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1.3金属切削条件合理选择

1.3.1工件材料的切削加工性

工件材料的切削加工性是指工件材料被切削加工成合格零件的难易程度。

1.衡量切削加工性的指标

①刀具寿命T或一定寿命下的切削速度vT

耐用度为T（min）时允许的切削速度用vT表示。如T=60min，30min，15min时，材料允许的切削速度分别记为v60，v30和v15。;②相对加工性

在相同条件下切削不同材料时，允许的切削速度越高，则切削加工性越好。为便于比较各种材料的切削加工性，通常以正火状态下的45钢的作为标准，记作(v60)j，而把其他各种材料的v60与之相比，其比值Kr称为该种材料的相对加工性，即：Kr=v60/(v60)j。常用材料的相对加工性Kr分为八级，如表1.5所示。;表1.5材料切削加工性等级;③切削力或切削温度

在相同切削条件下，凡切削力大、切削温度高的材料较难加工，即加工性差；反之加工性好。

④已加工表面质量

在精加工中，通常以已加工表面质量作为衡量材料切削加工性的指标，在相同的切削条件下，容易获得较好的表面质量的材料，切削加工性好，反之，加工性差。

⑤切屑控制和断屑难易程度

切屑容易控制或容易断屑的材料，其切削加工性较好；反之则较差。;2.影响工件切削加工性的因素

（1）金属材料的力学性能的影响

材料的硬度高，切削时刀屑接触长度小，切削力和切削热集中在刀刃附近，刀具易磨损，刀具耐用度低，所以切削加工性差。

材料的强度高，切削时切削力大，切削温度高，刀具易磨损，切削加工性差。

材料的塑性大，切削中塑性变形和摩擦大，故切削力大，切削温度高，刀具容易磨损，切削加工性差。

材料的热导率通过对切削温度的影响而影响材料的加工性，热导率大的材料，由切屑带走和工件传出的热量多，有利于降低切削温度，使刀具磨损率减小，故切削加工性好。;

（2）金属材料化学成分的影响

材料的化学成分影响其切削加工性，如钢中碳成分影响钢的机械性能而影响其切削加工性，此外，钢中的其他合金元素Cr、Ni、Mo、W、Mn等虽能提高钢的强度和硬度，但却使钢的切削加工性降低，在钢中添加少量的S、P、Pb等，能改善钢的切削加工性。不同???素对结构钢切削加工性的影响如图1.62所示。;（3）金属材料热处理和金相组织的影响

低碳钢中含的铁素体组织多，其塑性和韧性高，切削时与刀具粘结容易产生积屑瘤，影响已加工表面质量，故切削加工性差。

中碳钢的金相组织是珠光体和铁素体，材料具有中等强度、硬度和中等塑性，切削时刀具不易磨损，也容易获得高的表面质量，故切削加工性好。

淬火钢中的金相组织主要是马氏体，材料的强度硬度都很高，马氏体在钢中呈针状分布，切削时刀具受到剧烈磨损，故切削加工性较差。

灰铸铁中，含有较多的片状石墨，硬度很低，切削时，石墨还能起到润滑的作用，使切削力减小。;1.3.2刀具材料

刀具切削性能优劣，取决于刀具切削部分的材料、几何形状和刀具结构。刀具材料对刀具的使用寿命、切削效率、加工质量和加工成本影响很大，应重视刀具材料的正确选择和合理使用。常用的刀具材料的类型有：

碳素工具钢（如T10A、T12A）

合金工具钢（如9CrSi、CrWMn）

高速钢、硬质合金

陶瓷、金刚石和立方氮化硼等;1.刀具材料应具备的性能

①硬度

②耐磨性

③强度和韧性

④耐热性（热硬性）

⑤工艺性（可加工性）

⑥导热性和膨胀系数

⑦经济性;2．刀具材料的类型和性能

常用的刀具材料的类型有：碳素工具钢）、合金工具钢、高速钢、硬质合金、陶瓷、金刚石和立方氮化硼等，其机械性能如表1.6所示。;硬质合金是由高硬度、难熔的金属碳化物（WC、TiC、TaC、NbC和TiN）粉末，用钴或镍等金属作粘结剂，经烧结而成的粉末冶金制品。其应用范围如表1.7所示。;1.3.3切削液

切削液分为水溶液、乳化液、切削油和其他四类，合理选择和使用切削液是提高金属切削加工性能的有效途径之一。

1．切削液的作用

在切削过程中，切削液具有冷却作用、润滑作用、清洗作用和防锈作用等。

（1）冷却作用

切削液能够降低切削温度，从而提高刀具使用寿命和加工质量。切削液冷却性能的好坏，取决于它的导热系数、比热容、汽化热、汽化速度、流量、流速等。一般来说水溶液的冷却性能最好，油类的最差。;（2）润滑作用

在切削过程中，切屑、工件与刀具间的摩擦可分为干摩擦、流体润滑摩擦和边界润滑摩擦三类。当形成流体润滑摩擦时，润滑效果最好。切削液的润滑作用是在切屑、工件与刀具界面间形成油膜，使之成为流体润滑摩擦，得到较好的润滑效果。金属切削过程大部分情况属于边界润滑摩擦状态，如图1.63所示。;（