08金切第7章：工件切削加工性

“难加工材料” 难加工的原因一般是 以下几个方面： 高硬度； 高强度； 以下几个方面：①高硬度；②高强度；③高 塑性和高韧性； 低塑性和高脆性； 塑性和高韧性；④低塑性和高脆性；⑤低导 热性； 有大量微观硬质点或硬夹杂物； 热性；⑥有大量微观硬质点或硬夹杂物；⑦ 化学性质活泼。 化学性质活泼。 这些特性一般都能使切削过程中的切削 力加大，切削温度升高，刀具磨损加剧， 力加大，切削温度升高，刀具磨损加剧，刀 具使用寿命缩短； 具使用寿命缩短；有时还将使已加工表面质 量恶化，切屑难以控制； 量恶化，切屑难以控制；最终则使加工效率 和加工质量降低，加工成本提高。 和加工质量降低，加工成本提高。
，容易热胀冷缩；切镁合金时，切屑容易燃烧等。 容易热胀冷缩；切镁合金时，切屑容易燃烧等。
2.金属材料化学成份的影响 金属材料化学成份的影响 材料的物理机械性能对切削加工性影响 很大， 很大，但物理机械性能是由材料的化学成分 决定的， 决定的，钢料中各种元素的含量对切削加工 性均有影响。 性均有影响。 碳：低碳钢(0.15%)塑性韧性高，高碳钢 低碳钢 塑性韧性高， 塑性韧性高 (〉0.5%)强度和硬度高，切削加工性降低； 强度和硬度高， 〉 强度和硬度高 切削加工性降低； 中碳钢(0.35%-0.45%)切削加工性较好。 切削加工性较好。 中碳钢 切削加工性较好 此外， 此外，锰、硅、铬、镍、钼、钒、铅、 氮对切削加工性也均有影响。 硫、磷、氧、氮对切削加工性也均有影响。
1.高强度、超高强度钢的切削加工性 高强度、 高强度
与普通碳素结构钢相比，高强度钢、 与普通碳素结构钢相比，高强度钢、超高强度 钢的强度高，导热系数偏低，故切削力大，切削温 的强度高，导热系数偏低，故切削力大， 度高，刀具磨损快，刀具使用寿命短，断屑稍难。 度高，刀具磨损快，刀具使用寿命短，断屑稍难。 根据以上特点，必须采用耐磨性强的刀具材料。 根据以上特点，必须采用耐磨性强的刀具材料。 一般采用YT类硬质合金，最好是添加钽、 一般采用 类硬质合金，最好是添加钽、铌的牌 刀具前角应较小，例如车削35CrMnSiA时，取 号。刀具前角应较小，例如车削 时 γo＝ -4 -0º。在工艺系统刚性允许的情况下，应采用 。在工艺系统刚性允许的情况下， 较小的主偏角k 和较大的刀尖圆弧半径r 较小的主偏角 r和较大的刀尖圆弧半径 ε。切削用 尤其是切削速度，应比加工中碳正火钢 中碳正火钢时适当 量，尤其是切削速度，应比加工中碳正火钢时适当 降低。 降低。尽可能采用切削液与断屑措施以改善切削条 件。
7.6难加工金属材料的切削加工性 难加工金属材料的切削加工性 目前，在航空、航天、造船、电站、 目前，在航空、航天、造船、电站、 石油化工以及国防工业中， 石油化工以及国防工业中，对零件的性能 提出很高的要求，例如耐磨、耐高温、 提出很高的要求，例如耐磨、耐高温、耐 腐蚀、耐冲击等等。而达到上述要求， 腐蚀、耐冲击等等。而达到上述要求，一 般需要采用高强度合金钢、不锈钢、 般需要采用高强度合金钢、不锈钢、高锰 钛合金、高温合金、 钢、钛合金、高温合金、冷硬铸铁和高硅 铝合金等“ 铝合金等“难加工材料”。
以切削正火状态45钢的 作为基准[写作 写作(V 以切削正火状态 钢的V60作为基准 写作 60)j]，而把其他 钢的 ， 各种材料的V 同它相比，这个比值K 称为相对加工性，即 各种材料的 60同它相比，这个比值 r称为相对加性能衡量：绝对加工性指标；(硬度、抗 以加工材料性能衡量：绝对加工性指标； 硬度 硬度、 以加工材料性能衡量
3.冷硬铸铁和淬硬钢的切削加工性 冷硬铸铁和淬硬钢的切削加工性
冷硬铸铁的硬度极高，是其难加工的主要原因。它的塑 的硬度极高，是其难加工的主要原因。
性很低， 屑接触长度很小， 性很低，刀—屑接触长度很小，切削力和切削热都集中在切 屑接触长度很小 削刃附近，因而切削刃很容易崩损。 削刃附近，因而切削刃很容易崩损。冷硬铸铁零件的结构尺 寸和加工余量一般都较大，毛坯精度低， 寸和加工余量一般都较大，毛坯精度低，因而就进一步加大 了加工难度。 了加工难度。 应选用硬度、强度都好的刀具材料， 加工冷硬铸铁应选用硬度、强度都好的刀具材料，一般 均采用细晶粒或超细晶粒的YG类硬质合金。为了提高切削 均采用细晶粒或超细晶粒的 类硬质合金。 刃和刀尖的强度，一般取γ 刃和刀尖的强度，一般取 。＝-4—0º，主偏角 r适当减小 刀 ，主偏角k 适当减小,刀 尖圆弧半径r 适当加大。 尖圆弧半径 ε适当加大。 淬硬钢的组织为回火马氏体，硬度达 的组织为回火马氏体，硬度达HRC60以上，塑性 以上， 以上 和导热系数都很低。其加工性及刀具材料、 和导热系数都很低。其加工性及刀具材料、刀具几何参数的 选择基本上与冷硬铸铁同。对它们进行精加工，可采用CBN 选择基本上与冷硬铸铁同。对它们进行精加工，可采用 刀具。 刀具。
精加工时，常常以已加工表面质量作为
切削加工性指标， 切削加工性指标，凡容易获得好的已加工表 面质量的材料，其切削加工性较好；反之较 面质量的材料，其切削加工性较好； 差。
衡量切削加工性的指标： 衡量切削加工性的指标： 5.以切屑控制或断屑的难易衡量切削加工性 以切屑控制或断屑的难易衡量切削加工性 在自动机床或自动生产线上，常常以切屑 控制或断屑的难易衡量切削加工性。 控制或断屑的难易衡量切削加工性。凡切屑容 易控制或容易断屑的材料， 易控制或容易断屑的材料，其切削加工性较好 反之则较差。 ，反之则较差。
4.纯金属的加工 纯金属的加工
其硬度、 纯金属如紫铜、纯铝、 常用的纯金属如紫铜、纯铝、纯铁等，其硬度、强度 都较低，导热系数大，对切削加工有利；但其塑性很高， 都较低，导热系数大，对切削加工有利；但其塑性很高， 切屑变形大， 屑接触长度大并容易发生冷焊， 切屑变形大，刀—屑接触长度大并容易发生冷焊，生成积 屑接触长度大并容易发生冷焊 屑瘤，因此切削力较大， 屑瘤，因此切削力较大，不容易获得好的已加工表面质量 断屑困难。此外，它们的线膨胀系数较大， ，断屑困难。此外，它们的线膨胀系数较大，精加工时不 易控制工件的加工精度。 易控制工件的加工精度。 可以用高速钢刀具， 加工纯金属，可以用高速钢刀具，也可以用硬质合金 刀具。 或 类硬质合金可用于加工紫铜、 刀具。YG或YW类硬质合金可用于加工紫铜、纯铝，YT或 类硬质合金可用于加工紫铜 纯铝， 或 YW类硬质合金可用于加工纯铁，应采用大前角和较大的后 类硬质合金可用于加工纯铁， ， ，磨出锋利的切削刃， 角(γ。＝25—35º，α。＝1—12º)，磨出锋利的切削刃，以减 小切屑变形。 小切屑变形。应尽量采用较高的切削速度和较大的切削深 进给量，以提高生产率。 度、进给量，以提高生产率。
铸造镍基高温合金
名称及种类 很容易切削材料 一般有色金属 易切削钢 较易切削钢 一般钢及铸铁
Kv
> 3.0 2.5 ~ 3.0 1.6 ~ 2.5 1.0 ~ 1.6
代表材料 5-5-5 铜铅合金 铝镁合金 15 Cr 退火 自动机钢 30 钢正火 45 钢、灰铸铁
衡量切削加工性的指标： 衡量切削加工性的指标： 3.以切削力或切削温度衡量切削加工性 以切削力或切削温度衡量切削加工性 在相同切削条件下，切削力大、 在相同切削条件下，切削力大、切削温 度高的材料较难加工，即加工性差， 度高的材料较难加工，即加工性差，反之加 工性好。 工性好。 4.以已加工表面质量衡量切削加工性 以已加工表面质量衡量切削加工性
7.2影响切削加工性的因素 影响切削加工性的因素 以常用的切削加工性指标v 以常用的切削加工性指标 T或kr来讨论 1.金属材料物理力学性能的影响 金属材料物理力学性能的影响 硬度和强度：硬度和强度适中较好加工。 硬度和强度：硬度和强度适中较好加工。 塑性(延伸率 ：材料塑性越大，越难加工。 塑性 延伸率)：材料塑性越大，越难加工。 延伸率 韧性(冲击值 ：韧性越高，越难加工。 韧性 冲击值)：韧性越高，越难加工。 冲击值 导热性(导热系数 ：导热系数越大， 导热性 导热系数)：导热系数越大，加工性 导热系数 越好。 越好。 其他物理机械性能及化学性质：线膨胀系数大
2.高锰钢的切削加工性 高锰钢的切削加工性
高锰钢金相组织为均匀的奥氏体。它的原始硬度虽不 金相组织为均匀的奥氏体。
甚高，但其塑性和韧性特别高，加工硬化特别严重。 甚高，但其塑性和韧性特别高，加工硬化特别严重。切削 过程中，工件表面上还会形成高硬度的氧化层。 过程中，工件表面上还会形成高硬度的氧化层。它的导热 系数很小，切削温度很高，切削力约比加工45钢时增大 钢时增大60 系数很小，切削温度很高，切削力约比加工 钢时增大 ％。高锰钢比高强度钢更难加工 高锰钢比高强度钢更难加工。 ％。高锰钢比高强度钢更难加工。 应选用硬度高、有一定韧性、 加工高锰钢，应选用硬度高、有一定韧性、导热系数较 高温性能好的刀具材料。粗加工时，可采用YG类或 大、高温性能好的刀具材料。粗加工时，可采用 类 YW类硬质合金；精加工时，可采用 等合金。 类硬质合金；精加工时，可采用YTl4、YG6X等合金。 、 等合金 从提高切削刃强度和散热条件出发，前角应选小值。但为 从提高切削刃强度和散热条件出发，前角应选小值。 使切屑变形不致过大，前角又不宜过小。一般， 。＝ 。＝使切屑变形不致过大，前角又不宜过小。一般，取γ。＝ 5—5º。切削速度应较低，进给量和背吃刀量均不能过小， 。切削速度应较低，进给量和背吃刀量均不能过小， 以免切削刃或刀尖在上一道工序形成的硬化层中划过而加 速刀具的磨损。 速刀具的磨损。
3.金属材料热处理状态和金相组织的影响 金属材料热处理状态和金相组织的影响 钢的金相组织有：铁素体、渗碳体、 钢的金相组织有：铁素体、渗碳体、珠 光体、索氏体、托氏体、奥氏体、 光体、索氏体、托氏体、奥氏体、马氏体 等。主要通过各自的机械性能来影响切削 加工性。 加工性。
铁素体、奥氏体的塑性和韧性很高，切削加工性 的塑性和韧性很高， 铁素体、
第7章 工件材料的切削加工性 章 7.1工件材料切削加工性的概念及衡量指标 工件材料切削加工性的概念及衡量指标 概念： 概念：工件材料的切削加工性：在一定的加 工条件下工件材料被切削的难易程度。 工条件下工件材料被切削的难易程度。 衡量切削加工性的指标： 衡量切削加工性的指标：