现代刀具材料与切削加工技术-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。采用具冇特殊性能的新结构材料如：高强度、超高强度、高猛钢、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、非金屈复合材料（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有微观的硕质或硕夹杂物；⑦化学性能过于活泼。工件材料的这些特性常使切削工程屮的切削力加大，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

2、化，切屑难以控制，最终将导致加工效率和加工质量下降。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）I；-os>lOOOMPa或ob>1100MPa的结构钢高强度钢。调质后os>1200MPa或ob>1500MPa的结构钢，称为超高强度钢。还有合金尤素含量较多的屮合金、高合金高强度钢与超

3、高强度钢，如30CrMnSiA,35CrMnSiA等用于制作飞机起落架，坦克之类军品，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与加工普通碳索钢相同的刀具材料（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类金属陶瓷硕质合金；④选用涂层硬质合金刀片牌号。如用国产的TiC基金屈陶瓷YN05牌号合金精加工35CrN

4、iMo钢材多台阶轴（］）400-（］）500X6000毫米，原來用YT15合金刀片每车一个台阶需磨一次刀，加工件表面质量不稳定，采用YN05刀片，V=200-300m/min,f=0.08~0.2mm/r,ap=O.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-V7,锥度达0.02mm/400Inni之内解决了多年的生产关键。北京理工大学做30CrMnSiA和35CNlnSiA(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，只冇YN05合金刀片在切削速度V=150m/min,f=,0.2mm/r,ap=0.5mm的

5、条件卜切削137分钟,后刀面磨损仅0.17mm,被认为是0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吋，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，使其耐濟蚀性能在较高温度下冇较高强度的合金钢称为不锈钢。不锈钢分为马氏体不锈钢、铁索体不锈钢、奥氏体不锈钢、奥氏体加铁索体不锈钢四种。①马氏体不

6、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，硕度在HRC38以上的，加工起来很困难。典型的有lCrl3>2CN3、3Crl3、4Crl3.9Crl8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，与中等硕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053、lCrl7Ti>lCr28>Crl7Ni2.lCrl7Mo2Ti等。③奥氏体不锈钢，其基木组织是奥氏体，这种不锈钢除了具有较高的含Cr量(18%)夕卜，还含

7、有大量的Ni(8%~25%),是一种非磁性的珞银钢，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0Crl8Ni9>lCrl8Ni9>2Crl8Ni9>lCrl8Nil9Ti等。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!Cr21Ni5Ti>!Crl8Mnl0Ni5Mo3N>0Crl7Mnl3Mo2N等。321、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

8、大量Cr、Ni、Mn等元素，塑料与韧性好，高温强度高，加工硕化倾向