难切削材料的加工(上)

emerncleadlef

　　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。
# E. A# n/ j  _- p  P) W0 h　　V：随着它的含量的增加，材料的磨削性能变差。
  D5 Z5 G3 Z0 y7 d. C" W6 E1 n　　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。
: j8 b7 ~- |/ ?, D　　Ti：钛是易于形成碳化物的元素，其加工性也差。
0 U  S! F9 O- z2 w　　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：
8 _' e6 Q4 w, c/ C　　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：
4 J7 w" z4 Q" n4 q8 [) B! D　　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