(金属切削原理与刀具)第四章__切削条件的合理选择.ppt

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1、第四章切削条件的合理选择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。一、工件材料切削加工性的概念和衡量指标第一节工件材料切削加工性根据不同的加工要求，衡量切削加工性的指标有以下几种：1．相对加工性表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4．断屑的难易程度在自动机

2、床、组合机床及自动线上进行切削加工时，或者对如深孔钻削、盲孔钻削等断屑性能要求很高的工序，采用这种衡量指标。凡是切屑容易折断的材料，其切削加工性就好；反之，则切削加工性较差。⒉切削力或切削温度在粗加工或机床动力不足时，常用切削力或切削温度指标来评定材料的切削加工性。即相同的切削条件下，切削力大、切削温度高的材料，其切削加工性就差；反之，其切削加工性就好。对于某些导热性差的难加工材料，也常以切削温度来衡量。1.工件材料物理力学性能对切削加工性的影响二、影响工件材料切削加工性的因素及改善切削加工性的途径表4-2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

3、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。工件材料的强度包括常温强度和高温强度。工件材料的强度愈高，切削力就愈大，切削功率随之增大，切削温度因之增高，刀具磨损增大。所以在一般情况下，切削加工性随工件材料强度的提高而降低。合金钢与不锈钢的常温强度和碳素钢相差不大，但高

4、温强度却比较大，所以合金钢及不锈钢的切削加工性低于碳素钢。(2)材料的韧性工件材料的韧性用冲击韧度αk值来表示，αk值越大的材料，表明它在切削变形时吸收的能量越多。因此在切削时，切削力和切削温度越高，并且越不容易断屑，故其切削加工性能也越差。(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。但材料的塑

5、性太低时，切屑与前刀面的接触长度缩短较多，切削力和切削热集中在切削刃附近，加剧刀具的磨损，也会使切削加工性变差。由此可知，工件材料的塑性过大或过小都会使切削加工性下降(4)材料的导热系数在一般情况下，导热系数高的材料，切削热越容易传出，越有利于降低切削区的温度，减小刀具的磨损，切削加工性也越好。但工件材料的温升容易引起工件变形，这对控制加工尺寸造成一定的困难，应特别引起注意。2.常用金属材料的切削加工性(1)结构钢普通碳素结构钢的切削加工性主要取决于钢中的碳含量及热处理方式。合金结构钢的切削加工性能主要受加入合金元素的影响，其切削加工性较普通结构钢差。合金结构钢的切削加工性能主要受加入合

6、金元素的影响，其切削加工性较普通结构钢差。为了改善钢的性能，钢中可加人一些合金元素如铬（Cr）、镍（Ni）、钒（V）、钼（Mo）、钨（W）、锰（Mn）、硅（Si）和铝（Al）等。其中Cr、Ni、V、Mo、W、Mn等元素大都能提高钢的强度和硬度；Si和Al等元素容易形成氧化铝和氧化硅等硬质点使刀具磨损加剧。这些元素含量较低时（一般以0.3％为限），对钢的切削加工性影响不大；超过这个含量水平，对钢的切削加工性是不利的。铬钢中的铬能细化晶粒，提高强度。如40Cr钢的强度比调质中碳钢高20%，热导率低15%，加工性不如同类中碳钢。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

7、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度减小，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