第四章切削条件的合理选择说课.ppt

第四章;工件材料切削加工性是指在一定切削条件下，对工件材料进行切削加工的难易程度。材料加工的难易，不仅取决于材料本身，还取决于具体的切削条件。;根据不同的加工要求，衡量切削加工性的指标有以下几种：;表4-1;表4－1 工件材料的相对切削加工性等级;⒊ 已加工表面质量 精加工时，用被加工表面粗糙度值来评定材料的切削加工性。对有特殊要求的零件，则以已加工表面变质层深度、残余应力和加工硬化等指标来衡量材料的切削加工性。凡是容易获得好的已加工表面质量的材料，其切削加工性较好，反之则切削加工性较差; 1.工件材料物理力学性能对切削加工性的影响 ;表4-2 工件材料加工性分级表 ;1) 材料的硬度和强度 一般情况下，材料中硬度较高的，切削加工性能较差。工件材料的硬度高时，切屑与刀具前刀面的接触长度减小，摩擦热集中在较小的刀-屑接触面上，促使切削温度增高，刀具的磨损加剧。工件材料硬度过高时，甚至引起刀尖的烧损及崩刃。特别是材料的高温硬度对切削加工性的影响龙为显著，高温硬度值越高，切削加工性越差，因为这时刀具材料的硬度与工件材料的硬度比降低，加速了刀具的磨损。这也是某些耐热、高温合金钢切削加工性差的主要原因。; (3) 材料的塑性 工件材料的塑性以伸长率δ来表示。δ越大，则材料的塑性越大，其切削加工性能越差。这是因为塑性大的材料，切削时的塑性变形就越大，切削力就较大，切削温度也较高，并且刀具容易产生粘结磨损和扩散磨损，已加工表面的粗糙度值较大；在中低速切削塑性较大的材料时容易产生积屑瘤，影响表面加工质量；同时塑性大的材料，切削时不易断屑，切削加工性较差。;2.常用金属材料的切削加工性;钢中加人少量的硫、硒、铅、秘、磷等元素后，能略略降低钢的强度，同时又能降低钢的塑性，故对钢的切削加工性有利。例如硫能引起钢的红脆性，但若适当提高锰的含量，可以避免红脆性。硫与锰形成的MnS以及硫与铁形成的FeS等，质地很软，可以成为切削时塑性变形区中的应力集中源，能降低切削力，使切屑易于折断，减小积屑瘤的形成，从而使已加工表面粗糙???减小，减少刀具的磨损。普通锰钢是在碳钢中加入1%～2%的锰，使其内部铁素体得到强化，增加并细化珠光体，故塑性和韧性降低，强度和硬度提高，加工性较差。但低锰钢在强度、硬度得到提高后，其加工性比低碳钢好。硒、铅、秘等元素也有类似的作用。磷能降低铁素体的塑性，使切屑易于折断。根据以上的事实，研制出了含硫、硒、铅、秘或钙等的易削钢。其中以含硫的易削钢用得较多。;(2) 铸铁 铸铁的化学成分对切削加工性的影响，主要取决于这些元素对碳的石墨化作用。铸铁中碳元素以两种形式存在：与铁结合成碳化铁，或作为游离石墨。;(1) 调整材料的化学成分 在不影响工件的使用性能的前提下，在钢中适当添加一些化学元素，如S、Pb等，能使钢的切削加工性得到改善，可获得易切钢，易切钢的良好切削加工性主要表现在：切削力小、容易断屑，且刀具耐用度高，加工表面质量好。另外在铸铁中适量增加石墨成分，也能改善其切削加工性。这些方法常用在大批大量生产中。;因此，在实际生产过程中，常采用适当的热处理工艺，来改变材料的金相组织和物理机械性能，从而改善金属材料的切削加工性。;(3) 选择合适的毛坯成形方式 合适的刀具材料，确定合理的刀具角度和切削用量，安排适当的加工工艺过程等，也可以改善材料的切削加工性能。;1．高强度钢的切削加工性;根据高强度钢的性质和切削过程的特点，切削加工时应考虑以下几具方面的问题：;2．高温合金的切削加工性;2 ．镍基高温合金镍基高温合金又分为变形合金和铸造合金两种。常用的变形合金的牌号是 GH33 ( Cr20Ni77AITiZ . 5 ) ，铸造合金的牌号是 K3 ( 17Cr12Ni68WSMo4Co5A15Ti3 ) 等。奥氏体不锈钢仅在 650 ℃ 以下具有抗氧化性，在温度更高的工作条件下，应该采用镍基高温合金。镍基高温合金导热性低，加工硬化严重，切削时与刀具粘结现象严重，故切削非常困难。影响高温合金切削加工性的因素有： y ‘相（金属间化合物，是高温合金的主要强化相）数量的多少、材料的真实强度 Sb （特别是高温时的真实强度）、材料的伸长率占及收缩率必， y ‘相数量越多， Sb 愈大， a 和必愈大，则切削加工愈困难。铸造合金较变形合金切削加工性差；镍基合金较铁基合金切削加工性差。镍基高温合金在切削时，硬化程度可达 200 ％一 500 % ，因此剪切面上切应力高，切削力大，可达 45 钢的 2 一 3 倍。切削温度也很高，可高达 750 一 1000 ℃ 。 ;因此在切削高温合金时，应十分注意降低切削温度和减少加工硬化。切削镍基高温合金时应该考虑的共同问题是： ;不锈钢按其组织可分为：铁素体不锈钢、马氏体不锈钢、奥氏体不锈钢、析出