现代刀具材料及切削加工技术 - 102~118

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1、第三章难加工材料的切削加工随着航空航天、汽车、造船、兵器、发电、冶金等装备制造行业由于工作环境的特殊。采用具有特殊性能的新结构材料如：高强度、超高强度、高锰钢、淬硬钢。冷硬铸铁、喷涂材料、不锈钢，高温合金、钛合金、高熔点材料、非金属复合材料（工程陶瓷、石英与宝石碳纤维材料）这些结构材料都属于难加工材料。上述材料之所以难加工或较难加工，其原因是：①高硬度；②高强度；③高塑性和高韧性；④低塑性和高脆性；⑤低导热性；⑥有微观的硬质或硬夹杂物；⑦化学性能过于活泼。工件材料的这些特性常使切削工程中的切削力加大，切削温度升高，刀具耐用度降低，有时还将使已加工表面质量恶化，切屑难以控制，最终将导致加工效率

2、和加工质量下降。根据上述原因和切削状况分析，在研究难加工材料的切削加工性，应采用以下有效措施：①合理选用刀具材料;②合理选择刀具结构和切削参数；③选择最佳的切削用量；④改进加工方法及加工条件；⑤选择恰当的切削液等，对改善加工的难易程度起着重要作用。下面介绍一些难加工材料的切削加工3.1、高强度、超高强度钢的切削加工调质（淬火、中温回火）后σs＞1000MPa或σb＞1100MPa的结构钢高强度钢。调质后σs＞1200MPa或σb＞1500MPa的结构钢，称为超高强度钢。还有合金元素含量较多的中合金、高合金高强度钢与超高强度钢，如30CrMnSiA,35CrMnSiA等用于制作飞机起落架，坦克

3、之类军品，它们的加工难度更大。与普通碳素结构钢相比，它们的硬度、强度较高（约比45#钢高出了一倍或一倍以上），冲击值较大，导热系数偏低，故切削力较大，切削温度较高。加工高强度、超高强度钢时，可选用以下几种刀具材料：①与加工普通碳素钢相同的刀具材料（即YT类硬质合金）：②最好是选用在WC-TiC-CO合金基础上添加TaC或NbC牌号合金（即YW、YM类）：③可选用TiC或TiCN类金属陶瓷硬质合金；④选用涂层硬质合金刀片牌号。如用国产的TiC基金属陶瓷YN05牌号合金精加工35CrNiMo钢材多台阶轴φ400-φ500×6000毫米，原来用YT15合金刀片每车一个台阶需磨一次刀，加工件表面质量

4、不稳定，采用YN05刀片，118V=200-300m/min,f=0.08-0.2mm/r,ap=0.1-0.6mm,一个刃口使用两个班不须磨刀，工件表面光洁度达到▽6~▽7，锥度达0.02mm/400mm之内解决了多年的生产关键。北京理工大学做30CrMnSiA和35CrMnSiA（HRC47）高强度钢切削试验，曾收集多种牌号合金刀片试切均不理想，只有YN05合金刀片在切削速度V=150m/min，f=,0.2mm/r,ap=0.5mm的条件下切削137分钟，后刀面磨损仅0.17mm，被认为是目前切削高强度钢最理想的刀具材料。在连续切削粗加工或半精加工30CrMnSiA和35CrMnSiA

5、时，选用TW3合金其效果比YT15合金可提高效率15~20%，刀具耐用度提高2-3倍。在工艺系统刚性允许的情况下，前角和主偏角应较小，刀尖圆弧半径较大，必须采用低于加工中碳正火钢的切削用量，尤其是切削速度。3.2、不锈钢的切削加工不锈钢加入Cr、Mo、Ti等元素，使其耐磨蚀性能在较高温度下有较高强度的合金钢称为不锈钢。不锈钢分为马氏体不锈钢、铁素体不锈钢、奥氏体不锈钢、奥氏体加铁素体不锈钢四种。①马氏体不锈钢，这种不锈钢在退火状态下，塑性大，韧性大，切削困难；淬火后的切削加工性主要决定于硬度，硬度在HRC38以上的，加工起来很困难。典型的有1Cr13、2Cr13、3Cr13、4Cr13、9C

6、r18等。②铁素体不锈钢，此种不锈钢是比较容易加工的一类不锈钢，当其含量Cr在16%~18%时，切削加工性能较好，与中等硬度的马氏体不锈钢类似，但含Cr量增至25%~30%时，则加工比较困难。这种不锈钢典型的有0Cr13、1Cr17Ti、1Cr28、Cr17Ni2、1Cr17Mo2Ti等。③奥氏体不锈钢，其基本组织是奥氏体，这种不锈钢除了具有较高的含Cr量（18%）外，还含有大量的Ni（8%~25%），是一种非磁性的铬镍钢，奥氏体不锈钢可热处理强化，但冷作硬化倾向大，它的切削加工性比前两种不锈钢差得多，典型钢种有0Cr18Ni9、1Cr18Ni9、2Cr18Ni9、1Cr18Ni19Ti等。

7、④奥氏体加铁素体不锈钢，它与氏体不锈钢类似，但在组织中会有一定量的铁素体，从而提高了机械性能，所以它比奥氏体不锈钢更难切削。典型的有1Cr21Ni5Ti、1Cr18Mn10Ni5Mo3N、0Cr17Mn13Mo2N等。1183.2.1、不锈钢难切削的原因1）加工硬化倾向大，高温强度高。与一般钢材相比，不锈钢的强度、硬度并不高，甚至还低些。但由于含有大量Cr、Ni、Mn等元素，塑料与韧性好，高温强度高，加工硬化