工件材料的切削加工性

1、3-5 3-5 工件材料的切削加工性工件材料的切削加工性衡量材料切削加工性的指標(biāo)衡量材料切削加工性的指標(biāo)刀具耐用度刀具耐用度T T或一定耐用度下的切削速度或一定耐用度下的切削速度v vT T一般以正火狀態(tài)一般以正火狀態(tài)4545鋼的鋼的v v6060為基準(zhǔn)，寫作為基準(zhǔn)，寫作( (v v6060) )j j，然后把其他各種材料的同它然后把其他各種材料的同它相比，這個(gè)比值，稱為下相對(duì)加工性，即，相比，這個(gè)比值，稱為下相對(duì)加工性，即， KrKrv v6060/(v/(v6060) )j j （3-333-33）常用工件材料的相對(duì)加工性可分為八級(jí)，見常用工件材料的相對(duì)加工性可分為八級(jí)，見表表3-23-2

2、。切削力或切削溫度切削力或切削溫度加工表面質(zhì)量加工表面質(zhì)量切屑控制或斷屑的難易切屑控制或斷屑的難易 改善材料切削加工性的途徑改善材料切削加工性的途徑高速鋼、工具鋼的硬度偏高，且有較多的網(wǎng)狀、片狀的滲碳體組織，加工高速鋼、工具鋼的硬度偏高，且有較多的網(wǎng)狀、片狀的滲碳體組織，加工性差。經(jīng)過球化退火即可降低硬度，并得到球狀滲碳體；熱軋中碳鋼的組性差。經(jīng)過球化退火即可降低硬度，并得到球狀滲碳體；熱軋中碳鋼的組織不均勻，經(jīng)正火可使其組織與硬度均勻；低碳鋼的塑性太高，可通過正織不均勻，經(jīng)正火可使其組織與硬度均勻；低碳鋼的塑性太高，可通過正火適當(dāng)降低塑性，提高硬度；馬氏體不銹鋼常要進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理降低塑性；火適

3、當(dāng)降低塑性，提高硬度；馬氏體不銹鋼常要進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理降低塑性；鑄鐵一般在切削加工前均要進(jìn)行退火處理，降低表層硬度。鑄鐵一般在切削加工前均要進(jìn)行退火處理，降低表層硬度。在鋼中適當(dāng)添加一些元素，如硫、磷、鉛、鈣等，可使鋼的切削加工性得在鋼中適當(dāng)添加一些元素，如硫、磷、鉛、鈣等，可使鋼的切削加工性得到顯著改善，這樣的鋼叫易切鋼。到顯著改善，這樣的鋼叫易切鋼。3-6 3-6 切削液切削液- -切削液的作用機(jī)理切削液的作用機(jī)理冷卻作用冷卻作用：主要靠熱傳導(dǎo)帶走大量的切削熱，從而降低切削溫度，：主要靠熱傳導(dǎo)帶走大量的切削熱，從而降低切削溫度，提高刀具耐用度；減少工件、刀具的熱變形，提高加工精度；降提高刀具耐

4、用度；減少工件、刀具的熱變形，提高加工精度；降低斷續(xù)切削時(shí)的熱應(yīng)力，防止刀具熱裂破損等。在切削速度高、低斷續(xù)切削時(shí)的熱應(yīng)力，防止刀具熱裂破損等。在切削速度高、刀具、工件材料導(dǎo)熱性差，熱膨脹系數(shù)較大的情況下，切削液的刀具、工件材料導(dǎo)熱性差，熱膨脹系數(shù)較大的情況下，切削液的冷卻作用尤顯重要。冷卻作用尤顯重要。切削液的冷卻性能取決于它的導(dǎo)熱系數(shù)、比熱、汽化熱、汽化速度、流量、切削液的冷卻性能取決于它的導(dǎo)熱系數(shù)、比熱、汽化熱、汽化速度、流量、流速等。水溶液的冷卻性能要比油類好。乳化液介于兩者之間。流速等。水溶液的冷卻性能要比油類好。乳化液介于兩者之間。潤滑作用潤滑作用：金屬切削時(shí)切屑、工件與刀具界面的

5、摩擦可分為干摩：金屬切削時(shí)切屑、工件與刀具界面的摩擦可分為干摩擦、流體潤滑摩擦和邊界潤滑摩擦三類。擦、流體潤滑摩擦和邊界潤滑摩擦三類。清洗作用清洗作用：沖刷切削中產(chǎn)生的碎屑（如切鑄鐵）或磨粉（磨削）：沖刷切削中產(chǎn)生的碎屑（如切鑄鐵）或磨粉（磨削）的作用。清洗性能的好壞，與切削液的滲透性、流動(dòng)性和使用的的作用。清洗性能的好壞，與切削液的滲透性、流動(dòng)性和使用的壓力有關(guān)。切削液的清洗作用對(duì)于磨削精密加工和自動(dòng)線加工十壓力有關(guān)。切削液的清洗作用對(duì)于磨削精密加工和自動(dòng)線加工十分重要，而深孔加工時(shí)，要利用高壓切削液來排屑。分重要，而深孔加工時(shí)，要利用高壓切削液來排屑。防銹作用防銹作用：減少工件、機(jī)床、刀具

6、的腐蝕。防銹作用的好壞，取：減少工件、機(jī)床、刀具的腐蝕。防銹作用的好壞，取決于切削液本身的性能和加入的防銹添加劑的性質(zhì)。決于切削液本身的性能和加入的防銹添加劑的性質(zhì)。3-6 3-6 切削液切削液- -切削液的添加劑切削液的添加劑改善切削液性能所加入的化學(xué)物質(zhì)改善切削液性能所加入的化學(xué)物質(zhì)油性添加劑油性添加劑: :油性添加劑含有極性分子，能與油性添加劑含有極性分子，能與金屬表面形成牢固的吸附膜，主要起潤滑作用。金屬表面形成牢固的吸附膜，主要起潤滑作用。但這種吸附膜只能在較低溫度下起較好的潤滑但這種吸附膜只能在較低溫度下起較好的潤滑作用，故多用于低速精加工的情況。油性添加作用，故多用于低速精加工的

7、情況。油性添加劑有動(dòng)植物油（如豆油、菜籽油、豬油等），劑有動(dòng)植物油（如豆油、菜籽油、豬油等），脂肪酸、胺類、醇類及脂類。脂肪酸、胺類、醇類及脂類。極壓添加劑極壓添加劑: :常用的極壓添加劑是含硫、磷、常用的極壓添加劑是含硫、磷、氯、碘等的有機(jī)化合物。這些化合物在高溫下氯、碘等的有機(jī)化合物。這些化合物在高溫下與金屬表面起化學(xué)反應(yīng)，形成化學(xué)潤滑膜。它與金屬表面起化學(xué)反應(yīng)，形成化學(xué)潤滑膜。它比物理吸附膜能耐較高的溫度。為了得到性能比物理吸附膜能耐較高的溫度。為了得到性能良好的切削液，按實(shí)際需要常在一種切削液中良好的切削液，按實(shí)際需要常在一種切削液中加入幾種極壓添加劑。加入幾種極壓添加劑。表面活性劑表

8、面活性劑: :3-6 3-6 切削液切削液- -切削液的分類與使用切削液的分類與使用切削液的分類：非水溶性和水溶性切削液的分類：非水溶性和水溶性切削液的選用切削液的選用 粗加工：冷卻為主粗加工：冷卻為主, ,降低切削溫度，如離子型切削液或降低切削溫度，如離子型切削液或3%3%5%5%乳化液。乳化液。精加工：具有良好的潤滑性能精加工：具有良好的潤滑性能, ,減小工件表面粗糙度和提高加減小工件表面粗糙度和提高加工精度工精度. .難加工材料的切削難加工材料的切削: :極壓切削油或極壓乳化液極壓切削油或極壓乳化液磨削加工磨削加工: :具有良好的冷卻清洗作用，并有一定的潤滑性能和具有良好的冷卻清洗作用，

9、并有一定的潤滑性能和防銹作用。故一般常用乳化液或極壓乳化液。防銹作用。故一般常用乳化液或極壓乳化液。切削液的使用方法：澆注法、噴霧冷卻法切削液的使用方法：澆注法、噴霧冷卻法3-7 3-7 切削用量的選擇切削用量的選擇選擇切削用量的原則：切削用量是指充分利用刀具的切選擇切削用量的原則：切削用量是指充分利用刀具的切削性能和機(jī)床性能，在保證質(zhì)量的前提下，獲得高的生削性能和機(jī)床性能，在保證質(zhì)量的前提下，獲得高的生產(chǎn)率和低的加工成本的切削用量。產(chǎn)率和低的加工成本的切削用量。切削用量同加工生產(chǎn)率的關(guān)系：三要素對(duì)生產(chǎn)率的影響切削用量同加工生產(chǎn)率的關(guān)系：三要素對(duì)生產(chǎn)率的影響f f保持不變，保持不變，a ap

10、p增至增至3 3a ap p，如仍保持刀具合理的耐用度，則如仍保持刀具合理的耐用度，則v v必必須降低須降低15%15%，此時(shí)生產(chǎn)率，此時(shí)生產(chǎn)率P P3ap3ap2.6P2.6P，即生產(chǎn)率提高至即生產(chǎn)率提高至2.62.6倍。倍。a ap p保持不變，保持不變，f f增至增至3 3f f，如仍保持刀具合理的耐用度，則如仍保持刀具合理的耐用度，則v v必須必須降低降低32%32%，此時(shí)生產(chǎn)率，此時(shí)生產(chǎn)率P P3f3f2P2P，即生產(chǎn)率提高至即生產(chǎn)率提高至2 2倍。倍。切削速度高過一定的臨界值時(shí)，生產(chǎn)率反而會(huì)降低。切削速度高過一定的臨界值時(shí)，生產(chǎn)率反而會(huì)降低。a ap p增大至增大至某一數(shù)值時(shí)，因受

11、加工余量的限制而成為常值時(shí)，進(jìn)給量某一數(shù)值時(shí)，因受加工余量的限制而成為常值時(shí)，進(jìn)給量f f不不變，把切削速度變，把切削速度v v增至增至3 3v v時(shí)，時(shí)，P P3v3v0.13P,0.13P,生產(chǎn)率大為降低。生產(chǎn)率大為降低。3-7 3-7 切削用量的選擇切削用量的選擇切削用量的選擇原則切削用量的選擇原則選擇切削用量的最佳組合，在保持刀具合理耐用度的前提下，選擇切削用量的最佳組合，在保持刀具合理耐用度的前提下，使使a ap p、f f、v v三者的乘積值最大，以獲得最高的生產(chǎn)率。三者的乘積值最大，以獲得最高的生產(chǎn)率。首先選取盡可能大的背吃刀量；首先選取盡可能大的背吃刀量；其次根據(jù)機(jī)床動(dòng)力和剛性

12、限制條件或已加工表面粗糙度的要其次根據(jù)機(jī)床動(dòng)力和剛性限制條件或已加工表面粗糙度的要求，選取盡可能大的進(jìn)給量；求，選取盡可能大的進(jìn)給量；最后利用切削用量手冊(cè)選取或者用公式計(jì)算確定切削速度。最后利用切削用量手冊(cè)選取或者用公式計(jì)算確定切削速度。背吃刀量的選定背吃刀量的選定粗加工（表面粗糙度粗加工（表面粗糙度Ra80Ra8020m20m）時(shí)，一次走刀應(yīng)盡可能切時(shí)，一次走刀應(yīng)盡可能切除全部余量，在中等功率機(jī)床上，背吃刀量可達(dá)除全部余量，在中等功率機(jī)床上，背吃刀量可達(dá)8 81010mmmm。半精加工（表面粗糙度半精加工（表面粗糙度Ra10Ra105m5m）時(shí)，取為時(shí)，取為0.50.52 2mmmm。精加工

13、（表面粗糙度精加工（表面粗糙度R2.5R2.51.25m1.25m）時(shí)，取為時(shí)，取為0.10.10.40.4mmmm。進(jìn)給量的選定：具體數(shù)值可查閱進(jìn)給量的選定：具體數(shù)值可查閱“機(jī)械加工工藝手機(jī)械加工工藝手冊(cè)冊(cè)” 。3-7 3-7 切削用量的選擇切削用量的選擇- -切削速度切削速度在在a ap p 、f f值選定后，根據(jù)合理的刀具耐用度計(jì)算或用查表來選定值選定后，根據(jù)合理的刀具耐用度計(jì)算或用查表來選定車削速度。車削速度。在生產(chǎn)中選擇切削速度的一般原則是：在生產(chǎn)中選擇切削速度的一般原則是：粗車時(shí)，粗車時(shí)， a ap p和和f f較大，較大，v v較低較低；精車時(shí)，精車時(shí)， a ap p和和f f較

14、小，較小，v v較高較高。工件材料強(qiáng)度、硬度高時(shí)，應(yīng)選較低的工件材料強(qiáng)度、硬度高時(shí)，應(yīng)選較低的v v；加工奧氏體不銹鋼、鈦加工奧氏體不銹鋼、鈦合金和高溫合金等難加工材料時(shí)，只能取較低的合金和高溫合金等難加工材料時(shí)，只能取較低的v v。切削合金鋼比中碳鋼切削合金鋼比中碳鋼v v應(yīng)降低應(yīng)降低20%20%30%30%；切削調(diào)質(zhì)狀態(tài)的鋼比正火、；切削調(diào)質(zhì)狀態(tài)的鋼比正火、退火狀態(tài)鋼要降低退火狀態(tài)鋼要降低v v 20% 20%30%30%；切削有色金屬時(shí)比中碳鋼時(shí)可提高；切削有色金屬時(shí)比中碳鋼時(shí)可提高100%100%300%300%。刀具材料的切削性能愈好，刀具材料的切削性能愈好， v v也選得愈高。如硬

15、質(zhì)合金的也選得愈高。如硬質(zhì)合金的v v比高速比高速鋼刀具可高好幾倍，涂層刀具的鋼刀具可高好幾倍，涂層刀具的v v比未涂層刀具要高，陶瓷、金剛比未涂層刀具要高，陶瓷、金剛石和石和CBNCBN刀具更高。刀具更高。精加工時(shí)，應(yīng)盡量避開積屑瘤和鱗刺產(chǎn)生的區(qū)域。精加工時(shí)，應(yīng)盡量避開積屑瘤和鱗刺產(chǎn)生的區(qū)域。 斷續(xù)切削時(shí)，為減少?zèng)_擊和熱應(yīng)力，宜適當(dāng)降低斷續(xù)切削時(shí)，為減少?zèng)_擊和熱應(yīng)力，宜適當(dāng)降低v v 。在易發(fā)生振動(dòng)時(shí)，切削速度應(yīng)避開自激振動(dòng)的臨界速度。在易發(fā)生振動(dòng)時(shí)，切削速度應(yīng)避開自激振動(dòng)的臨界速度。加工大件、細(xì)長件和薄壁工件或加工帶外皮的工件時(shí)，適當(dāng)降低加工大件、細(xì)長件和薄壁工件或加工帶外皮的工件時(shí)，適當(dāng)

16、降低v v 。3-7 3-7 切削用量的選擇切削用量的選擇- -切削用量最佳化的概念切削用量最佳化的概念T-vT-v關(guān)系及關(guān)系及l(fā)m-vlm-v關(guān)系中的極值關(guān)系中的極值最佳切削溫度概念最佳切削溫度概念各切削速度之間的關(guān)系：圖各切削速度之間的關(guān)系：圖3-383-38可以證明，最高刀具耐用度的切削速度可以證明，最高刀具耐用度的切削速度v vT T、最佳切削速度最佳切削速度v v0 0、經(jīng)濟(jì)切削速度經(jīng)濟(jì)切削速度v vc c和最高生產(chǎn)率切削速度和最高生產(chǎn)率切削速度v vp p之間存在下列關(guān)系：之間存在下列關(guān)系：v vT Tv v0 0v vc cv vp p利用最佳切削溫度確定切削用量組合的方法：通常，背利用最佳切削溫度確定切削用量組合的方法：通常，背吃刀量變化不大，并且對(duì)切削溫度影響也不大，因此一吃刀量變化不大，并且對(duì)切削溫度影響也不大，因此一般是求切削溫度和進(jìn)給量的最佳組合。般是求切削溫度和進(jìn)給量的最佳組合。 圖圖3-393-39為在不為在不同的切削速度和進(jìn)給量下的切削溫度同的切削速度和進(jìn)給量下的切削