难加工材料Word格式.docx

1、第六章 钛合金的切削加工第七章 高温合金的切削加工第八章 热喷涂材料的切削加工第九章 难熔金属和纯金属的切削加工第十章 其他难加工材料 绪论：1. 难切削材料分哪几类？各有什么特点？难加工材料，科学地说，就是切削加工性差的材料，即硬度HB250,强度b1000MPa，延伸率80%，冲击值K0.98MJ/m2,导热系数K1000MPa的材料，如奥氏体不锈钢、高锰钢、高温合金和部分合金钢。由于它们的强度高，切削时的切削力大，切削温度高，不仅刀具易磨损，而且切屑不易处理。（7）化学活性大的材料：如钛、镍、钴及及其的合金。这类材料化学活性大、亲和性强，切削加工时易粘结在刀具上，与刀具材料产生化学、物理

2、反应、相互扩散。（8）稀有高熔点材料：是指熔点高于17000C的难熔金属材料，如钨、钼、铌、钽、锆、铪、钒、铼的纯金属及其合金。由于这些材料本身的熔点高，在切削加工时切削力大，切屑变形也大，刀具主要是磨料磨损和粘结磨损。2.难切削材料有哪些切削特点？ （1）切削力大：难切削材料大都具有高的硬度和强度，原子密度和结合力大，抗断裂韧性和持久塑性高，在切削过程中切削力大。一般难切削材料的单位切削力是切削45钢的单位切削力的1.25-2.5倍。 （2）切削温度高：多数的难切削材料，不仅具有较高的常温硬度和强度，而且具有高温硬度和高温强度。因此，在切削过程中，消耗的切削变形功率大，加之材料本身的导热系数

3、小，切削区集中了大量的切削热，形成很高的切削温度。 例如，当切削速度为75m/min时，不同材料的切削温度比切削45钢的切削温度高的情况是：TC-4高435 0C，GH2132高3200C，GH2036高2700C，1Cr18Ni9Ti高1950C。（3）加工硬化倾向大：一部分难切削材料，由于塑性、韧性高，强化系数高，在切削过程中的切削力和切削热的作用下，产生巨大的塑性变形，造成加工硬化。无论是冷硬的程度还是硬化层深度都比切削45钢高好几倍。加之在切削热的作用下，材料吸收周围介质中的氢、氧、氮等元素的原子，而形成硬脆的表层，给切削带来很大的困难。如高温合金切削后的表层硬化程度比基体大50-10

4、0%，1Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢85-95%，高锰钢（Mn13）高200%，其硬化层深度达0.1mm以上。（4）刀具磨损大：切削难切削材料的切削力大，切削温度高，刀具与切屑之间的磨檫加剧，刀具材料与工件材料产生亲和力作用，材料硬质点的存在和严重的加工硬化现象的产生，使刀具在切削过程中产生粘结、扩散、磨料、边界和沟纹磨损，而使刀具丧失切削的能力。（5）切削难处理：材料的强度高，塑性和韧性大，切削时的切削呈带状的缠绕屑，既不安全，又影响切削过程的顺利进行，而且也不便于处理。改善难切削材料切削加工性的途径是多方面的，但我们研究切削加工，只能从切削加工上去考虑，但也要因地制宜采用其他的加工工艺。

5、（1） 选用合理的刀具材料。（2） 改善切削条件。（3） 选择合理的刀具几何参数和切削用量。（4） 对被加工材料进行适当的热处理（5） 重视切屑控制（6） 采用其他加工措施：如采用等离子加热切削、振动切削、电熔爆切削，都可以获得较高的切削效率。 第一章淬火钢的切削加工1.什么是淬火钢？它有哪些切削特点?淬火钢是指金属经过淬火后，组织为马氏体，硬度大于HRC50的钢。它在难切削材料中占有相当大的比重。加工淬火钢的传统方法是磨削。但是为了提高加工效率，解决工件形状复杂而不能磨削和淬火后产生形状和位置误差的问题，往往就需要采用车削、铣削、镗削、钻削和铰削等切削加工方法。淬火钢在切削时有以下特点。（1

6、）硬度高、强度高，几乎没有塑性：这是淬火钢的主要切削特点。当淬火钢的硬度达到HRC50-60时，其强度可达b=2100-2600MP，按照被加工材料加工性分级规定，淬火钢的硬度和强度为9a级，属于最难切削的材料。（2）切削力大、切削温度高：要从高硬度和高强度的工件上切下切屑，其单位切削力可达4500MP。为了改善切削条件，增大散热面积，刀具选择较小的主偏角和副偏角。这时会引起振动，要求要有较好的工艺系统刚性。（3）不易产生积屑瘤：淬火钢的硬度高、脆性大，切削时不易产生积屑瘤，被加工表面可以获得较低的表面粗糙度。（4）刀刃易崩碎、磨损：由于淬火钢的脆性大，切削时切屑与刀刃接触短，切削力和切削热集

7、中在刀具刃口崩碎和磨损。（5）导热系数低：一般淬火钢的导热系数为7.2W（mK），约为45钢的1/7.材料的切削加工性等级是9a级，属于很难切削的材料。由于淬火钢的导热系数低，切削热很难通过切屑带走，切削温度高，加快了刀具磨损。2.怎样选择切削淬火钢的刀具材料？合理选择刀具材料，是切削加工淬火钢的重要条件。根据淬火钢的切削慝点，刀具材料不仅要有高的硬度、耐磨性，耐热性，而且要有一定的强度和导热性。（1）硬质合金：为了改善硬质合金的性能，在选择硬质合金时，应优先选择加入适量TaC或NbC的超细微粒的硬质合金。因为在WC-Co类硬质合金中，加入TaC以后，可将其原来的8000C高温强度提高150-

8、300MP，常温硬度提高HV40-100.加入NbC以后，高温强度提高150-300MP，常温硬度提高HV70-150。而且Ta和NbC可以细化晶粒，提高硬质合金抗月牙洼磨损的能力。TaC还可以降低磨檫系数，降低切削温度，增强硬质合金抗热烈和热塑性性变形的能力，同时也将WC的晶粒细化到0.5-1m，其硬度提高HRA1.5-2，抗弯强度可提高600-800MP，高温硬度比一般硬质合金高。常用来切削淬火钢的硬质合金牌号有：YS8、YN05、YN10、600、610、726、758、767、813等。（2）热压复合陶瓷和热压氮化硅陶瓷：在Al2O3中加入TiC等金属元素并采用热压工艺，改善了陶瓷的致

9、密性，提高了氧化铝基陶瓷的性能，使它的硬度提高到HRA95.5，抗弯强度可达800-1200MP，耐热性可达1200-13000C，在使用中可减少粘结和扩散磨损。其主要牌号有AG2、AG3、AG4、LT35、LT55、AT6等。氮化硅基陶瓷是在Si3N4中加入TiC等金属元素，其硬度为HRA93-94，抗弯强度为70-1100MP。主要牌号有HS73、HS80、F85、ST4、TP4、SM、HDM1、HDM2、HDM3。这两种陶瓷适用于车、铣、镗、刨削淬火钢。（3）立方氮化硼复合片（PCBN）刀具：它的硬度为HV8000-9000，复合抗弯强度为900-1300MP，导热性比较高，耐热性为14

10、00-15000C，是刀具材料最高的。它十分适合于淬火钢的半精加工和精加工。综上所述，切削淬火钢最好的刀具材料是立方氮化硼，其次是复合陶瓷，再其次是新牌号硬质合金。3.怎样选择切削淬火钢时的切削用量？切削加工淬火钢的切削用量，主要是根据刀具材料、工件材料的物理、力学性能、工件形状、工艺系统刚性和加工余量来选择。在选择切削用量三要素时，首先考虑选择合理的切削速度，其次是切削深度，再次是进给量。（1）切削速度： 硬质合金刀具速度为30-75m/min；陶瓷刀具速度为60-120m/min；立方氮化硼刀具速度为100-200m/min。 在连续切削和工件材料硬度太高时，应降低切削速度，一般约为上面最

11、低切削速度的1/2.在连续切削时的最佳切削速度，以切下的切屑呈暗红色为宜。（2）切削深度：一般根据加工余量和工艺系统刚性选择，一般情况下ap=0.1-3mm。（3）进给量 一般为0.05mm/r到0.4mm/r。 在工件材料硬度高或断续切削时，为了减小单位切削力，应当减小进给量，以防崩刃和打刀。 第二章 不锈钢的切削加工1.什么是不锈钢？通常，人们把含铬量大于12%或含镍量大于8%的合金叫做不锈钢。这种钢在大气中或在腐蚀性介质中具有一定的耐蚀能力，并在较高温度（4500C）下具有较高的强度。含铬量达16-18%的钢称为耐酸钢或耐酸不锈钢，习惯上通称为不锈钢。钢中含铬量达12%以上时，在与氧化性

12、介质接触中，由于电化学作用，表面很快形成一层富铬的钝化膜，保护金属内部不受腐蚀；但在非氧化性腐蚀介质中，仍不易形成坚固的钝化膜。为了提高钢的耐蚀能力，通常增大铬的比例或添加可以促进钝化的合金元素，加Ni、Mo、Mn、Cu、Nb、Ti、W、Co等，这些元素不仅提高了钢的抗腐蚀能力，同时改变了钢的内部组织以及物理力学性能。这些合金元素在钢中的含量不同，对不锈钢的性能产生不同的影响，有的有磁性，有的无磁性，有的能够进行热处理，有的不能热处理。由于不锈钢所具有的上述特性，越来越广泛地应用于航空、航天、化工、石油、建筑和食品等工业部门及日常生活中。所含有的合金元素对切削加工性影响很大，有时甚至很难切削。

13、2.不锈钢可分哪几类？不锈钢按其成分，可分为以铬为主的铬不锈钢和以铬、镍为主的铬镍不锈钢两大类。工业上常用的不锈钢一般按金相组织分类，可分为以下五大类：（1）马氏体不锈钢： 含铬量12-18%,含碳量0.1-0.5%（有时达1%），常见的有1Cr13、2Cr13、3Cr13、4Cr13、1Cr17Ni2、9Cr18、9Cr18MoV、30Cr13Mo等。 （2）铁素体不锈钢： 含铬量12-13%，常见的有0Cr13、0Cr17Ni、0Cr13Si4NbRE、1Cr17、1Cr17Ni、1Cr17Mo2Ti、1Cr25Ti、1Cr28等。 （3）奥氏体不锈钢：含铬量12-25%，含镍量7-20%（或20%以上），最典型的代表是1Cr18Ni9Ti，常见的还有00Cr18Ni10、00Cr18Ni14Mo2Cu2、0Cr18NiMo2Ti、0Cr18Ni1