难切削材料的加工(上)
一、概论:1、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>1000 MPa,δ>30%,αk>100 MPa,K8%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,σb 640 MPa;淬火45钢:HRC45,σb 2100~2600 MPa。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=200000 MPa:Mo材E=500000 MPa。
④金相组织:1)铁素体:它的硬度和强度很低(HB50~90,σb =190~250 MPa)、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=30-35 MPa),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-4 435℃GH132 320℃GH36 270℃1Cr18Ni9Ti 195℃
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 =2100~2600 MPa,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)刀具材料:PCBN、陶瓷、硬质合金(600、610、YS8、YT05、758、813)等。2)刀具几何参数:γ0=0~-10°,工件硬度和连续切削时γ0=-10~-30°,α0=8~10°,κr=30~60°,λs=0~-3°。3)切削用量:硬质合金Vc=30~50m/min;陶瓷刀具Vc=60~120m/min;PCBN刀具Vc=100~200 m/min,断续切削时Vc为上述的1/2,αp、f为切一般钢的1/2。
注意:一股淬火钢的耐热性为200~400℃,它的硬度随温度增高而降低。而刀具材料(硬质合金、陶瓷、PCBN)的耐热性分别为800~1000℃、1200℃、1400~1500℃,利用这一特性,在连续切削时,Vc不能选择太低;钻孔时,Vc要合理,勤退刀;断续切削时f要小,κr适当减小,γε增大,λs为负值。
文章关键词: 切削 材料
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