現(xiàn)代刀具材料與切削加工技術(shù)-102-118

現(xiàn)代刀具材料與切削加工技術(shù)-102~118PAGEPAGE1————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期： 個(gè)人收集整理勿做商業(yè)用途個(gè)人收集整理勿做商業(yè)用途PAGEPAGE118個(gè)人收集整理勿做商業(yè)用途第三章難加工材料的切削加工隨著航空航天、汽車、造船、兵器、發(fā)電、冶金等裝備制造行業(yè)由于工作環(huán)境的特殊.采用具有特殊性能的新結(jié)構(gòu)材料如：高強(qiáng)度、超高強(qiáng)度、高錳鋼、淬硬鋼。冷硬鑄鐵、噴涂材料、不銹鋼，高溫合金、鈦合金、高熔點(diǎn)材料、非金屬復(fù)合材料（工程陶瓷、石英與寶石碳纖維材料）這些結(jié)構(gòu)材料都屬于難加工材料。上述材料之所以難加工或較難加工，其原因是：①高硬度；②高強(qiáng)度;③高塑性和高韌性；④低塑性和高脆性；⑤低導(dǎo)熱性；⑥有微觀的硬質(zhì)或硬夾雜物;⑦化學(xué)性能過于活潑。工件材料的這些特性常使切削工程中的切削力加大,切削溫度升高，刀具耐用度降低，有時(shí)還將使已加工表面質(zhì)量惡化，切屑難以控制，最終將導(dǎo)致加工效率和加工質(zhì)量下降。根據(jù)上述原因和切削狀況分析，在研究難加工材料的切削加工性，應(yīng)采用以下有效措施：①合理選用刀具材料；②合理選擇刀具結(jié)構(gòu)和切削參數(shù)；③選擇最佳的切削用量；④改進(jìn)加工方法及加工條件；⑤選擇恰當(dāng)?shù)那邢饕旱龋瑢Ω纳萍庸さ碾y易程度起著重要作用。下面介紹一些難加工材料的切削加工高強(qiáng)度、超高強(qiáng)度鋼的切削加工調(diào)質(zhì)（淬火、中溫回火）后σs＞1000MPa或σb＞1100MPa的結(jié)構(gòu)鋼高強(qiáng)度鋼。調(diào)質(zhì)后σs＞1200MPa或σb＞1500MPa的結(jié)構(gòu)鋼，稱為超高強(qiáng)度鋼。還有合金元素含量較多的中合金、高合金高強(qiáng)度鋼與超高強(qiáng)度鋼，如30CrMnSiA,35CrMnSiA等用于制作飛機(jī)起落架，坦克之類軍品，它們的加工難度更大.與普通碳素結(jié)構(gòu)鋼相比，它們的硬度、強(qiáng)度較高(約比45#鋼高出了一倍或一倍以上)，沖擊值較大，導(dǎo)熱系數(shù)偏低，故切削力較大，切削溫度較高。加工高強(qiáng)度、超高強(qiáng)度鋼時(shí),可選用以下幾種刀具材料:①與加工普通碳素鋼相同的刀具材料（即YT類硬質(zhì)合金）：②最好是選用在WC-TiC-CO合金基礎(chǔ)上添加TaC或NbC牌號(hào)合金（即YW、YM類）：③可選用TiC或TiCN類金屬陶瓷硬質(zhì)合金；④選用涂層硬質(zhì)合金刀片牌號(hào).如用國產(chǎn)的TiC基金屬陶瓷YN05牌號(hào)合金精加工35CrNiMo鋼材多臺(tái)階軸φ400—φ500×6000毫米,原來用YT15合金刀片每車一個(gè)臺(tái)階需磨一次刀,加工件表面質(zhì)量不穩(wěn)定，采用YN05刀片，V=200-300m/min,f=0。08-0.2mm/r,ap=0.1-0.6mm,一個(gè)刃口使用兩個(gè)班不須磨刀，工件表面光潔度達(dá)到▽6~▽7，錐度達(dá)0.02mm/400mm之內(nèi)解決了多年的生產(chǎn)關(guān)鍵。北京理工大學(xué)做30CrMnSiA和35CrMnSiA（HRC47)高強(qiáng)度鋼切削試驗(yàn)，曾收集多種牌號(hào)合金刀片試切均不理想,只有YN05合金刀片在切削速度V=150m/min，f=,0.2mm/r,ap=0。5mm的條件下切削137分鐘，后刀面磨損僅0.17mm,被認(rèn)為是目前切削高強(qiáng)度鋼最理想的刀具材料.個(gè)人收集整理,勿做商業(yè)用途個(gè)人收集整理，勿做商業(yè)用途在連續(xù)切削粗加工或半精加工30CrMnSiA和35CrMnSiA時(shí)，選用TW3合金其效果比YT15合金可提高效率15~20％，刀具耐用度提高2-3倍.在工藝系統(tǒng)剛性允許的情況下，前角和主偏角應(yīng)較小，刀尖圓弧半徑較大，必須采用低于加工中碳正火鋼的切削用量，尤其是切削速度.3.2、不銹鋼的切削加工不銹鋼加入Cr、Mo、Ti等元素，使其耐磨蝕性能在較高溫度下有較高強(qiáng)度的合金鋼稱為不銹鋼。不銹鋼分為馬氏體不銹鋼、鐵素體不銹鋼、奧氏體不銹鋼、奧氏體加鐵素體不銹鋼四種。①馬氏體不銹鋼，這種不銹鋼在退火狀態(tài)下，塑性大，韌性大，切削困難；淬火后的切削加工性主要決定于硬度,硬度在HRC38以上的，加工起來很困難。典型的有1Cr13、2Cr13、3Cr13、4Cr13、9Cr18等。②鐵素體不銹鋼，此種不銹鋼是比較容易加工的一類不銹鋼，當(dāng)其含量Cr在16%～18%時(shí)，切削加工性能較好，與中等硬度的馬氏體不銹鋼類似，但含Cr量增至25％～30%時(shí)，則加工比較困難。這種不銹鋼典型的有0Cr13、1Cr17Ti、1Cr28、Cr17Ni2、1Cr17Mo2Ti等。③奧氏體不銹鋼，其基本組織是奧氏體,這種不銹鋼除了具有較高的含Cr量（18％）外，還含有大量的Ni(8%~25％)，是一種非磁性的鉻鎳鋼，奧氏體不銹鋼可熱處理強(qiáng)化,但冷作硬化傾向大,它的切削加工性比前兩種不銹鋼差得多，典型鋼種有0Cr18Ni9、1Cr18Ni9、2Cr18Ni9、1Cr18Ni19Ti等。④奧氏體加鐵素體不銹鋼,它與氏體不銹鋼類似,但在組織中會(huì)有一定量的鐵素體，從而提高了機(jī)械性能，所以它比奧氏體不銹鋼更難切削。典型的有1Cr21Ni5Ti、1Cr18Mn10Ni5Mo3N、0Cr17Mn13Mo2N等。3。2。1、不銹鋼難切削的原因1）加工硬化傾向大,高溫強(qiáng)度高。與一般鋼材相比,不銹鋼的強(qiáng)度、硬度并不高，甚至還低些。但由于含有大量Cr、Ni、Mn等元素，塑料與韌性好，高溫強(qiáng)度高，加工硬化傾向大,因此切削負(fù)荷重。此外，奧氏體不銹鋼在切削過程中，內(nèi)部還會(huì)析出一些碳化物,加強(qiáng)了對刀具的擦傷作用。2)導(dǎo)熱系數(shù)低。一般約為中碳鋼的導(dǎo)熱系數(shù)的1/2~1/4，切削溫度高，刀具磨損快。3）切屑與刀具粘結(jié)現(xiàn)象嚴(yán)重。切削過程中容易生成積屑瘤,既影響加工表面光潔度，又容易造成刀具表面剝落。4）切屑不易卷曲、折斷.對封閉及半封閉容屑的刀具,容易造成切屑堵塞現(xiàn)象，使加工表面光潔度下降及刀具崩刃。5）線膨脹系數(shù)大.約為碳素鋼線脹系數(shù)的一倍半,在切削溫度的作用下，工件容易熱變形而影響加工尺寸精度。3.2。2、切削不銹鋼的具體措施1)刀具材料的選擇：隨著刀具材料的不斷創(chuàng)新發(fā)展，選擇范圍也不斷擴(kuò)大,像不銹鋼這類難加工材料，其切削難度不斷縮小，切削效果也越來越顯著。下面介紹些切削不銹鋼的刀具材料.①選擇高性能非涂層硬質(zhì)合金。根據(jù)被加工材料難度特性，宜選擇ISO標(biāo)準(zhǔn)K40—K10和M40—M10合金刀片，其K類合金成分是WC—Co加入TaC（NbC)，M類合金成分是WC-TiC—Co-TaC。這兩類合金的特點(diǎn)是，K40和M40具有很高抗彎強(qiáng)度，韌性抗沖擊性好，適于不利條件下的粗加工作業(yè)，不易打刀和崩刀.而K10和M10合金又具有較高的常溫硬度及高溫硬度，抗粘結(jié)、抗氧化性強(qiáng)，耐磨損,適于半精加工及精加工，不易與同族金屬材料相互擴(kuò)散，親和力小,不僅能延長刀具壽命，且能保證被加工工件表面質(zhì)量。推薦牌號(hào)見表。選用非涂層硬質(zhì)合金牌號(hào)生產(chǎn)廠家K類合金牌號(hào)P/M類合金株洲鉆石YG8、YG8N、YG6AYD05、YS8、YD15YS2T、YW1、YW2、YW3YM10、YM20、YM30YC30T、YC40T自貢廠YG813、YG532YG643、YG610YW2A、YT767、YT726牡丹江廠SM35、SM35N、SM30N②選擇涂層合金刀片。涂層合金刀片使用范圍廣，即有加工各種材料的通用性，同時(shí)又具有專用性強(qiáng)的特點(diǎn).為此，國內(nèi)外主要硬質(zhì)合金廠(家）都推出一些切削不銹鋼專用牌號(hào)，如用于粗加工瑞典山特維克推出GC235，GC2145；美國肯納推出KC9245；日本三菱推出US735；中國推出YBM351，YB235等。在半精加工及精加工作業(yè),山特維克推出GC2025，GC2015；中國推出YBM251,YBM151是優(yōu)先適用于切削不銹鋼的刀片材料。所以涂層合金刀片材料從粗加工到半精加工及精加工得到匹配使用.涂層硬質(zhì)合金刀具，如整體硬質(zhì)合金立銑刀主要凃覆TiAlN，AlTiN和TiCN化學(xué)成分.用于切削不銹鋼在刀具結(jié)構(gòu)上最好是采用奇數(shù)齒，不等齒距,不等螺旋角參數(shù)，其效果更佳。③立方氮化硼的應(yīng)用.PCBN刀具是一種高效、高耐用度、低粗糙度的先進(jìn)刀具.主要適用于淬硬鋼HRC50—60，冷硬鑄鐵以及Ni基、Co基、Fe基高溫合金、不銹鋼的切削加工。但價(jià)格比較高，應(yīng)合理使用有一定的特殊作用。3.2。3、刀具幾何參數(shù)的選擇可轉(zhuǎn)位刀具從刀體到可轉(zhuǎn)位刀片，其刀具結(jié)構(gòu)及刀片槽型參數(shù)，都經(jīng)過認(rèn)真優(yōu)化設(shè)計(jì)，精心制造是一種完整的刀具，只要選擇合適裝夾后就可使用。但有些傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)式刀具在幾何參數(shù)方面須進(jìn)行合理選擇，如焊接式車刀、鏜刀得幾何參數(shù)是：①前角及后角應(yīng)較大,以減少切屑變形及后刀面的摩擦，對硬質(zhì)合金車刀，可取γ0=15°～25°,αo=8°~10°；②負(fù)倒棱不宜過寬，一般可取brl=（0。5～1。0）f;③采用全圓弧形卷屑槽，以增大前角及取得良好的斷屑效果;④封閉容屑的刀具，適當(dāng)增大容屑空間；⑤刀具磨損極限規(guī)定得小些，可取加工一般材料的刀具的1/2左右；⑥刃磨時(shí)，保證前、后刀面有較高的光潔度。PCBN刀片是硬脆材料,一般用0°前角或負(fù)前角(γ0=—3°～—5°），后角（αo=5°～10°），一般不用刃傾角,刀尖圓弧宜偏大些，一般（rε=0.4～1.6mm）；對于加工硬材料切削刃一定要加負(fù)倒棱（-10°x0。2）；對于其它材料也可用也可不用負(fù)倒棱。3.2.4切削用量的選擇：①切削速度不宜過高，一般在40～80米/分;②給進(jìn)量不宜過大，以免切削負(fù)荷過重，但也不要太小，以免切削刃在上次走刀所形成的冷硬層內(nèi)工作，一般車奧氏體不銹鋼，f不應(yīng)小于（0。12~0。18）毫米/轉(zhuǎn)，車削馬氏體或鐵素體不銹鋼，f不應(yīng)小于（0。07~0.18）毫米/轉(zhuǎn)；③切削深度盡可能大些，以避開毛坯的外皮或前道工序留下的加工硬化層。車削不銹鋼的切削用量參考值如表3。2-1所示。表3。2—1車削不銹鋼的切削用量參考值工件直徑范圍（毫米）車外圓鏜孔切斷粗車精車主軸轉(zhuǎn)速n（轉(zhuǎn)/分)給進(jìn)量f(毫米/轉(zhuǎn)）主軸轉(zhuǎn)速n（轉(zhuǎn)/分）給進(jìn)量f（毫米/轉(zhuǎn)）主軸轉(zhuǎn)速n(轉(zhuǎn)/分）給進(jìn)量f（毫米/轉(zhuǎn))主軸轉(zhuǎn)速n（轉(zhuǎn)/分）給進(jìn)量f（毫米/轉(zhuǎn))≤101200~9550.19~0.601200～9550.07~0。201200~9550.07～0.301200~955手動(dòng)＞10～20955~765955~765955～600955～765＞20～40765～4800。27～0.81765~4800.10～0.30765~4800。10~0。50765~6000.10～0。25＞40～60480~380600~380480~380600～480＞60~80380～305480～305380～230480~305＞80~100305~230380~230305~185380～2300.08～0.20＞100~150230～185305~185230~150305～150＞150~200185～120230~150185~120≤150注：1.工件材料:1Cr18Ni9Ti，刀具材料：YG8.2。當(dāng)工件材料或刀具材料變化時(shí),主軸轉(zhuǎn)速應(yīng)作適當(dāng)調(diào)整。3。表中較小的直徑應(yīng)選用較高的轉(zhuǎn)速；較大的直徑應(yīng)選用較低的轉(zhuǎn)速。涂層合金切削用量較未涂層合金切削速度高30%~50％左右。立方氮化硼允許切削速度要較高些，但進(jìn)給量須適當(dāng)減小.4）切削液的選擇:應(yīng)選用抗粘結(jié)及冷卻性能好的切削液,如含硫、氯等極壓添加劑的乳化液。切削液的供液必須充分，最好能采用噴霧冷卻，高壓冷卻等高效的冷卻方法。3.2.5切削加工不銹鋼實(shí)例不銹鋼材料不僅種類多,其要求加工的工件型狀很不規(guī)則,有不銹鋼焊接件、不銹鋼堆焊件、不銹鋼鑄造件和不銹鋼氣焊件等等，就更增加了切削難度.下面例舉幾種實(shí)例.=1\*GB3①車削1Cr18Ni9Ti奧氏體不銹鋼焊接件,加工單位浙江樂清某廠,用不銹鋼板焊成Φ150×280毫米圓筒，原采用YT15合金車削，打刀非常嚴(yán)重，加工一個(gè)工件須刃磨5～6次刀才能勉強(qiáng)干完，且表面刀痕紊亂.其原因主要是選擇刀具材料不當(dāng)。在攻克此工件時(shí)推薦抗彎強(qiáng)度220kg/毫米2的超細(xì)晶粒度,加入TaC的YS2T合金（相當(dāng)于ISOK30～K40）車削，一個(gè)刃口加工6件刀具還完好無損，可繼續(xù)使用。=2\＊GB3②車削奧氏體不銹鋼軸類堆焊件。如新疆輕工機(jī)械廠做食品機(jī)械，為降低制造成本,在普通鋼件外面堆焊上不銹鋼材料，不僅表面高低不平，且提高了硬度，主要難點(diǎn)，一是普通合金車刀車不動(dòng)，二是打刀嚴(yán)重，退火處理可加工，但效率也很低。請求全國刀協(xié)攻關(guān)隊(duì)幫助解決。根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況選擇具有高硬度、超細(xì)晶粒的YS8合金刀片，采用負(fù)刃傾角，正前角磨有負(fù)倒棱,全圓弧形卷屑槽。實(shí)現(xiàn)了不須退火也可以順利切削。=3\＊GB3③攻克特種耐熱不銹鋼車削加工。這種不銹鋼是用來制作穿孔無縫鋼管頂頭。該材料耐高溫，抗疲勞性、抗氧化性能好,且硬度高等特點(diǎn).在常溫狀態(tài)下特別難加工,只能加熱到700～800℃在軟化狀態(tài)時(shí)才易加工，加工現(xiàn)場條件惡劣，安全性差，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大等。所以1983年某鋼廠列入技改項(xiàng)目，預(yù)計(jì)投入200萬元將頂頭熱加工改為冷加工的自動(dòng)生產(chǎn)線。求沈陽某機(jī)床廠做設(shè)計(jì)方案，其中要求每2分鐘加工好一個(gè)頂頭。機(jī)床廠用遍所有國產(chǎn)硬質(zhì)合金刀片試切均達(dá)不到要求。屆時(shí)找我們協(xié)助選擇刀片和刀具。根據(jù)現(xiàn)場加工情況，推薦裝圓刀片機(jī)夾車刀,其主偏角大小是隨著切削深度和刀片直徑任意變化的。采用負(fù)值的刃傾角和前角。刀尖圓弧半徑也是隨之切深度和刀片直徑變化的，刀具剛性好；刀片材質(zhì)屬細(xì)晶粒WC－Co加TaC的新型合金，具有最高硬度HRA≥94，散熱性能好，耐磨損.經(jīng)現(xiàn)場反復(fù)試驗(yàn)只用1分42秒鐘就可加工一件，連續(xù)加工18件，刀具完整無損，完全達(dá)到要求，為雙方洽談技改項(xiàng)目提供了可靠依據(jù)。3.3、高錳鋼的切削加工3.3.1、高錳鋼的加工特點(diǎn)高錳鋼的典型牌號(hào)有Mn13、40Mn18G3、50Mn18G等。高錳鋼是一種含錳、碳均很高的奧氏體鋼（特別是Mn13鋼約含13％Mn，1~1。3%C）。它們的抗拉強(qiáng)度雖然很高(=105公斤力/毫米2)，但屈服強(qiáng)度僅為抗拉強(qiáng)度的40%左右，塑性大，韌性高，加工硬化的傾向特別大，在加工前硬度一般約為HB220，加工后表面硬度可達(dá)HB500～550;其次,高錳鋼的導(dǎo)熱系數(shù)低，約為0.031卡/厘米·秒·℃,比1Cr18Ni9Ti不銹鋼更低；再次，切削力大(K料V＜0。15),線膨脹系數(shù)也較大，切削溫度高,工件熱變形大，斷屑困難，刀具極易崩刃、磨損。因此，必須從刀具材料、刀具幾何參數(shù)及切削用量三要素方面合理選擇才能實(shí)現(xiàn)較順利地切削加工.3.3。2、刀具材料的選擇高錳鋼的粗加工工序，一般牌號(hào)的硬質(zhì)合金和陶瓷刀具，由于抗彎強(qiáng)度，沖擊韌性差是不適合的。必須選擇最高抗彎強(qiáng)度、抗氧化、導(dǎo)熱性能好兼顧較好耐磨性硬質(zhì)合金。通過多次現(xiàn)場驗(yàn)證，粗車時(shí)選用在WC－Co－TiC基礎(chǔ)上加入TaC的P30～P50的YC35、YC40、YT5R、YC45和YT535硬質(zhì)合金；半精加工時(shí)選用超細(xì)晶粒的YS8和加入TaC的YW3牌號(hào)合金有較好的抗磨損性。若用Al2O3陶瓷刀片進(jìn)行高速精加工效果很好。銑削時(shí)選用在WC-TiC-CO基礎(chǔ)上加入TaC的合金，其牌號(hào)有YS30、YS25、YC30S/YC798和YM20，相當(dāng)于ISO的P25～P30和M20類的合金.刨削時(shí),由于切削速度低,沖擊力較大,宜選用K類抗彎強(qiáng)度高的亞微細(xì)晶粒并加入TaC的YD15合金較合適。3.3.3、刀具幾何參數(shù)的選擇前角（γ0）=-3~—5°;后角（αo)=8°～13°;主偏角(Kr）25°～45°；副偏角（K'r）=6°~15°；刃傾角(λs）=0°～—5°；負(fù)倒棱寬度（br1）=0.3mm，倒棱處的前角（γ01)=-10°～—15°；刀尖圓弧半徑（rε）=1～2毫米.精車時(shí)前、后角應(yīng)取大值,并可在前刀面上磨出R=5毫米的卷屑槽來幫助斷屑.3。3.4、切削用量的選擇應(yīng)選擇較低的切削速度，較大的切削深度及進(jìn)給量。切削速度:V=20～40米/分進(jìn)給量：f=0.3～1。0毫米/轉(zhuǎn)（粗車）f=0。3毫米/轉(zhuǎn)（精車）切削深度：αp=6～10毫米(粗車)αp=2~4毫米（半精車）αp=1毫米（精車）注：=1\*GB3①因加工硬化傾向大，在第二次走刀時(shí),f和ap值一點(diǎn)要取大值，超過前次產(chǎn)生的硬化層，方好切削。=2\＊GB3②半精加工后應(yīng)將工件冷卻至室溫再精加工。例如:1983年當(dāng)時(shí)我國經(jīng)濟(jì)形勢面臨低谷時(shí)期，不少工廠生產(chǎn)任務(wù)不足，特別是機(jī)械行業(yè)更為突出，如福建三明重型機(jī)器廠好不容易招攬了高錳鋼加工件任務(wù)500余噸，有了活干又碰到切削加工難度大，當(dāng)時(shí)我們恰好同福建刀具協(xié)會(huì)開展切削技術(shù)交流活動(dòng)，工廠要求協(xié)助一起做切削攻關(guān)試驗(yàn)，根據(jù)以往的實(shí)踐：=1\*GB3①從選擇刀具材料入手，在車削作業(yè)上推薦YC35合金,銑削工序選用YS25專用銑削合金，刨削作業(yè)推薦YD15牌號(hào)合金。=2\＊GB3②刀具幾何角度的選擇，車削、刨削采用主偏角(Kr）30°，前角(γ0）=—8°，刃傾角（λs)=-6°～-8°，兼有負(fù)倒棱，銑削主偏角（Kr）45°，同樣選用雙負(fù)角(即負(fù)前角和負(fù)刃傾角）.=3\＊GB3③切削用量，車削采用低速，大進(jìn)給大切深V=25米/分，f=,1。0毫米/轉(zhuǎn)，銑削進(jìn)給量f=0.3～0.4毫米/轉(zhuǎn)。通過雙方共同努力順利攻克了切削高錳鋼難題,為切削加工創(chuàng)作了良好條件。3。4、淬硬鋼和冷硬鑄鐵的切削加工淬硬鋼的組織為回火馬氏體，硬度可達(dá)HRC60以上。塑性和導(dǎo)熱系數(shù)均極低。冷硬鑄鐵的特點(diǎn)是鑄鐵表面經(jīng)激冷而發(fā)生“白口”（組織為滲碳體加珠光體）,特別高鎳鉻合金鑄鐵，其硬度最高可達(dá)到HRC68，工件表面夾砂氣孔現(xiàn)象較多，更增加了切削加工的難度。其切削加工措施是:3.4.1合理選擇刀具材料切削淬硬鋼，其硬度在HRC55以下的，可選用YT05，YC12,和YT726，硬度在HRC58以上，宜選用YS8,YD05,YG600合金，以及氮化硅陶瓷,PCBN刀具.切削冷硬鑄鐵,可采用YS10,YS8，YD15，YG643合金，以及氮化硅陶瓷，PCBN刀具。從技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果分析，立方氮化硼切削效果最佳,刀具壽命和切削效率比硬質(zhì)合金可提高5~10倍,但價(jià)格較貴，應(yīng)有針對性選擇.3。4。2刀具幾何角度選擇切削硬材料應(yīng)選用較小的主偏角及前角，增大刀尖圓弧半徑，并輔以適當(dāng)?shù)呢?fù)刃傾角。并根據(jù)被加工件硬度及表面狀況來決定參數(shù)，硬度高，表面狀況不佳（除主偏角），其它幾何角度宜取大的參數(shù)值，反之，宜取小的參數(shù)值。切削淬硬鋼、、硬鑄鐵刀具幾何參數(shù)被加工材料前角（γ0）主偏角（Kr）副主偏角（K'r）后角(αo）刃傾角（λs）刀尖角（rε）淬硬鋼-10°～—5°10°～45°10°～15°6°~12°0°～—5°(斷續(xù))—10°～20°≥1.0冷硬鑄鐵—10°～—5°10°～45°10°～15°4°～6°0°～—5°（斷續(xù)）-10°~20°≥1.03。4.3切削用量選擇用硬質(zhì)合金刀具切削淬硬鋼和冷硬鑄鐵較佳的切削用量推薦見表，其中切削冷硬鑄鐵宜采用低速，大進(jìn)給量,效果顯著。表3。4-1切削用量推薦參值切削用量冷硬鑄鐵淬硬鋼半精車精車切削深度αp(毫米)3～60。5～1。00。2~0。3給進(jìn)量f（毫米/轉(zhuǎn)）1.5～3.00.2～0。30。05~0.1切削速度V（米/分）5~7（HRC55以下)30~40≥30(HRC60以上)20~30注：用氮化硅陶瓷刀具切削淬硬鋼、冷硬鑄鐵的切削速度V可為硬質(zhì)合金車刀的3倍左右。PCBN刀具比硬質(zhì)合金高5倍左右。刀具的前、后刀面及刃口的光潔度一般為▽9，以有利于提高刀具耐用度。3。4。3、切削淬硬鋼實(shí)例從1979年開始就常用硬質(zhì)合金刀具切削淬硬鋼HRC40～50左右，后來合金材料不斷發(fā)展,淬火硬度HRC60以上也能切削,所以在全國各地切削高硬度淬火件、陶瓷制品、光學(xué)玻璃等不少于上百次。于1979年應(yīng)邀參加甘肅省刀具技術(shù)交流會(huì)，在蘭州石油化工機(jī)械廠表演車削淬火軸套HRC46°，原來在內(nèi)孔磨床上磨削一件需40～45分鐘，改車削時(shí)僅2分多鐘就加工一件,提高效率20多倍.當(dāng)時(shí)原全國總工會(huì)付主席王崇侖觀看表演時(shí)說“這刀不錯(cuò)”，詢問哪個(gè)廠生產(chǎn)的,并要求送幾粒刀片，有機(jī)會(huì)做推廣試驗(yàn)。1983年中國刀協(xié)組織赴新疆技術(shù)攻關(guān)交流，巧遇新疆聯(lián)合收割機(jī)廠制造六套模具淬火硬度HRC63°,其外徑Φ800×110mm大了5mm,無法安裝，，找到了攻關(guān)小組要求協(xié)助解決，在全國勞模張國良指導(dǎo)下,選用新型刀具材料YS8和加工方法，二個(gè)小時(shí)就車削一件，順利解決該廠燃眉之急，又傳播了加工技術(shù).如北京市刀具隊(duì)成員關(guān)其柱師付用一塊高速鋼方刀條（HRC66°)選擇最新合金YS8做切削試驗(yàn)，不僅把方條的車成圓型,而且又車成M12×1的螺紋一舉成功，在場觀眾贊不絕口地說“這刀倍棒"。3。5、熱噴涂材料的切削加工熱噴涂材料是將合金粉末(Ni基、Fe基、Co基等）通過加熱至融化狀態(tài)，并在較大壓力和噴涂速度噴到工件表面上，從而形成一層牢固的耐高溫、耐磨損的保護(hù)層。熱噴材料的成分，性能和加工性，Ni基噴涂件是Ni基粉末并匹配含有Cr、B、Si元素，一般硬度HRC50-60,較高硬度為HRC60-65，當(dāng)需要更高硬度時(shí)，在Ni基粉末中，加入WC，Cr和Co強(qiáng)化元素，硬度可達(dá)HRC72，是高硬度材料中最難切削的典型材料。切削熱噴涂材料的主要措施3。5。1、擇優(yōu)選用刀具材料。如1983年在上海聯(lián)合攻關(guān)切削噴涂材料試驗(yàn)時(shí)，參加單位都推出新型硬質(zhì)合金和陶瓷刀具材料。經(jīng)過反復(fù)試切高性能的YD05合金,切削效果最優(yōu),切削路程為476米，其它牌號(hào)合金切削路程為193米，而Al2O3陶瓷刀片，耐磨性和抗彎強(qiáng)度都較差,效果不理想退出攻關(guān)試驗(yàn)。現(xiàn)在新研制的Si3N4和PCBN刀具未做過對比，將不清楚效果如何。3.5.2、選擇合理的刀具幾何角度及切削用量。刀具材料確定之后，刀具幾何角度、切削用量就成了切削成功與否的重要因素,以切削三個(gè)噴涂材料樣件為例深入解釋其效果,這也是從不斷實(shí)踐，不斷認(rèn)識(shí)，不斷找出切削規(guī)律性的過程。刀具前角和主偏角應(yīng)取小值，刀尖圓弧半徑取大,切削速度應(yīng)低些，進(jìn)給量應(yīng)大些，是獲得成功的有效措施，其結(jié)果見表3.5-1表3。5-1刀具幾何角度、切削用量與效果對比表工件尺寸HRC63°刀具材料刀具幾何角度切削用量切削效果Krγ0αoλsrεVfαp第一次試切Φ90x580YD05(YC09)45°06—60.5250。10。5切削長278mmΔh=0.78mm第二次試切Φ90x580同上25°-86-101。0250。450.5切削長560mmΔh=0.45mm第三次試切Φ93x1300同上13°30’—108-122.0130.960。5切削長1300mmΔh=0。28mm在為南京熱電廠攻克Ni基噴涂工件HRC＞72時(shí)，就是采用小主偏角，負(fù)前角和負(fù)刃傾角、較大刀尖圓弧半徑的可轉(zhuǎn)位刀具，和低速V=5～7米/分，大進(jìn)給量f=1.3毫米/分，只用幾分鐘就順利車好Φ60×200毫米工件，加工質(zhì)量完全符合要求.3、改進(jìn)切削方法,保護(hù)加工件完整性。噴涂件、硬鑄鐵、玻璃和陶瓷材料都有很大的脆性，若是兩端面不規(guī)則時(shí)，經(jīng)反復(fù)進(jìn)刀、退刀，受擠壓力影響很容易掉邊角或者剝落,為此，應(yīng)先將兩端車平，在進(jìn)行正常切削，可避免發(fā)生此現(xiàn)象，此外，應(yīng)嚴(yán)格控制切削深度和刀具磨損極限，若是切削深度大于0.4mm，切削時(shí)容易造成噴涂層脫殼和剝落，當(dāng)后刀面磨損值超過0。3mm,也會(huì)造成脫殼和剝落,所以要保持刀具刃口鋒利性很重要。3.6、高溫合金的切削加工3.6。1、高溫合金的分類按生產(chǎn)工藝分:變形高溫合金（GH）、鑄造高溫合金（K），后者含有較多的W、Mo、Ti、Al等強(qiáng)化元素及較高的含碳量,熱強(qiáng)度高，塑性差，只能在鑄態(tài)下使用。鑄造高溫合金比變態(tài)高溫合金更難切削加工。1)鎳基高溫合金,是以金屬鎳為基體的合金,Ni含量（50-75%)為目前抗高溫氧化性能最穩(wěn)定的一類材料,如GH3030，GH4033，GH4037，GH4039及K401,K406,K24等切削加工難度很大.2）鐵—鎳基高溫合金，Ni含量（30-45%），如GH2130、GH1139、GH1140及K211、K213、K214等，隨著Ni含量減少,切削加工難度比鎳基高溫合金小些。3）鐵基高溫合金，是以金屬鐵或鐵—鎳為基體的合金,后者也稱鐵—鎳基高溫合金，它的抗氧化性能不如鎳基高溫合金，而高溫強(qiáng)度又遠(yuǎn)不如鈷基高溫合金.但由于鎳含量低，價(jià)格較便宜,故使用較廣。GH2034,GH2132鐵基高溫合金的切削加工性能比鎳基或鈷基高溫合金好些，與奧氏體不銹鋼相類似。4)鈷基高溫合金,是以金屬鈷為基體的合金Co含量50—58％，其特點(diǎn)是高溫強(qiáng)度高，可耐1000℃以上的高溫,如GH625及K210牌號(hào)3。6.2、高溫合金難切削的原因1）高溫強(qiáng)度高，切削變形大,塑性大，切削負(fù)荷重,一般鎳基高溫合金的單位切削力可比中碳合金鋼高50%。2）導(dǎo)熱性差。45＃鋼導(dǎo)熱系數(shù)為50。2w/（m℃)，而高溫合金僅為45＃鋼的1/2~1/5，故切削溫度高。3）加工硬化傾向大。硬化程度達(dá)200～500%。4)刀具易磨損，除切削刃處磨損，刀具的刀尖及邊界磨損，副后刀面也極容易發(fā)生溝紋磨損。這是由于強(qiáng)化元素含量高，金屬間化合物等硬質(zhì)點(diǎn)，對刀具有強(qiáng)烈的擦傷作用。5）對刀具的粘結(jié)傾向大,不易斷屑,塑性越高，越難切削,極容易產(chǎn)生積屑瘤，影響加工表面質(zhì)量。3。6.3、切削高溫合金的具體措施1、刀具材料的選擇加工高溫合金選擇刀具材料種類較多。a、高性能高速鋼：銑刀、鉆頭、鉸刀、拉刀、齒輪刀具等多刃復(fù)雜刀具可選用低鈷超硬，鋁高速鋼,高碳高釩、粉末冶金等高速鋼。b、硬質(zhì)合金選用WC-CO類加入TaC的細(xì)和超細(xì)晶粒合金牌號(hào),粗加工：YS2T、YD15、YF06、YG813半精加工：YD15、YG813、YG532、YF06、YG643、YS8、YD201精加工：YD05、YF06、YS8、YD201、YG610、YG643c、納米涂層硬質(zhì)合金刀片、刀具，粗加工，（包括孔加工，銑削、切斷、切槽）YBG302;精加工用YBG202。d、陶瓷刀具，晶須陶瓷用于粗加工及精加工。e、PCBN，YCB011刀具用于精加工。2、刀具結(jié)構(gòu)及幾何參數(shù)的選擇立銑刀的機(jī)構(gòu)形式及參數(shù)高速鋼立銑刀用于粗加工，為改善刀具抗沖擊韌性散熱性及排屑順暢,宜采用波刀立銑刀.整體硬質(zhì)合金立銑刀結(jié)構(gòu)形式，宜采用奇數(shù)齒，不等距，不等螺旋角,其優(yōu)點(diǎn)容屑空間大易注入冷卻液改善散熱性，不會(huì)重復(fù)切削，切削平穩(wěn)，提高加工效率（60%）提高刀具壽命。硬質(zhì)合金車刀幾何參數(shù)的選擇前角應(yīng)略小些。當(dāng)用硬質(zhì)合金車刀切削變形高溫合金時(shí)，可取γ0=5~10°；車削鑄造高溫合金，可取γ0=0~5°；后角應(yīng)較大。對一般的硬質(zhì)合金車刀，可取αo=8~15°；主偏角應(yīng)該盡可能小一些，在一般情況機(jī)床工藝系統(tǒng)剛性條件下,可取κr=45～75°；刀具磨損極限可取切削普通鋼材刀具的1/2~1/3.3、切削用量的選擇切削用量的選擇與切削不銹鋼基本相同，其中最主要的是切削速度。在切削高溫合金時(shí)，切削速度與刀具耐用度的關(guān)系具有明顯的峰性。切削速度過高或過低，刀具磨損均較迅速，經(jīng)過切削試驗(yàn)得到的最佳切削速度（V=30~50米/分）見表3.6—1。給進(jìn)量宜取中等偏小，但一般應(yīng)使f大于0。1毫米/轉(zhuǎn),精加工時(shí)，切削深度也不宜過小.表3.6—1車削高溫合金的最佳幾何參數(shù)及切削速度高溫合金刀具材料試驗(yàn)條件最佳切削速度（米/分）(鐵基）YF06YD15YS8γ0=10°,αo=10°，κr=45°,rε=0。5mm,br1=0.2mm，f=0.2mm/r,αp=2mm50（鎳基)YD15γ0=0°,αo=α'o=8°,κr=70°，κ’r=20°,rε=0。2mm，f=0。1mm/r,αp=0。5mm40YG81338。5YS2TYF0640（鈷基）YF06YS2Tγ0=0°，αo=α’o=10°,κr=45°,κ'r=45°，λs=0°，f=0。1mm/r，αp=0。25mm35YD15，YG81345YS845K24HRC45鎳基YF06γ0=—6°,αo=8°，br1=0。3mm，α’o=8°κr=30°，rε=0.8-.1。0mm，f=0。4mm/r，αp=1.2mm25注:GH或K后第一位數(shù)字表示分類號(hào):1和3分別表示固溶強(qiáng)化型鐵基和鎳基合金,2和4分別表示時(shí)效硬化型鐵基和鎳基合金，6表示鈷基合金。3。7、鈦合金的切削加工鈦合金在航空、航天工業(yè)中應(yīng)用最廣泛。常用的鈦基合金牌號(hào)是TC4、TC9，近年來研制的新型鈦合金Ti5563,具有更好的淬硬性和疲勞強(qiáng)度，更適合制作關(guān)鍵零件，比傳統(tǒng)的鈦合金更能加工，刀具壽命更短。3.7.1、鈦合金的難切削原因1）刀—屑接觸長度短。鈦合金的切屑在空氣中氧和氮的作用下，會(huì)形成硬脆的化合物，使切屑成短碎片狀，因而刀-屑接觸長度很短，切削力和切削熱集中在切削刃附近，刀具容易崩刃。2)導(dǎo)熱性差.鈦合金的導(dǎo)熱系數(shù)特別小,僅為45鋼的1/6~1/7，而且密度低，比熱小，刃區(qū)溫度極高，刀具磨損迅速.3）與刀具材料的化學(xué)親和力大。刀具的粘結(jié)與擴(kuò)散磨損嚴(yán)重。4）彈性模量小.約為45鋼的彈性模量的1/2，故后刀面處的工件彈性恢復(fù)大，摩擦嚴(yán)重。同時(shí)，工件也容易發(fā)生裝夾變形.5