第7章 工件材料的切削加工性.pptVIP

西安科技大学机械制造工程学院 第七章 工件材料的切削加工性 1材料切削加工性的概念 2材料切削加工性的衡量指标 3材料的相对加工性 4工件材料的物理力学性能对切削加工性的影响 5常用金属材料的切削加工性 6改善切削加工性的途径 1材料切削加工性的概念 【定义】工件材料的切削加工的难易程度。 当被切削工件难加工时，切削加工性差（低）；反之，切削加工姓好（高）。 2材料切削加工性的衡量指标 通常有四种标志方法 刀具耐用度T （1）相同耐用度，比较允许切削速度 （2）相同切削条件，比较刀具耐用度 （3）相同切削条件，磨钝前切削的金属体积 最常用的是VT，即保证刀具一定耐用度所允许的切削速度，它指刀具的耐用度为T（分钟，秒）时允许的切削速度。VT越高，切削加工性越好。 一般材料取T=60分钟，VT写作V60，对难切削材料，可取为V30,V15 已加工表面质量 （1）一般精加工，以表面粗糙度衡量 （2）特殊精密零件，以表面变质层深度、残余应力、硬化程度来衡量 单位面积切削力 多用于机械系统动力不足或刚性不足的时候 断屑性能 多用于自动机床，组合机床，自动线，深孔钻，盲孔镗 3材料的相对加工性 【定义】被切削材料的V60与标准45钢[σb =0.637GPa]的(V60j) 之比。 Kv=V60/(V60j) 常用材料的相对加工性可分为8级，Kv大致在0.15~3.0之间。 相对加工性仅对选择切削速度有指导意义 当 Kv ＞1时，该材料比45钢容易切削，例如有色金属Kv ＞3； 当 Kv ＜1时，该材料比45钢难切削，例如高锰钢、钛合金 Kv ≤0.65，均属难加工材料。 碳（C）；材料含碳量增加，其硬度和强度相应增大。含碳量适中（如45号钢），其切削加工性好。材料含碳量低，切削加工性也变差。 镍（Ni）：Ni能提高材料的耐热性，但材料的导热系数明显下降。当镍大于8％时，形成奥氏体钢，致使加工硬化严重。 钒（V）：随着材料含钒量的增加，使材料的磨削性能变差。 钼（Mo）：钼能提高材料的强度和韧性，但材料的导热系数下降。 钨（W）：能提高材料的高温强度和常温强度，但使材料的导热系数明显下降。 锰（Mn）：锰能提高材料的硬度与强度，但使材料的韧性略降低。当锰大于1.5％时，材料的切削加工性将变差。 硅（Si）：使材料的导热系数下降。 钛（Ti）：钛是易于形成碳化物的元素，其加工性也差。 还有Cr、O、S、P、N、Pb、Cu、Al等元素，都对材料的切削加工性能有影响。 1).碳素钢 低碳钢(0.25%) ：性软而韧。粗加工时不易断屑而影响操作过程，精加工时因切屑脱离母体时使已加工表面发生严重撕扯而产生大量细裂纹（鳞刺），又因易形成积屑瘤而严重影响精加工质量，故切削加工性较差；可通过正火处理使晶粒细化、硬度增加、韧度下降，便于切削加工。 中碳钢（0.3%～0.6%）：有较好的综合性能，其切削加工性较好； 高碳钢（0.6%～0.8%）：切削加工性次于中碳钢； （0.8%）：性硬而脆，切削时刀具易磨损，故其切削加工性不好。 可通过球化退火来改善其切削加工性。 2).合金结构钢 合金结构钢的切削加工性一般低于含碳量相近的碳素结构钢。 3).普通铸铁：与具有相同基体组织的碳素钢相比，切削加工性好 其金相组织是金属基体加游离态石墨。 石墨的作用： 优点：石墨降低了铸铁的塑性，切屑易断，有润滑作用，使切削力小，刀具磨损小。 缺点：石墨易脱落，使已加工表面粗糙。切削铸铁时形成崩碎切屑，造成切屑与前刀面的接触长度非常短，使切削力、切削热集中在刃区，最高温度在靠近切削刃的后刀面上。 4).铝、镁等非铁合金 硬度较低，且导热性好，故具有良好的切削加工性。 加工铝合金时，不宜采用陶瓷刀具。 一般不使用切削液。 铝合金：乳化液和煤油 镁合金：严禁使用水剂和油剂，宜于自然空冷和采用压缩空气冷却。 什么是难切削材料？ 材料的性能如硬度大于250HB，抗拉强度大于1000MPa，延伸率δ大于30％，冲击值αK大于100MPa，导热系数K小于41.8W/m.k，都属于难切削材料。 高锰钢的切削加工性 钢中锰元素含量在11%～14%时，称为高锰钢。当高锰钢全部都是奥氏体组织时，才能获得较好的使用性能(如韧性、强度及无磁性等)，因此又称为高锰奥氏体钢。 高锰钢是典型的抗磨钢，其最重要的特点是在强烈的冲击、挤压条件下，表层迅速发生加工硬化现象，使其在心部仍保持良好的韧性和塑性的同时硬化层具有良好的耐磨性 。 高锰钢切削加工困难的主要原因是加工硬化严重和导热性能较差。 在切削加工过程中，因塑性变形而使奥氏体组织转变为细晶粒马