金属切削过程的基本规律(5)解析.ppt

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1、2021/2/71第2章金属切削过程的基本规律第5讲材料切削加工性机械制造技术基础2021/2/722.6工件材料切削加工性2021/2/7山东大学机械工程学院李凯岭3目的要求牢固掌握切削加工性的概念及其衡量指标;掌握影响切削加工性的因素及改善切削加工性的途径;了解难加工材料的切削新技术。2021/2/7山东大学机械工程学院李凯岭4主要内容1.衡量切削加工性的指标2.影响材料加工性的因素3.改善切削加工性的途径4.难加工材料切削新技术2021/2/7山东大学机械工程学院李凯岭52.6.1工件材料的切削加工性工件材料切削加工性是指在一定的切削条件下,工件材料切削加工

2、的难易程度。切削加工性是一个相对的概念。例:如低碳钢,从切削力和功率衡量,则加工性好;如果从已加工表面粗糙度衡量,则加工性不好。如淬火钢,用硬质合金刀具,难切;如用陶瓷刀具、CBN,则易切,等等。2021/2/7山东大学机械工程学院李凯岭61.衡量切削加工性的指标切削加工性是一个相对概念,即根据切削过程的不同要求,衡量指标也不同。常用以下指标来衡量:按刀具耐用度或一定耐用度下允许的切削速度vT;按已加工表面质量即包括表面粗糙度和表面变质层（如精加工）;按切削力或切削功率（如力、功率受限）;按切屑的处理性,指切屑的卷曲、折断和清理（如自动化生产）等。2021/2/7山

3、东大学机械工程学院李凯岭7按刀具耐用度或一定耐用度下允许的切削速度vT;即T高,加工性好;或vT高,加工性好;按已加工表面质量即包括表面粗糙度和表面变质层（如精加工）;即Ra低,加工性好。按切削力或切削功率（如力、功率受限）;即Fr或Pm小,加工性好。按切屑的处理性,指切屑的卷曲、折断和清理（如自动化生产）等。即越易卷、断屑,加工性越好。2021/2/7山东大学机械工程学院李凯岭8生产中较多采用一定刀具耐用度下,工件材料允许的切削速度vT的大小作为指标。通常以b=0.735GPa的45号钢的刀具耐用度T=60min允许的切削速度v60为基准,记作(v60)j,各种

4、材料的v60与之相比,这个比值kv即为这种材料的相对加工性。即kv=v60/(v60)jkv＞1,加工性好;反之kv＜1加工性不好。常用材料相对加工性kv可分为八级。2021/2/7山东大学机械工程学院李凯岭9材料切削加工性等级2021/2/7山东大学机械工程学院李凯岭102.6.2影响材料加工性的因素化学成分、金相组织及物理力学性能等。1.性能硬度,加工性（硬质点划伤刀具）强度,加工性（刀具应力大）塑性,加工性（加工硬化）导热性,加工性（切削热传出困难,温度高,刀具磨损严重）2021/2/7山东大学机械工程学院李凯岭112.成分Cr、Ni、V、Mo

5、、W、Mn、Si等元素提高工件材料的硬度、强度,对加工不利;S、P等元素降低强度和塑性,对加工有利。3.组织铁素体（如纯铁）塑性高,易粘结,加工性不好;珠光体片状分布时,硬度高,难切;球状珠光体高碳钢,加工性改善;马氏体硬度高,难切;奥氏体不锈钢,导热性差、加工硬化严重,难切。2021/2/7山东大学机械工程学院李凯岭122.6.3改善切削加工性的途径1．对材料进行热处理通过热处理可以改善材料的金相组织和物理力学性能。如高碳钢和工具钢硬度大,使网状、片状渗碳体通过球化退火可以降低其硬度。而对低碳钢,塑性过高不易得到较低的粗糙度,则通过冷拔或正火降低其塑性,可以改善

6、加工性。2021/2/7山东大学机械工程学院李凯岭132.调整材料的化学成分在钢中适当添加一些元素,如S、Pb等,使钢的切削性能得到改善,称“易切钢”。它具有良好的加工性,使刀具耐用度提高,切削力减小,切屑易折断等。2021/2/7山东大学机械工程学院李凯岭142.6.4难加工材料切削新技求随着科学技术的发展,对零件材料性能的要求越来越高,各种新材料不断涌现。由于新材料具有综合优良性能,给切削加工带来极大的困难,如用做涡轮发动机的镍基高温合金、钛合金、高强钢、高锰钢等等。目前采用常规切削方法,如选用新型的刀具材料、选择合理的刀具几何参数、切削用量,正确使用切削液等措

7、施,仍不能对有些难加工材料进行有效的加工。近年来,发展了多种新的切削方法:2021/2/7山东大学机械工程学院李凯岭15物理、力学性能特点:强度高(高温强度)、硬度高、韧性高、导热性差难加工材料:高强钢、高锰钢、不锈钢、淬火钢、高温合金、钛合金、陶瓷、复合材料、白口铸铁2021/2/7山东大学机械工程学院李凯岭16刀具磨损快、刀具寿命低切削力大切削温度高加工表面质量差切屑难于处理难加工材料切削特点2021/2/7山东大学机械工程学院李凯岭17选择合理的刀具材料对工件材料进行热处理提高整个加工系统的刚性选择合理的刀具几何参数选择合理的切削用量使用合适的切削液提高难