金属切削原理与机床第三版课件教学课件ppt作者胡黄卿主编第四章工件材料的切削加工性优质PPT.ppt

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当Kv1时，该材料比45钢难切削，例如高锰钢、钛合金Kv0.65，均属难加工材料。

在相同切削条件下，凡切削力大、切削温度的材料较难加工，即加工性差；

反之，则加工性好。

精加工时，常以已加工表面质量作为切削加工性指标。

凡容易获得好的已加工表面质量（包括表面粗糙度、冷作硬化程度及残余应力等）的材料，其切削加工性较好；

反之较差。

从这项指标出发，低碳钢的切削加工性不如中碳钢，纯铝的切削加工性不如硬铝合金。

一、金属材料物理力学性能的影响1、硬度和强度2、塑性3、韧性4、导热性5、其他物理机械性能及化学性质,碳：

含碳量小于0.15的低碳钢，塑性和韧性很高；

含碳量大于0.5的高碳钢，强度和硬度又较高。

在这两种情况下切削加工性都要降低。

含碳量为0.350.45的中碳钢，切削加工性较好。

这是对于一般正火或热轧状况下的碳素钢而言，对于加人了合金元素并经过不同热处理的钢材，其切削加工性还有着更为复杂的情况。

锰：

增加含锰量，则钢的硬度、强度提高，韧性下降。

当钢的含碳量小于0.2时，锰含量在1.5以下范围内增加，可改善切削加工性。

当增加含碳量或锰含量大于1.5时，则切削加工性变坏。

一般，含锰量在0.71.0时切削加工性较好。

硅：

硅能在铁素体中固溶，故能提高钢的硬度。

当含硅量小于1时，钢在提高硬度的同时塑性下降很少，对切削加工性略有不利。

此外，钢中含硅后导热系数有所下降。

当在钢中形成硬质夹杂物SiO2时，使刀具磨损加剧。

铬能在铁素体中固溶，又能形成碳化物。

当含铬量小于0.5，对切削加工性的影响很小。

含铬量进一步增加，则钢的硬度、强度提高，切削加工性有所下降。

镍：

镍能在铁素体中固溶，使钢的强度和韧性均有所提高，导热系数降低，使切削加工性变差。

当含镍量大于8后，形成了奥氏体钢，加工硬化严重，切削加工性就更差了。

钼：

钼能形成碳化物，能提高钢的硬度，降低塑性。

含钼量在0.150.4范围内，切削加工性略有改善。

大于0.5后，切削加工性降低。

钒：

钒能形成碳化物，并能使钢的组织细密，提高硬度，降低塑性。

当含量增多后使切削加工性变差，含量少时对切削加工性略有好处。

铅：

铅在钢中不固溶，呈单相微粒均匀分布，破坏了铁素体的连续性，且有润滑作用，故能减轻刀具磨损，使切屑容易折断，从而有效地改善了切削加工性。

硫：

它能与钢中的锰化合成非金属夹杂物MnS，呈微粒均匀分布。

MnS的强度低，且有润滑作用。

它破坏了铁素体的连续性而降低了钢的塑性，故能减小钢的加工变形，提高加工表面质量，改善断屑情况，减小刀具磨损，从而使切削加工性得到显著提高。

磷：

它存在于铁素体的固溶体内。

增加钢中的含磷量，能提高强度、硬度，降低塑性、韧性，使钢变脆。

含磷量应控制在0.15以下，可通过“加工脆性”而使钢的切削加工性改善。

但当含磷量大于0.2时，由于脆性过大反而使切削加工性变差。

氧：

钢中含有微量的氧，能与其他合金元素化合成硬质夹杂物如Si02、A1203、TiO2等，对刀具有强烈擦伤作用，使刀具磨损加剧，从而降低了切削加工性。

氮：

它在钢中会形成硬而脆的氮化物，使切削加工性变差。

各种元素在小于2的含量时对钢的切削加工性的影响,铁素体：

由于铁素体含碳很少，故其性能接近于纯铁，是一种很软而又很韧的组织。

在切削铁素体时，虽然刀具不易被擦伤，但与刀面冷焊现象严重，使刀具产生冷焊磨损。

又容易产生积屑瘤，使加工表面质量恶化。

故铁素体的切削加工性并不好。

通过热处理（如正火）或冷作变形，提高其硬度，降低其韧性，可使切削加工性得到改善。

渗碳体渗碳体的硬度很高，塑性极低，强度也很低。

如钢中渗碳体含量较多，则刀具被擦伤和磨损很严重，使已加工性恶化。

通过球化退火，使网状、片状的渗碳体变为小而圆的球形组织混在软基体中，使切削变得容易，从而可以改善钢的切削加工性。

珠光体片状珠光体的硬度较高，刀具磨损较大，但加工表面光洁，粗糙度小。

球状珠光体的硬度较低，刀具的磨损较小，刀具使用寿命长。

由于珠光体的硬度、强度和塑性都比较适中，当钢中珠光体与铁素体数量相近时，其切削加工性良好。

索氏体是细珠光物组织，硬度和强度比一般珠光体高，而塑性有所降低。

托氏体是极细的珠光体组织，硬度和强度进一步提高，塑性进一步降低。

这两种组织中，渗碳体高度弥散，塑性较低，在精加工时可得到良好的已加工表面质量。

但其硬度较高，故比较难加工，切削速度必须适当降低。

马氏体马氏体的特点是呈针状分布，它具有很高的硬度和抗拉强度，但塑性和韧性很低。

马氏体的切削加工性很差。

具有马氏体组织的淬火钢很难用普通刀具材料进行切削加工，通常是采用磨削。

切削条件特别是切削速度对材料加工性有一定的影响。

例如，在用硬质合金刀具切削铝硅压模铸造合金（铝-硅-铜、铝-硅、铝-硅-铜-铁-镁等）时，在低的切削速度范围内，当工件材料不同时，对刀具磨损几乎没有影响。

第三节改善切削加工性的途径,一、采用热处理改善材料切削加工性低碳钢塑性太高，通过正火处理适当提高硬度并降低塑性，减少加工中出现积屑瘤的可能性，改善了低碳钢的可切削加工性。

热轧中碳钢的组织不均匀，有时表面有硬皮，经正火处理可使其组织与硬度均匀，改善其切削加工性能；

马氏体不锈钢常要进行调质处理降低塑性并提高其硬度，使其较易加工。

在钢中添加如硫、磷、铅、钙等元素，对改善钢的切削加工性是有利的，这样的钢叫易切钢。

铸铁中凡能促进石墨化的元素，如硅、铝、镍、铜等都能提高铸铁的切削加工性；

而凡能阻碍石墨化的元素，如铬、钒、锰等都能降低铸铁的切削加工性。

（）金刚石刀具和CBN刀具，尽管CBN的价格相对较高，但是它们提高的耐磨性是物有所值的。

CNN刀具的高硬度和高熔点使它可以承受住加工时产生的高温高压，保证切削刃的锋利。

（）陶瓷刀具普通的陶瓷刀具，氯化硅刀具、氧化铝刀具都能够用来加工耐高温合金。

（）涂层硬质合金刀具。

CVD涂层刀具用于加工几种硬度相对较低的铁基、镍基超耐热合金，通常钛基涂层效果很好，如氯化钛和碳化钛涂层，但是在合金极其活泼的特殊环境中，铝涂层刀具是最佳选择。

（）无涂层硬质合金刀具。

含钴量刀具用于粗加工，含钴的超细颗粒刀具用于半精加工和精加工。

1、加热切削法2、低温切削法3、振动切别法4、真空中切削5、在惰性气体保护下切削6、绝缘切削7、超高速切削,四、采用先进的切削技术,1.碳素钢低碳钢（0.8%）：

性硬而脆，切削时刀具易磨损，故其切削加工性不好。

可通过球化退火来改善其切削加工性。

2.合金结构钢合金结构钢的切削加工性一般低于含碳量相近的碳素结构钢。

3.普通铸铁：

与具有相同基体组织的碳素钢相比，切削加工性好其金相组织是金属基体加游离态石墨。

石墨：

降低了铸铁的塑性，切屑易断，有润滑作用，使切削力小，刀具磨损小。

但石墨易脱落，使已加工表面粗糙。

切削铸铁时形成崩碎切屑，造成切屑与前刀面的接触长度非常短，使切削力、切削热集中在刃区，最高温度在靠近切削刃的后刀面上。

4.铝、镁等非铁合金硬度较低，且导热性好，故具有良好的切削加工性。

加工铝合金时，不宜采用陶瓷刀具。

一般不使用切削液。

铝合金：

乳化液和煤油镁合金：

严禁使用水剂和油剂，宜于自然空冷和采用压缩空气冷却。

可通过热处理方法，改变材料的金相组织和物理力学性能，也可通过调整材料的化学成分等途径。

生产实际中，热处理是常用的处理方法。

难加工材料包括难切金属材料和难切非金属材料两大类。

难切金属材料：

高锰钢、高强度钢、不锈钢、高温合金、钛合金、高熔点金属及其合金、喷涂（焊）材料等。

难切非金属材料：

陶瓷,

（1）改善切削加工条件要求机床有足够大的功率，并处于良好的技术状态；

加工工艺系统应具有足够的强度和刚性，装夹要可靠；

在切削过程中，要求均匀的机械进给，切忌手动进给，不容许刀具中途停顿。

（2）选用合适的刀具材料（3）优化刀具几何参数和切削用量（4）对材料进行适当热处理（5）选用合适的切削液切削液供给要充足，且不要中断。

（6）重视切屑控制根据加工要求控制切屑的断屑、卷屑、排屑并有足够的容屑空间，以提高刀具寿命和加工质量。

4-1工件材料切削加工性为什么是相对的？

用什么指标来衡量工件材料的切削加工性？

怎样工件材料的切削加工性？

4-2怎样通过分析影响工件材料的切削加工性的因素来探讨改善工件材料切削加工性的途径？

4-3请通过查找资料，举例说明难加工材料的切削加工性，并归纳出其有何特点？

本讲结束,谢谢!