难切削材料的加工一奎屯

难切削材料的加工（一）

难切削材料的加工（一） 2011年12月10日 来源： 一、概论：

1、什么是难切削材料？

就是切削加工性差的材料。 一般材料的性能大于或小于此指标中（HB>250、σb>1000MPa，δ>30％，αk>100MPa，K<41.8W/m?k)的一项以上，都属于难切削材料。也可以用切削过程中的现象(切削力、切削热、刀具磨损与刀具耐用度、已加工表面质量和切屑控制等)来衡量。

2、影响材料切削加工性的因素：

①物理性能：

1)导热系数K：导热系数高阳材料允许的Vc就高。如用硬质合金刀具切削以下材料的Vc：

碳钢K=48.2～50.2W/m?kVc=100～150m/min

高温合金K=8.4～16.7W/m?kVc=7～60m/min

钛合金K=6.3～9.6W/m?kVc=15～50m/min

2)线膨胀系数α：影响材料的热胀冷缩程度而影响加工精度。

②化学成分：材料的化学成分和配比是影响材料的力学性能、物理性能、热处理性能、金相组织和材料的切削加工性的根本因素。如：

C：材料含碳量的增加，其硬度和强度增加。

Ni：Ni能提高材料的耐热性，但使材料的导热系数明显下降；当Ni>8％时，形成奥氏体钢，使加工硬化严重。

V：随着它的含量的增加，材料的磨削性能变差。

Mo：能提高材料的强度和韧性，但材料的导热系数下降。

W：能提高材料的热强性和高温强度及常温硬度与强度。但使材料的导热系数明显下降。

Mn：能提高材料的硬度和强度，使材料的韧性下降。当Mn>1.5％时，材料的切削加工性变差。

Si：能使材料的导热系数下降。

Ti：钛是易于形成碳化物的元素，其加工性也差。

还有Cr、O、S、P、N、Pb、Cu、Al等元素都对材料的切削加工性有影响。

③材料的力学性能：1)硬度和强度：材料的硬度和强度适中，其切削加工性比较好，硬度和强度越高，切削加工性就越差。如正火45钢：HB200，σb640MPa；淬火45钢：HRC45，σb2100～2600MPa。影响材料切削加工性的还有金属材料组织中的细微杂物，如A1203、Si02、Ti02等，它们的显微硬度高，对刀具产生机械磨损；其切削加工性也变差。2)韧性αk和塑性δ：韧性和塑性大的材料，在切削加工时的阻力、变形和产生的热量就大，其切削加工性也差。3)弹性模量E：它是表示材料刚度的指标，弹性模量大，表示材料在外力的作用下不易产生弹性变形。但弹性模量小的材料在切削过程中，弹性恢复大，且刀具摩擦大，切削也困难。如软橡胶E==2～4MP;45钢E=200000MPa：Mo材E=500000MPa。

④金相组织：1)铁素体：它的硬度和强度很低(HB50～90，σb=190～250MPa)、塑性和韧性高(δ=40～50％)，切削时易产生积屑瘤．切削加工性差。2)珠光体：球形珠光体切削加工性好。(如45钢)3)渗碳体：硬度高(HRC66-70)，但很脆(αk=30-35MPa)，由于Fc增大易崩边，使切削困难。4)奥氏体：它的硬度不高(HB200左右)，但塑性和韧性很高，加工表面硬化和切屑与刀具冷焊严重，切削加工性差。如1Cr18Ni9Ti、高温合金等。5)马氏体：淬火钢属于这类金相组织。它硬度高、脆性大，其相对切削加工性为45钢的1/3～1/10。

3、难切削材料的切削特点：

①切削力大：为切45钢的1.5～2.5倍

②切削温度高：当Vc=75m/min时，切削以下材料比切削45钢的切削温度高：

TC-4435℃GH132320℃GH36270℃1Cr18Ni9Ti195℃

③加工硬化倾向大：由于部分难切削材料的韧性、塑性高，强化系数大；加之在切削热的作用下吸收周围介质中的H、O、N等的原子，使切削表面和已加工表面形成硬脆层，其硬化程度比基体高50～200％．深度大于0.1mm，是切45钢的好几倍。

4、改善难切削材料加工性的途径：

①选用优良的刀具材料。②选用合理的刀具几何参数。③选用合理的切削用量。④选用性能好的切削液。⑤改善工夹具结构。⑥对被加工材料进行适当热处理。⑦采用其他工艺

二、难切削材料的车削：

1、淬火钢的车削：

①淬火钢的切削特点：1)硬度高：HRC45-70。2)脆性大。3)强度高：σb=2100～2600MPa，是45钢的4倍左右。4)切削力大：单位切削力Kc为4500MPa，是切45钢的2.5倍。5)切削温度高：其导热系数为45钢的1/7。

②刀具与切削用量：1)刀具材

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