）钛合金在600℃以上的温度时，与气体发生剧烈的化学作用。（3）钛合金塑性较低，特别是和周围的气体发生化学变化后，硬度增高，剪切角增大，切屑与前角面的接触长度很小，使前刀面上应力很大，刀刃容易发生破损。（4）钛合金的弹性模量低，弹性变形大，接近后刀面处工件表面的回弹量大，故已加工表面与后刀面的接触面积特别大，磨损也比较严重。根据钛合金的性质和切削过程中的特点，切削时应该考虑的措施是：（1）尽可能使用硬质合金刀具，以提高生产率，应该选用与钛合金亲和力小，导热性能良好的强度高的细晶粒钨钴类硬质合金。成型和复杂刀具可选用高温性能好的高速
金属材料切削加工性
第一章金属材料切削加工性 切削加工性：Machinability，指金属材料被切削加工成合格零件的难易程度。例如：以车削45#钢为例： 材料硬度HB200（正火） 单位切削力κc=200kg/mm2 用YT15车刀车削：IT8 νc=120 θ=800oC 此种车削方法家喻户晓，人人皆知，谁都会做，没什么难点。 1. 铝合金，这是比较好加工的，κc=70，νc=800m/min时，θ也不高，T很长。 2. 灰口铸铁HT200 κc=114 断屑 切削加工性评价指标： ①刀具耐用度高；T ②许用切削速度高；νc ③已加工表面易于达到； ④车削时断屑； ⑤切削力小，切削温度低。F c θ 3. 45#淬火HRC50 切削力F c大，切削温度θ高，刀具耐用度T低。 一般情况下不车，只能磨削。IT8 §1—1 衡量切削加工性指标
以车削45#钢(HB200)为参照基准： 刀具材料：YT15； 刀具耐用度：T=60min ； [ν60]j =100m/min ； 当切削LY12 ν60=300m/min 相比 []6060300 3100 r j νκν= == 一、称相对加工性 相对加工性比较表 二、衡量指标： 1. 刀具耐用度T ： T 较长，加工性较好。 例：45#钢 T=60min 30C r M n SiA T=20min 加工性差。 2. 切削速度νc ： 例：45#钢 νc =100m/min YT15 LY12 νc =300m/min YG15
300 3 100 r κ= = 加工性好。 泰勒公式： 0.4c A T ν= 切削速度是根据刀具耐用度确定的。一定刀具耐用度下有一个允许的切削速度νT 。 3. 切削力F c （或者κc ） 凡切削力大者，加工性差。 单位切削力κc 比较 4. 切削温度(θ) 凡是切削温度高者，加工性差。 切削温度比较表 条件： νc =60m/min a p =3 f=0.1 见图（一） θo
[数控车技师论文]
[数控车技师论文]数控机床加工工艺路线的研究关于高速切削加工的范畴，一般有以下几种划分方法，一种是以切削速度来看，认为切削速度超过常规切削速度5－10倍即为高速切削。也有学者以主轴的转速作为界定高速加工的标准，认为主轴转速高于8000r/min即为高速加工。还有从机床主轴设计的角度，以主轴直径和主轴转速的乘积DN定义，如果DN值达到（5～2000）×105mm.r/min，则认为是高速加工。生产实践中，加工方法不同、材料不同，高速切削速度也相应不同。一般认为车削速度达到（700～7000）m/min，铣削的速度达到（300～6000）m/min，即认为是高速切削。 另外，从生产实际考虑，高速切削加工概念不仅包含着切削过程的高速，还包含工艺过程的集成和优化，是一个可由此获得良好经济效益的高速度的切削加工，是技术和效益的统一。 高速切削技术是在机床结构及材料、机床设计、制造技术、高速主轴系统、快速进给系统、高性能CNC系统、高性能刀夹系统、高性能刀具材料及刀具设计制造技术、高效高精度测量测试技术、高速切削机理、高速切削工艺等诸多相关硬件和软件技术均得到充分发展基础之上综合而成的。因此，高速切削技术是一个复杂的系统工程，是一个随相关技术发展而不断发展的概念。 2、数控高速切削加工的优越性 由于切削速度的大幅度提高，高速切削加工技术不仅提高了切削加工的生产率，和常规切削相比还具有一些明显的优越性：第一、切削力小：在高速铣削加工中,采用小切削量、高切削速度的切削形式,使切削力比常规切削降低30％以上，尤其是主轴轴承、刀具、工件受到的径向切削力大幅度减少。既减轻刀具磨损，又有效控制了加工系统的振动，有利于提高加工精度。第二、材料切除率高:采用高速切削，切削速度和进给速度都大幅度提高，相同时间内的材料切除率也相应大大提高。从而大大提高了加工效率。第三、工件热变形小:在高速切削时，大部分的切削热来不及传给工件就被高速流出的切屑带走，因此加工表面的受热时间短，不会由于温升导致热变形，有利于提高表面精度，加工表面的物理力学性能也比普通加工方法要好。第四、加工精度高:高速切削通常进给量也比较小，使加工表面的粗糙度大大降低，同时由于切削力小于常规切削，加工系统的振动降低，加工过程更平稳，因此能获得良好的表明质量，可实现高精度、低粗糙度加工。第五、绿色环保：高速切削时，工件的加工时间缩短，能源和设备的利用率提高了，加工效率高，加工能耗低，同时由于高速切削可以实现干式切削，减少甚至不用切削液，减少污染和能耗。 目录 1.数控编程与其发展 (2) 1.1数控编程的基本概念 (2) 1.2 数控编程技术的发展概况 (2) 2.人工智能的发展和应用 (3) 2.1人工智能的定义 (3)
如何选择刀具材料切削切削加工高温合金
如何选择刀具材料切削切削加工高温合金 一、高温合金的含义及性能 1、高温合金的含义：是指以铁、镍、钴为基，能够在600℃以上的高温及 一定应力作用下长期工作的一类金属材料，又被称为超合金，热强合金。 2、高温合金的特点：具有较高的高温强度，良好的抗氧化能和抗腐蚀性能，良好的疲劳性能、抗断裂韧性等综合性能。高温合金是单一奥氏体组织，可以 在各种温度下具有良好的组织稳定性和使用可靠性。 由于高温合金的特点，已成为制造航空航天发动机热端部件的关键材料， 是航空航天材料的重要成员，也可以广泛应用在石油化工、电力、冶金等领域。 二、高温合金的发展历程 760℃高温材料发展过程从20世纪30年代后期起，为了满足新型发动机的需要，在第二次世界大战期间，高温合金的研究进入了蓬勃发展时期。40年代初，英国首先在80镍-20钴合金中加入少量铝和钛，研制成第一种具有较高高 温强度的镍基合金。同一时期，美国为了适应航空活塞式发动机用涡轮增压器 发展的需要，开始采用钴基合金制作叶片。 此外，美国还研制出用以制作喷气发动机的燃烧室的镍基合金。以后，冶 金学家为了进一步提高合金的高温强度，在镍基合金中加入钨、钼、钴等元素，增加铝、钛含量，研制出一系列牌号的合金，但由于钴资源缺乏，钴基高温合 金发展受到限制。 40年代，铁基高温合金也得到了发展，50年代出现A-286和Incoloy901 等牌号，但因高温稳定性较差，从60年代以来发展较慢。苏联于1950年前后 开始生产镍基高温合金，后来生产变形高温合金和铸造高温合金。中国从1956 年开始试制高温合金，逐渐形成变形高温合金和铸造高温合金。70年代美国还 采用新的生产工艺制造出定向结晶叶片和粉末冶金涡轮盘，以适应航空发动机 涡轮进口温度不断提高的需要。 三、高温合金的分类 （1）按基体元素来分：铁基高温合金、镍基高温合金和钴基高温合金。其 中铁基高温合金适合的温度在600~800℃，镍基高温合金适用于650~1000℃范 围内的温度；钴基高温合金适合730~1100℃，但由于钴是一种重要的战略资源，致使钴基合金的发展受到限制。目前镍基高温合金应用较广泛。 （2）按强化方式：固溶强化型，沉淀强化型，氧化物弥散强化型以及纤维 强化型等。 （3）按制备工艺：变形高温合金，铸造高温合金以及粉末冶金高温合金。 四、高温合金的加工难点及方法 1、切削加工高温合金的难点：（1）耐高温性能直接提高了加工难度；（2）在加工时重切削力以及产生的高温的共同作用下，刀具容易产生碎片或变形， 或者导致刀具断裂；（3）大多数高温合金都会迅速产生加工硬化现象，从而影响工件的表面精度。
难切削材料的加工及其精密切削加工方面的问题分析
难切削材料的加工及其精密切削加工方 面的问题分析 研究表明,由于其在一定范围内能够有效地解决难切削材料的加工及其精密切削加工方面的问题并在加工中具有一系列的特点,因而越来越引起人们的重视而受到世界各国的瞩目。 1.普通切削与振动切削 在普通切削中,切削是靠刀具与工件的相对运动来完成的。切屑和已加工表面的形成过程,本质上是工件材料受到刀具的挤压,产生弹性变形和塑性变形,使切屑与母体分离的过程(见图1)。在这种刀具始终不离开切削的普通切削中,刀具的作用包括两个方面:一个是刀刃的作用;一个是形成刀刃的刀面的作用。由于刀刃与被切物接触处局部压力很大,从而使被切物分离。刀面则在切削的同时撑挤被切物,促进这种分离。普通切削中,伴随着切屑的形成,由于切屑与刀具之间的挤压和摩擦作用,将不可避免地产生较大的切削力,较高的切削温度,使刀具磨损和产生切削振动等有害现象。 基于这种思想,在和有害的自激振动现象作斗争中产生了一种新的切削方法——振动切削。振动切削即是通过在切削刀具上施加某种有规律的、可控的振动,使切削速度、背吃刀量发生周期性的改变,从而得到特殊的切削效果的方法(见图2)。振动切削改变了工具和被加工材料之间的空间与时间存在条件,从而改变了加工(切削)机理,达到减小切削力、切削热,提高加工质量和效率的目的。振动切削按所加频率不同可分为高频振动和低频振动,低频振动仅仅从量上改变切屑的形成条件,主要用来解决断屑问题以及与此相关的一系列问题。而超声振动(高频振动)切削已经使切屑形成机理产生重大变化,可以提高被加工材料的可加工性,提高刀具寿命和工件加工质量。超声加工的工艺效果来自刀具和工件之间的分离运动,即它是一种脉冲式的断续切削过程。所以,作为精密加工和难加工材料加工中的一种新技术,它的切削效果已经得到世界各国的一致公认,认为它是传统加工技术的一个飞跃。 振动切削系统的流程是:超声波电源输出大功率的超声频的交流信号,由换能器将电能转换成同频率的机械振动,经过变幅杆进行振幅放大,从而带动刀具振动。其组成如图3所示。把振动系统固定在刀架上,刀杆的左端是刀片,右端是振动驱动中心,由换能器和变幅杆将纵向振动转换为弯曲刀杆的横向振动。 2.振动切削的特点及工艺效果分析 (1)振动切削的特点 振动切削可以使切削力大幅度降低,使摩擦热减小、刀具寿命提高和已加工表面粗糙度值减少,即有以下特点:
难切削材料的加工技术
一、什么是难切削材料 切削加工性差的材料， 二、哪些因素影响材料的切削加工性 1)材料的化学成分和配比，它是影响材料的热处理性能和材料切削加工性的根 本因素。 2)材料的热导系数和线膨胀系数的影响 3)材料的硬度、强度、韧性、塑性和弹性模量的影响 4)材料的金相组织的影响 三、具体难加工材料的加工 1)淬火钢的切削 淬火钢是指钢材经过淬火处理后，其结构为马氏体，硬度大于HRC50的钢，它在难切削材料中占有相当大的比例。传统加工淬火钢的方法是磨削，但为了提高加工效率，解决工件形状复杂、不能磨削和淬火后工件产生形状、位置误差的问题，也需要采用车削、铣削、镗削、钻削和铰削等切削加工。 淬火钢在切削加工时有以下特点：淬火钢的硬度高达HRC50-65，强度高达2100-2600Mpa，几乎没有塑性，按照工件材料切削加工性分级属于最难切削的9a级，由于它的强度、硬度高，导热系数只有一般钢材的1/7,所以在切削时不仅切削温度高而且单位切削力高达4500Mpa。它属于脆性材料，切削力集中在刃口附件，易造成崩刃或打刀。 切削淬火钢的刀具材料应选择硬度高抗弯强度也高的硬质合金或陶瓷和立方氮化硼。切削淬火钢的刀具几何参数：通常情况下前角为-10°—0°，断续切削时前角为-10°—-30°，后角为8°—10°，主偏角为30°—60°。刃倾角为-5°—0°，刀尖圆弧半径为0.5—2mm。 切削淬火钢的切削用量，首先，要根据刀具材料和工件材料的物理力学性能、工件形状、工件系统刚性和加工余量来选择。其次，是考虑合理的切削速度。再次，选择切削深度和进给量。一般淬火钢的耐热性为摄氏200—400度，高于此温度，淬火钢的硬度开始下降，而硬质合金刀具、陶瓷刀具和立方氮化硼的耐热性分别为摄氏800—1000度、1100—1200度和1400—1500度，所以在切削淬火钢时，要充分利用这已特性，合理选择切削速度。硬质合金刀具、陶瓷刀具和立方氮化硼的切削速度应控制在：30—70m/min、60—120 m/min和100-200 m/min. 在连续切削的最佳切削速度的情况下，切下的切削为暗红色，在车削淬火钢螺纹时，为了使切入、切出处平稳，应现在入刀和出刀处倒一个45°的角而且每次吃刀深度要小一些。钻孔时，一定要合理选择切削速度，一般为30—50 m/min，避免转速过低，在用小钻头钻孔时要勤退刀，以免工件因为热胀冷缩将钻头夹住而使钻头折断。铣削淬火钢是断续切削，为了使切入切出平稳刀具主偏角应小一些而且还应选择负的刃倾角，硬质合金铣刀的切削速度为40—50 m/min，陶瓷铣刀的切削速度为100 m/min左右，每刀齿进给量为0.05—0.15mm。刨削时除应选用较大的负刃倾角外，硬质合金的切削速度应控制在10 m/min左右，进给量为0.1—0.2mm。
超精密加工技术论文
超精密加工技术简介论文 学校：XXXXX 学院：XXXX 班级：XXXXX 专业：XXXXX 姓名：XXXX 学号：XXXX 指导教师：XXX
目录 目录 .......................................................................................................................................... - 2 - 一、概述................................................................................................................... - 1 - 1、超精密加工的内涵...................................................................................... - 1 - 2.、发展超精密加工技术的重要性................................................................. - 1 - 二、超精密加工所涉及的技术范围....................................................................... - 2 - 三、超精密切削加工............................................................................................... - 3 - 1、超精密切削对刀具的要求.......................................................................... - 3 - 2、金刚石刀具的性能特征.............................................................................. - 3 - 3、超精密切削时的最小切削厚度.................................................................. - 3 - 四、超精密磨削加工............................................................................................... - 4 - 1、超精密磨削砂轮.......................................................................................... - 4 - 2、超精密磨削砂轮的修整.............................................................................. - 4 - 3、磨削速度和磨削液...................................................................................... - 5 - 五、超精密加工的设备........................................................................................... - 5 - 六、超精密加工的支撑环境................................................................................... - 6 - 1、净化的空气环境.......................................................................................... - 6 - 2、恒定的温度环境.......................................................................................... - 6 - 3、较好的抗振动干扰环境.............................................................................. - 7 - 七、超精密加工的运用领域................................................................................... - 7 - 八、超精密加工的现状及未来发展....................................................................... - 7 - 1、超精密加工的现状...................................................................................... - 7 - 2、超精密加工的发展前景.............................................................................. - 8 - 总结：....................................................................................................................... - 9 - 参考文献：.....................................................................................错误!未定义书签。
实现刀具高效加工
实现刀具高效加工 我们在机械加工中单位时间切除金属的效率称为金属切除率（Q），金属切除率Q=ae×ap ×F/1000，其中ae为切削加工中的宽度，ap为切削加工中的深度，F为切削加工中刀具的进给量。由此可见，提高加工效率即金属切除率的主要方法是增加ae、ap及F的数值，也就是说高速加工并不是高效加工的唯一途径，我们还可以通过提高ae、ap和单齿切削量的办法来提高效率，即为我们通常所说的重切削。因此，高效加工就包括了高速加工和大余量加工两种方式，高速加工和粗加工方式所选用的刀具在设计理念和制造工艺上具有各自的针对性。 高速加工采用高转速和高进给的方式进行加工，它的加工优势在于对切削力要求小、工件变形和系统振动的程度都很低，有利于提高工件精度、形位公差和表面质量，较多的应用于航空的薄壁件、难加工材料、模具的型腔加工以及产品的批量加工。高速加工刀具必须具有良好的耐磨性、强度和合理的几何结构参数，并对动平衡系统要求严格。因此，针对硬质合金刀具必须选用先进的刀具材料和涂层，品鼎公司2008新推出的“V”系列产品主要就是针对模具行业和航空领域的高速加工，此系列刀具选用超细晶粒度含12%Co的材料，同时选用AlCrN与TiAlN的复合涂层，表面硬度超过HV3700，刀具采用短刃及独特的槽形设计，保证刀具高速旋转时的刚性，且切屑排屑流畅，刀具推荐切削转速大于12000r/min。
重切削加工采用大进给量或大切削量的加工方式，主要适用大余量粗加工，特点是金属去除率高，但切削条件恶劣，切削力大，对机床和刀具的要求较高，机床需要具有足够的刚性和功率，而刀具则应具有足够的韧性和容屑空间。同时，刀具采用高强度、不等分和不等螺旋设计思路，减小刀具切削过程中切削力，减缓刀具的热磨损。品鼎公司先后推出的分屑槽刀具、后波刃刀具（BW系列）以及不等分不等螺旋刀具（R系列）就是针对粗加工和难加工材料的加工。 除了采用提高切削参数的方式实现高效切削外，我们还可以通过不断优化加工工艺，减少加工工序的方式来提高加工效率。尤其是在孔加工方面应用较为广泛，如我们使用阶梯钻、阶梯铰或钻扩铰等组合刀具的方式减少加工工序，提高生产效率。同时，我们还可以采用在刀具切削刃口焊接超硬刀具材料的形式来提高刀具寿命，采用减少换刀次数的方式来提高生产效率，如焊接金刚石（PCD）、金属陶瓷（Al2O3）和立方氮化硼（CBN）等。品鼎公司于2009年新推出的德国原装制造的钻、铰类产品样本中均有此类型成熟产品。 随着加工机床档次的逐步提高，加工工艺的不断优化，高速加工和重切削加工结合使用会更好的提高加工效率，通常在粗加工时选用重切削加工刀具进行大余量切削，半精加工时或精加工时选用高速加工刀具进行加工，合理的组合使用充分提高加工效率，保证质量要求，降低了生产成本。因此，高效加工越来越受到机械行业的关注，占据了整个行业的主导加工地位
难加工材料
难加工材料 绪论： 1.难加工材料分类？特点？ 2.难切削材料有哪些特点？ 3.改善难切削材料切削加工性的基本途径有哪些？ 第一章淬火钢的切削加工 1.1 什么是淬火钢？它有哪些切削特点？ 1.2怎样选择切削淬火钢的刀具材料？ 1.3切削淬火钢的实例有哪些？ 第二章不锈钢的切削加工 第三章高强度钢和超高强度钢的切削加工 第四章高锰钢的切削加工 第五章冷硬铸铁和耐磨铸铁的切削加工 第六章钛合金的切削加工 第七章高温合金的切削加工 第八章热喷涂材料的切削加工 第九章难熔金属和纯金属的切削加工 第十章其他难加工材料
绪论： 1.难切削材料分哪几类？各有什么特点？ 难加工材料，科学地说，就是切削加工性差的材料，即硬度>HB250,强度σb>1000MPa，延伸率>80%，冲击值αK>0.98MJ/m2,导热系数K<41.8W（m·K）。 难加工材料种类很多，从金属到非金属材料的范围也很广泛，初步可分为以下八大类： （1）微观高硬度材料：如玻璃钢、岩石、可加工陶瓷、碳棒、碳纤维、各种塑料、胶木、树脂、合成材料、硅橡胶、铸铁等。 这类材料的特点是含有硬质点相，其中有的研磨性很强。 由于这些材料的耐磨性很好，切削时起磨料作用，故刀具主要承受磨料磨损，在高速切削时也同时伴随着物理、化学磨损。 （2）宏观高硬度材料：如淬火钢、硬质合金、陶瓷、冷硬铸铁、合金铸铁、喷涂材料（镍基、钴基）等。 这类材料的主要特点是硬度高。切削这类材料时，由于切削力大，切削温度高，刀具主要是磨料磨损和崩刃。
（3）加工时硬化倾向严重的材料，如不锈钢、高锰钢、耐热钢、高温合金等。 这类材料的塑性高、韧性好、强度高，强化系数高。切削加工时的切削表面和已加工表面硬化现象严重。由于这类材料的强度高，导热系数低，切削温度高，切削力大，刀具主要承受磨料磨损、粘结磨损和热烈磨损。 （4）切削温度高的材料：如合成树脂、木材、硬质橡胶、石棉、酚醛塑料、高温合金、钛合金等。 这类材料的导热系数很低。切削这类材料时，刀具易产生磨料磨损、粘结磨损、扩散磨损和氧化磨损。 （5）高塑性材料：如纯铁、纯镍、纯铜等。 由于这类材料延长率大于50%，塑性高，切削时塑性变形很大，易产生积屑瘤和鳞刺，刀具主要时磨料磨损和粘结磨损。 （6）高强度材料：是指强度σb>1000MPa的材料，如奥氏体不锈钢、高锰钢、高温合金和部分合金钢。 由于它们的强度高，切削时的切削力大，切削温度高，不仅刀具易磨损，而且切屑不易处理。
第七章 工件材料的切削加工性习题
第七章工件材料的切削加工性 工件材料的种类繁多，性能各异。本章主要研究工件材料的切削加工性、影响切削加工性的因素和改善切削加工性的办法。 7．1 必备知识和考试要点 1．了解切削加工性的概念和衡量指标。 2．熟悉影响材料切削加工性的因素。 3．掌握改善材料切削加工性的办法。 4．了解难加工材料切削加工的问题和对策。 7. 2 典型范例和答题技巧。 [例7．1] 工件材料切削加工性的含义是什么?为什么说它是相对的? [答案] 工件材料切削加工性是指在一定的条件下，工件材料切削加工的难易程度。由于切削加工的条件和要求不同，材料的切削加工性有不同的内容和指标。所谓材料切削加工的难易，都是相对某种工件材料而言，这种难易程度是一个相对概念。例如以45钢为基准时，可以说高强度钢切削加工性不好，就是相对于45钢而言。 [例7．2] 常用的切削加工性衡量指标有哪些?各用于什么场合?何谓相对加工性? [答案] 常用的切削加工性衡量指标有：(1)以表面加工质量衡量切削加工性。容易获得好的加工表面质量的材料，切削加工性好，反之则差。该指标是零件精加工时常用的衡量指标。(2)以刀具耐用度衡量切削加工性。在相同的切削条件下加工不同材料时，刀具耐用度较长，或允许的切削速度较高，或切除金属体积较多，切削加工性好。其中相同切削条件下比较刀具耐用度和相同刀具耐用度下比较允许的切削速度是最常用的切削加工性指标，可适用于各种加工条件。(3)以单位切削力、切削温度衡量切削加工性。在相同的条件下，切削力小、切削温度低时，材料的切削加工性好。在粗加工或机床刚性、动力不足时用这种衡量指标。(4)以断屑性能衡量切削加工性。在自动机床、组合机床及自动生产线或深孔钻削等对工件材料断屑性能有要求时，采用这种衡量指标。 相对加工性K v是指以强度 b=0．637GPa的45钢的v60为基准，记为(v60)；其它被切削材料的v60与之相比的数值，称为相对加工性，即，K v= v60／(v60)；K v愈大，切削加工性愈好。 [例7．3] 影响工件材料切削加工性的主要因素有哪些?如何影响? [答案] 影响工件材料切削加工性的主要因素有：(1)工件材料的硬度。硬度包括材料的常温硬度、高温硬度、硬质点和加工硬化。硬度高时，切削力大，切削温度高，降低了刀具耐用度，甚至发生刀尖烧损或崩刃。(2)材料的强度。材料强度包括常温强度和高温强度。材料强度高时，切削力大，切削温度高，刀具磨损加快。(3)工件材料的塑性和韧性。塑性大时，切屑变形大，切削力增大，切削温度也较高，易发生粘结，刀具磨损加大，工件加工表面也粗糙。塑性低或呈脆性时，刀刃处的切削负荷大，刀具磨损加剧。工件材料韧性大时，断屑困难。(4)材料的导热系数。导热系数小的材料，切削温度高，切削加工性差。(5)材料的化学成分。化学元素对材料的作用不相同，影响材料的物理机械性能。钢中Cr、Ni、V、Mn、W、Mo等元素能提高材料的强度和硬度；而铅、硫、磷等能降低材料的强度和塑性，从而影响材料的加工性能。铸铁中硅、铝、铜等元素能促进铸铁碳的石墨化，可提高切削加工性；Cr、Mn、P、S等元素阻碍石墨化，会降低切削加工性。(6)材料的组织。材料的组织不同，其物理机械性能就不同，切削加工性也不一样。铁素体塑性大，切削加工性不好，珠光体硬度、强度、塑性等比较适中，切削加工性好。索氏体和托氏体、渗碳体和马氏体等，或强度大，或硬度高，或两者兼有，切削加工性差。奥氏体塑性、韧性大，加工硬化严重，切削加工性差。 [例7．4] 为什么说低碳钢与高碳钢的切削加工性都不如中碳钢?
高速切削加工技术论文
高速切削加工技术 齐齐哈尔工程学院机械本113 唐钊伟 摘要：介绍高速切削加工的定义，高速切削加工中机床的选择，高速切削加工刀具材料的介绍及高速切削加工工艺的有关知识。 关键词：高速切削加工；高速切削刀具；高速切削工艺； 一、高速切削加工的定义。 高速切削加工是一种比常规切削速度高得多的先进制造工艺。它的巨大吸引力在于不但可以大幅度提高零件的加工效率、降低加工成本。而且可以使零件的表面加工质量和加工精度达到更高的水平。高速加工已在航空、航天、汽车以及超精密微细加工等领域获得了广泛的应用。资料表明，一般模具和工具。有6O％的机加工量可用高速切削加工工艺来完成的。高速切削概念起源于德国切削物理学家Carl Salmon的著名切削试验及其物理引伸。他认为一定的工件材料对应有一个临界切削速度，其切削温度最高。在常规切削范围内。切削温度随着切削速度的增大而提高，但当切削速度提高到一定的程度时。切削温度不但不升高反而会降低。对每一种工件材料都存在一个速度范围。在该速度范围内。由于切削温度过高，刀具材料无法承受。即切削加工不可能进行，称该区为“死谷”。因此。只有越过“死谷”才可用现有的刀具进行高速切削。所以高速切削是一个相对概念。通常把采用比常规切削速度高得多(一般为5一l0倍)的切削加工称为高速切削。如当切削速度对钢材达到380m／min以上、铸铁700 m／rain以上、铜材1000m／min 以上、铝材1100m／min以上时称为高速切削加工。 二、高速切削加工技术优势。 高速切削加工技术是21世纪的一种先进制造技术，有着强大的生命力和广阔的应用前景。通过高速切削加工技术,可以解决在汽车模具常规切削加工中备受困扰的一系列问题。近几年来，在美国、德国、日本等工业发达国家高速切削加工技术在大部分的模具公司都得到了广泛应用，85%左右的模具电火花成形加工工序已被高速加工所替代。高速加工技术集高效、优质、低耗于一身，已成为国际模具制造工艺中的主流。通过国内外汽车模具制造行业的高速切削加工技术实践应用，高速切削加工技术具有如下优势：（一）、高速切削加工提高了加工速度 （二）、高速切削加工生产效率高 （三）、高速切削加工可获得高质量的加工表面
高效切削加工制动鼓的刀具材料
一、制动鼓的加工工艺 目前，市场上面制动鼓的主要材料还是灰铸铁占多数，灰铸铁具有良好的减震性和耐磨型，并且噪音小，加工工艺简单。一般加工工艺是铸造—粗加工—半精加工—精加工—钻孔—检验。 （1）铸造：制动鼓在进行铸造时，需控制炉料质量，铁水化学成分进行控制，还有就是控制好浇注温度，配料的正确，如控制不好，可能就会出现铸造缺陷，如夹砂，气孔，白口等，出现以上铸造缺陷会对后面的加工带来困难。 （2）粗加工：铸造之后进入机械加工车间。目前，加工制动鼓常采用数控车床，原因1是降低工件的废品率，原因2是提高加工效率。粗加工制动鼓需留有大概0.5mm的余量，以便以后半精加工和精加工保证光洁度要求。 （3）半精加工：为了使制动鼓获得较高的光洁度，一般在粗加工之后进行半精加工，留有0.1- 0.2mm的余量，方面后面的精加工工序。 （4）精加工：为了获得较高的表面光洁度，一般会在半精加工之后再精加工一刀，加工至图纸要求尺寸，和Ra1.6的光洁度。 （5）钻孔：在图纸要求部位钻相应尺寸的孔。 （6）检验入库：检验制动鼓表面光洁度，和尺寸公差是否满足图纸要求，合格之后如可或装配。 二、车加工制动鼓时的刀具选择 由于车加工制动鼓需三道工序，粗加工时一般要加工3mm左右的余量，并且制动鼓的需求量大，一般采用数控车床批量加工制动鼓。在加工过程中，既要保证加工尺寸，又要提高加工效率，选择的刀具材料
要求：一是对线速度不敏感，可高速切削；二是加工余量大的能一刀完成就一刀完成，减少加工时间，提高加工效率。 刚开始选择硬质合金刀具，但硬质合金刀具对线速度敏感，只能低速切削制动鼓，生产节拍变长，影响加工效率，如小批量或少量车加工制动鼓，在不影响整体加工效益的基础上可选择合适的硬质合金刀具，对于大批量制动鼓，机械厂家会选择CBN刀片加工，其中更多的会选择华菱超硬CBN刀片BN-S30牌号和BN-K20牌号车加工制动鼓效果更明显。 华菱超硬前身是河南超硬材料研究所，是专业生产CBN刀片等超硬材料制品的高新技术企业，目前被广泛应用于高硬度材料，热处理后的高硬度工件，和其他难切削材料的零件领域，产品范围主要是车刀，铣刀和数控刀片等系列，并适应当代“高速，精密加工”等切削要求，广泛应用于汽车，航空航天，电力设备，矿山机械等行业。在超硬刀具学术界享有很高声誉。 其中华菱超硬CBN刀片BN-S30牌号属于整体聚晶CBN刀片，适合粗加工工序，BN-S20牌号属于焊接 式CBN刀片，适合精加工工序。由于工序不同，加工余量不同，选择的刀具牌号也不同，下面就针对制动鼓简单介绍一下华菱超硬CBN刀片的方案。 华菱超硬针对制动鼓研制出两款刀具牌号，分别是BN-S30牌号和BN-K20牌号，针对不同工序选择合适的刀具牌号。下面就针对制动鼓不同工序，选择最合适的华菱超硬CBN刀片。 三、针对不同工序选择合适的华菱超硬CBN刀片牌号 （1）粗加工工序：余量一般在3mm左右，选择华菱超硬CBN刀片BN-S30牌号，此牌号采用非金属（陶瓷）作为粘合剂，与传统CBN刀片相比增加了韧性，不仅高硬度高强度，而且具有良好的耐磨性和抗冲击性，可大余量车削制动鼓，制动鼓余量3mm可一刀完成。下图为华菱超硬CBN刀片BN-S30牌号车加 工制动鼓图片。
金属材料切削加工性
第一章 金属材料切削加工性 切削加工性：Machinability ，指金属材料被切削加工成合格零件的难易程度。 例如：以车削45#钢为例： 材料硬度 HB200（正火） 单位切削力 κc =200kg/mm 2 用YT15车刀车削： IT8 ν c =120 θ=800oC 此种车削方法家喻户晓，人人皆知，谁都会做，没什么难点。 1. 铝合金，这是比较好加工的，κc =70， νc =800m/min 时，θ也不高，T 很长。 2. 灰口铸铁HT200 κc =114 断屑 切削加工性评价指标： ① 刀具耐用度高； T ② 许用切削速度高； νc ③ 已加工表面易于达到； ④ 车削时断屑； ⑤ 切削力小，切削温度低。 F c θ 3. 45#淬火 HRC50 切削力F c 大，切削温度θ高，刀具耐用度T 低。 一般情况下不车，只能磨削。 IT8 §1—1 衡量切削加工性指标 以车削45#钢(HB200)为参照基准： 刀具材料：YT15； 刀具耐用度：T=60min ； [ν60]j =100m/min ； 当切削L Y12 ν60=300m/min 相比 []6060300 3100 r j νκν= == 一、称相对加工性 1. 刀具耐用度T ： T 较长，加工性较好。 例：45#钢 T=60min 30C r M n SiA T=20min 加工性差。 2. 切削速度νc ：
例：45#钢 νc =100m/min YT15 LY12 νc =300m/min YG15 300 3 100 r κ== 加工性好。 泰勒公式： 0.4c A T ν= 切削速度是根据刀具耐用度确定的。一定刀具耐用度下有一个允许的切削速度νT 。 3. 切削力F c （或者κc ） 凡切削力大者，加工性差。 4. 切削温度(凡是切削温度高者，加工性差。 条件： νc p θo 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 νc m/min 图（一） 1—GH131 2—1Cr18Ni9Ti 3—45#钢（正火） 4—HT200 YT15—45# YG8—GH131 1Cr18Ni9Ti HT200 γo =15o α0=8o κr =75o λs =0o γε=0.2 a p =3 f=0.1
难切削材料加工参数选择
1． 前角选择的原则：刀具材料的抗弯强度和韧性较高时，可选用大前角。高速钢刀具的前 角，在同样条件下，可比硬质合金刀具的前角大5-10°，而陶瓷的前角又要比硬质合金的小一些。加工塑性材料宜选较大的前角，以减少金属变形和摩擦。加工脆性材料时，应选5-15读的较小前角。工件材料硬度、强度较低时，应选用较大前角，反之，选负前角或较小的正前角，以增强刀刃的强度和散热的体积。粗加工取较小的前角，精加工取较大的前角，精密成型刀具取零度前角。 2． 倒棱选择原则：倒棱宽度和进给量有关。倒棱宽度一般取（0.3~0.8）f 粗加工取大值。 进给量f<=0.2mm/r 的精加工刀具，不宜磨出负倒棱。高速钢倒棱前角取-5~0°，硬质合金倒棱角去-15~-5。另外也可以采用刃口钝圆形式代替倒棱，可以增强刃口强度，一般用于粗加工。 3． 后角选用原则：后角主要按照切削厚度来选择。切削厚度小时，宜选用大后角，以减少 刃口圆弧半径，使刃口锋利。当f<=0.25mm/r 时，取后角为10~12°，反之，取后角为6~8°。后角还依据材料强度和硬度选择，材料强度和硬度高，应取小的后角，相反则取大的后角，当工艺系统刚性差时，应选用小的后角或刃带宽=0.1mm~0.2mm,角度为0的刃带。另外后角的选择与刀具的运动轨迹有关。副后角选择原则与主后角相似。 4． 主偏角选择原则：在工艺系统和工艺要求允许的情况下，主偏角宜选的小一些。工艺系 统刚性好、切深小和工件硬度高时，如对冷硬铸铁和淬火钢的加工，取10~30°，工艺系统差可取75~93°。粗加工时为了增加刀尖强度，改善散热条件，应取较小主偏角。 5． 副偏角的选择原则：在工艺系统刚性较好的情况下，副偏角不宜取得太大，精加工时取 5~10°，粗加工时取10~15°。切断刀或切槽刀为了增强刀头强度，取1~2°。 6． 刃倾角选择原则：粗加工时，去3~5°，精加工时，取45~75°，冲击性较大时，取-30~-45， 强力刨削是，取-10~-20°，当车削硬度高的材料时，去-15~-5°，采用金刚石和立方氮化硼刀具时，取-5~0°。 7． 控制积屑瘤产生的措施：（1）降低和提高切削速度，切削速度大于120m/min 或小于 15m/min 时，产生积屑瘤小。（2）采用润滑性能良好的切削液（3）增大刀具前角（4）提高工件材料的硬度，可采用热处理工艺，将材料的硬度提高。（5）降低前刀面的粗糙度。 8． 材料的切削加工性：材料在加工时的难易程度，不仅取决于材料本身的成分、结构、性 能和状态，而且也取决于切削条件。 9． 材料的相对切削加工性：一般以切削未淬火的45钢时的刀具耐用度T=60min 、切削速 度=60m/min 为基准，将其他材料在相同条件下的切削速度的比值，称为此材料相对45号钢的相对切削加工性，用r K 表示，计算公式如下：Tj T r v v K / T v -其他材料切削速度，Tj v -基准材料切削速度。 典型的难切削材料相对切削加工性 量，在相同切削条件下，切削力、切削温度高的材料比切削力、切削温度低的材料切削
刀具材料,牌号,难加工材料刀具几何形状
刀具材料的分类: 工具钢碳素工具钢合金工具钢高速工具钢普通高速钢高性能高速钢硬质合金 按晶粒大小区分: 普通硬质合金细颗粒硬质合金微颗粒硬质合金 按主要成分区分: 钨基硬质合金钛基硬质合金陶瓷氧化物陶瓷氮化物陶瓷超硬材 料立方氮化硼金刚石 刀具材料是决定刀具切削性能的根本因素，对于加工效率、加工质量、加工成本以及刀具 耐用度影响很大。使用碳工具钢作为刀具材料时，切削速度只有10m/min左右；20世纪 初出现了高速钢刀具材料，切削速度提高到每分钟几十米；30年代出现了硬质合金，切削速度提高到每分钟一百多米至几百米；当前陶瓷刀具和超硬材料刀具的出现，使切削速度 提高到每分钟一千米以上；被加工材料的发展也大大地推动了刀具材料的发展。性能优良 的刀具材料，是保证刀具高效工作的基本条件。刀具切削部分在强烈摩擦、高压、高温下 工作，应具备如下的基本要求。高硬度和高耐磨性; 刀具材料的硬度必须高于被加工材料 的硬度才能切下金属，这是刀具材料必备的基本要求，现有刀具材料硬度都在60HRC以上。刀具材料越硬，其耐磨性越好，但由于切削条件较复杂，材料的耐磨性还决定于它的化学 成分和金相组织的稳定性。足够的强度与冲击韧性 . 强度是指抵抗切削力的作用而不致于 刀刃崩碎与刀杆折断所应具备的性能。一般用抗弯强度来表示。 冲击韧性是指刀具材料在间断切削或有冲击的工作条件下保证不崩刃的能力，一般地，硬 度越高，冲击韧性越低，材料越脆。硬度和韧性是一对矛盾，也是刀具材料所应克服的一 个关键。高耐热性耐热性又称红硬性，是衡量刀具材料性能的主要指标。它综合反映了刀具材料在高温下保持硬度、耐磨性、强度、抗氧化、抗粘结和抗扩散的能力。良好的工艺 性和经济性. 为了便于制造，刀具材料应有良好的工艺性，如锻造、热处理及磨削加工性能。当然在制 造和选用时应综合考虑经济性。当前超硬材料及涂层刀具材料费用都较贵，但其使用寿命 很长，在成批大量生产中，分摊到每个零件中的费用反而有所降低。因此在选用时一定要 综合考虑. 硬质合金常用牌号及用途介绍:牌号/相当标准ISO/ 物理机械性能(min):抗弯强度N/mm2 ;硬度HRA/用途 :适于铸铁.有色金属及合金.淬火钢合金钢小切削断面高速精加工.; 2、YG6/ K20 /1900; 90.5 /适于铸铁.有色金属及合金.非金属材料中等到切削速度下半精加工和精加工. 3、YG6x /K15/ 1800; 92.0/ 适于冷硬铸铁.球墨铸铁.灰铸铁.耐热合金钢的中小切削断面高速精加工.半精加工.
超精密切削论文切削加工技术论文
超精密切削论文切削加工技术论文 超精密切削加工技术探析 摘要：超精密切削加工主要是由高精度的机床和单晶金刚石刀具进行的,故一般称为金刚石刀具具切削或SPDT。对超精密切削加工技术及其机理进行介绍和总结,希望对超精密加工行业同事有所指导。 关键词：超精密切削；金刚石；机床 通常,按加工精度划分,可将机械加工分为一般加工、精密加工、超精密加工三个阶段。加工精度在0.1～1μm,加工表面粗糙度在Ra0.02～0.1μm之间的加工方法称为精密加工；精度高于0.1μm,表面粗糙度小于Ra0.01μm之间的称为超精密加工。因此,如果从去除单位尺寸将切削加工加以区别的话,以微米级的去除,才属于超精密加工。 1 金刚石刀具切削的机理 超精密切削加工主要是由高精度的机床和单晶金刚石刀具进行的,故一般称为金刚石刀具切削或SPDT(Single Point Diamond Turning)。金刚石刀具的超精密切削加工虽有很多优点,但要使金刚石刀具超精密切削达到预期的效果,并不是很简单的事,许多因素都对它有影响。 1.1 切削厚度与材料切应力的关系 金刚石刀具超精密切削属微量切削,其机理和普通切削有较大差别。精密切削时要达到0.1微米的加工精度和Ra0.01微米的表面粗糙度,刀具必须具有切除亚微米级以下金属层厚度的能力。由于切深一般小于材料晶格尺寸,切削是将金属晶体一部分一部分地去除。因此,
精密切削在切除多余材料时,刀具切削要克服的是晶体内部非常大的原子结合力,于是刀具上的切应力就急剧增大,刀刃必须能够承受这个比普通加工大得多的切应力。 切削厚度与切应力成反比,切削厚度越小,切应力越大。当进行切深为0.1微米的普通车削时,其切应力只有500MPa；当进行切深为0.8微米的精密切削时,切应力约为10000MPa。因此精密切削时,刀具的尖端将会产生根大的应力和很大的热量,尖端温度极高,处于高应力高温的工作状态,这对于一般刀具材料是无法承受的。因为普通材料的刀具,其刀刃的刃口不可能刃磨得非常锐利,平刃性也不可能足够好,这样在高应力和高温下会快速磨损和软化,不能得到真正的镜面切削表面。而金刚石刀具却有很好的高温强度和高温硬度,能保持很好的切削性能,而不被软化和磨损。 1.2 材料缺陷及其对超精密切削的影响 金刚石刀具超精密车削是一种原子、分子级加工单位的去除(分离)加工方法,要从工件上去除材料,需要相当大的能量,这种能量可用临界加工能量密度δ(J/cm3)和单位体积切削能量ω(J/cm3)来表示。临界加工能量密度就是当应力超过材料弹性极限时,在切削相应的空间内,由于材料缺陷而产生破坏时的加工能量密度；单位体积切削能量则是指在产生该加工单位切削时,消耗在单位体积上的加工能量。从工件上要去除的一块材料的大小(切削应力所作用的区域)就是加工单位,加工单位的大小和材料缺陷分布的尺寸大小不同时,被加工材料的破坏方式就不同。