难切削材料如何加工！与大家分享一下！

fketxgt · 发表于 2012-9-5 09:40:10

难切削材料如何加工？
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，K<41.8 W/m?k)的一项以上，都属于难切削材料。也可以用切削过程中的现象(切削力、切削热、刀具磨损与刀具耐用度、已加工表面质量和切屑控制等)来衡量。
2、影响材料切削加工性的因素：
　　①物理性能：
　　1)导热系数K：导热系数高的材料允许的Vc就高。如用硬质合金刀具切削以下材料的Vc：
　　碳钢K=48.2～50.2 W/m?k Vc=100～150 m/min
　　高温合金K=8.4～16.7 W/m?k Vc= 7～60 m/min
　　钛合金K=6.3～9.6 W/m?k Vc= 15～50 m/min
　　2)线膨胀系数α：影响材料的热胀冷缩程度而影响加工精度。
　　②化学成分：材料的化学成分和配比是影响材料的力学性能、物理性能、热处理性能、金相组织和材料的切削加工性的根本因素。如：
　　C：材料含碳量的增加，其硬度和强度增加。
　　Ni：Ni能提高材料的耐热性，但使材料的导热系数明显下降；当Ni>8%时，形成奥氏体钢，使加工硬化严重。
　　V：随着它的含量的增加，材料的磨削性能变差。
　　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。
　　Ti：钛是易于形成碳化物的元素，其加工性也差。
　　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：
　　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：
　　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
5、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。
6、高温合金的车削
　　由于高温合金中含有许多高熔点的合金元素Fe、Ti、Cr、Ni、V、W、Mo等，这元素与其它合金元素构成纯度高、组织致密的奥氏体合金。而具有的元素又与非金属元素C、B、N等构成硬度高、比重小、熔点高的金属与非金属的化台物。使其它的切削加工性变得很差。它的相对切削加工性只有45钢的5～20%。
　　①切削特点：1)切削力大：比切削一般钢材大2～3倍。2)切削温度高：比切45钢高50%。3)加工硬化严重：切削表面和已加工表面的硬度比基体高50-100%。4)刀具易磨损：易产生粘结、扩散、氧化、沟纹磨损。
　　②刀具材料：1)高速钢：应采用高钒、高碳、含铝高速钢。2)硬质合金：应采用细和超细颗粒的YG
　　⑨刀具几何参数：变形高温合金：γ0=10°，铸造高温合金：γ0=0°，一般不搭负倒棱。α0=10～15°，粗车λs =-10°，精车λs =0～3°，κr=45～75°。
　　④切削用量：1)高速钢刀具：Vc=3～8m/min。2)硬质合金刀具：Vc=10～60 m/min。变形高温合金：Vc=40～60m/min。铸造高温合金：Vc=7～10m/min。αp和f>0.1mm。
　　⑤切削液：同不锈钢。
　　⑥高温合金钻孔：应尽量采用硬质合金钻头或S型和浅孔钻；如用高速钢钻头时，加大2巾，修磨α0和b，Vc为3 m/min，f为0.2～0.3mm/r；钻头要锋利，磨钝标准为一般钢材的1/2～1/3，最好采用自动进给和不要在切削表而停留。
、钛合金的车削：
　　钛合金是近几十年发展起来的一种新金属，由于它的比强度(σb／ρ=1680／4.5=373，是45钢的4.5倍)高，热强度高(500℃长期工作)、抗腐蚀性好、低温性能优良，而用于航空航天、化工、医疗等。
　　①切削特点：1)切削温度高：在相同的切削条件下，比切45钢高1倍。2)亲和作用大，粘结严重，在高温时产生粘结现象。3)化学活性大：在高温切削条件下，它与空气中的O、N、H、C发生反应，生成TiO2、TiN、TiH等的硬皮层，给切削带来困难。
　　②刀具材料：1)高速钢：除普通高速钢外，最好选用高钒、高钴、含铝高速钢。2)硬质合金：YG8、YG6X、YG6A、813、643、YS27、YD15.3)PCD、PCBN天然金刚石。
　　③刀具几何参数：γ0=5～15°，α0≥15°。
　　④切削用量：1)高速钢刀具：Vc=8～12 m/min。2)硬质合金刀具：Vc=15～60 m/min。3)PCD、PCBN天然金刚石刀具：湿切Vc=200 m/min：干切Vc=100 m/min，αp>0.05mm，f>0.05mm/r。
　　⑤切削液：一股采用乳化液、极压乳化液。精加工时采用极压切削油。
　　⑥注意：车削细长轴(杆)时，应使用活顶尖和尼龙作跟刀架和中心架的爪托；铰孔时，应用蓖麻油60%＋煤油40%作切削液；攻丝时，适当加大底孔直径。
、冷硬铸铁的切削：
　　这类铸铁的表层发生白口化，硬度可达HRC60左右；单位切削力K c可达3000MPa，是切削45钢的1.5倍；切削力集中在刃口附近，加工有气孔、夹砂，切削时易损坏刀具；它的脆性大，切削时还会发生崩边、掉渣等现象。
　　①刀具材料：1)硬质合金：应选硬度和抗弯强度高的硬质合金。YS2、YS8、YS10、600、610、726。2)陶瓷：SG4、AT6、SM、FT80、FT85。3)PCBN：用于精车。
　　②刀具几何参数：1)硬质合金：γ0=0～-5°，α0=5～10°，κr≤45°(κr=45°)，λs =-5～一10°，γε=0.5～1 mm；
　　③切削用量：1)硬质合金刀具：粗加工Vc=7～10m/min，αp=5～10mm，f=0.5～1.5mm/r。精加工：Vc=15～20m/min，αp=0.5～2mm，f=0.3～O.5mm/r。2)陶瓷刀具：Vc=40～50m/min，αp=0.5～2mm，f=0.3～0.6mm/r。3)PCBN刀具：Vc=60～70m/min，αp=0.5～2mm，f=0.1～0.3mm/r。
9、热喷涂(焊)材料的车削：
　　热喷涂材料大多是多组元高强合金，经高温、高速喷射到工件表面上，使工件表层的硬度、耐蚀性、耐磨性和耐热性大幅度提高，而得到广泛的应用。铜基、铁基粉末喷涂层的硬度，较易切削。钴基、镍基粉末喷涂层的硬度>HRC50，难切削。钴包WC、镍包WC、镍包Al2O3喷涂层的硬度>HRC65，最难切削。
　　①刀具材料：
　　1)硬质合金：硬度>HRC45，采用YG、YW硬质合金；硬度，采用600、610、726、767、YD05、YC12、YS2、YS8：硬度>HRC65，采用YG3X、YD05、YC09、YC12、YS8、600、610。
　　2)陶瓷刀具：PCBN
　　②刀具几何参数：γ0=0～-5°，α0=8～12°，κr≤45°。
　　③切削用量：硬质合金Vc=6～40m/min；陶瓷刀具Vc=18～80m/min；PCBN刀具：Vc=24～160m/min。αp=0.15～0.6mm；f=0.1～1mm/r。
10、软橡胶的切削：
　　软橡胶的硬度(邵尔A型30～35)和强度(σb 20～25 MPa)极低，导热性极差(0.14W/m?k)、塑性极高(δ=500～700)、弹性模量极小(2～4 MPa)。由于上述性能，它具有很好的弹性、柔顺性和易变性，因此很难对它进行切削加工。
　　①刀具材料：高速钢、YG类硬质合金。
　　②刀具几何参数： γ0=45～55°， α0=10～15°，β0=20～30°；刮削时，γ0=0°，α0=70°，还用割刀(β0=5～10°)，套料刀。
　　③切削用量：Vc≤100 m/min。αp=2～5mm；f=0.5～0.7 mm/r。
　　④切削液：用不含油的水溶液。
11、砂轮的车削：
　　一般刚玉类磨料的硬度为1800～2450HV，碳化硅磨料的硬度为3100～3400HV，采用PCD和PCBN刀具来车削这两种磨料的砂轮，如同用刀切豆腐一样容易。
　　①为了防止砂轮在车削时崩边，采用圆形刀片的机夹刀具。
　　②刀具几何参数：圆形刀片γ0=-8～-10°，α0=8～10°。
　　③切削用量：Vc=30～50m/min。αp=4～5mm；f=1～1.5 mm/r。
12、硬质合金的车削：
　　硬质合金的硬度高(HRA85～92.5、HV1300～1650、HRC67～81)、脆性大(σb 900～2500 MPa)。以前只能采用磨削和电加工来进行加工。由于PCD、PCBN超硬刀具的出现，给车削加工提供了条件。
　　①刀具材料：PCD、PCBN。②刀具几何参数：γ0=0～-5°，α0=6～8°，κr≤30～45°。
　　③切削用量：Vc=20～35m/min，αp=0.1～1.5mm，f=0.05～0.15 mm/r。
　　④注意：防止崩边：用煤油作切削液。
13、硬质合金的车削：
　　硬质合金的硬度高(HRA85～92.5、HV1300～1650、HRC67～81)、脆性大(σb 900～2500 MPa)。以前只能采用磨削和电加工来进行加工。由于PCD、PCBN超硬刀具的出现，给车削加工提供了条件。
　　①刀具材料：PCD、PCBN。②刀具几何参数：γ0=0～-5°，α0=6～8°，κr≤30～45°。
　　③切削用量：Vc=20～35m/min，αp=0.1～1.5mm，f=0.05～0.15 mm/r。
　　④注意：防止崩边：用煤油作切削液。
14、复合材料的车削：
　　复合材料是由两种以上不同物理、化学、力学性能的物质人工制成的多相组成的固体材料。如玻璃钢就是典型的复合材料。复合材料的种类有玻璃纤维增强复合材料(GFRP)、碳纤维增强复合材料(CFRP)、芳纶纤维增强复合材料(KFRP)、硼纤维增强复合材料，统称为树脂基纤维增强复合材料(FRP)。它只有很高的比强度和比刚度(比金属高3～8倍)，而且抗疲劳性、减震性、断裂安全性好，而广泛应用于航天、航空、化工等行业。复合材料在切削加工时，由于材料的导热系数很低(小于一般钢的1/16)，造成切削温度高，易产生变质和软化，纤维和树脂性能相差很大，表面粗糙度难以达到，且刀具磨损严重，大多数情况下不能使用切削液。
　　①刀具材料：高速钢和涂层高速钢、YG类硬质合金。为了几十到几百倍提高刀具耐用度，应选PCD、PCBN刀具。
　　②刀具几何参数：一般情况下γ0=-10～-15°，α0=10～12°，γε=1～3mm，车螺纹时为防止崩牙γt=-15～-25°。
　　③切削用量：高速钢刀具Vc=1O～15 m/min；硬质合金刀具Vc=40～80m/min；PCD、PCBN刀具Vc=80～120m/min，f=0.2～0.5 mm/r，αp无特殊要求。
④注意：为防止分层、撕裂，应采用防护措施(支承防护扳、减少刀具主偏角和进给量和在切入切出处先倒角等)。

fketxgt · 发表于 2012-9-5 09:41:02

与各位共同学习。共同提高！

把刀用好 · 发表于 2012-9-5 10:26:54

建议今后发这些技术贴时，注明下出品年代。因为现代刀具技术的发展速度远远超过了我朝教科资料等的更新速度。

坏_脾气 · 发表于 2012-9-5 10:27:02

{:soso_e147:}

waiwai0809 · 发表于 2012-9-5 11:14:38

虽然用不上还是了解一下

zhouyingxin · 发表于 2012-9-5 11:20:09

记下了。{:soso_e179:}

Happy.Jin · 发表于 2012-9-5 12:28:26

对于搞机械加工来说是比较好的一个帖子。

dadi0013 · 发表于 2012-9-9 23:03:36

多谢分享

tsms123 · 发表于 2012-9-9 23:36:44

记下了多谢分享

人生就像杯茶 · 发表于 2012-9-10 09:49:28

来学习了

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