工件材料的切削加工性及改善

1、12u1. 1. 衡量材料可加工性的指標(biāo)；衡量材料可加工性的指標(biāo)；u2. 2. 改善材料切削加工性的途徑。改善材料切削加工性的途徑。u1. 1. 衡量材料可加工性的指標(biāo)；衡量材料可加工性的指標(biāo)；u2. 2. 改善材料切削加工性的途徑。改善材料切削加工性的途徑。u1. 1. 掌握改善材料切削加工性的途徑。掌握改善材料切削加工性的途徑。3工件材料的切削加工性工件材料的切削加工性是指在一定切削條件下，工件材料是指在一定切削條件下，工件材料切削加工的切削加工的難易程度難易程度。這種難易程度是相對的，是相對于。這種難易程度是相對的，是相對于某種工件材料而言，而且隨著加工方式、加工性質(zhì)和具體某種工件材料而

2、言，而且隨著加工方式、加工性質(zhì)和具體加工條件的不同而不同。加工條件的不同而不同。比如：純鐵的粗加工可算容易，但精加工時(shí)表面粗糙度很比如：純鐵的粗加工可算容易，但精加工時(shí)表面粗糙度很難達(dá)到要求；不銹鋼在普通機(jī)床上加工問題不大，但是自難達(dá)到要求；不銹鋼在普通機(jī)床上加工問題不大，但是自動(dòng)化生產(chǎn)時(shí)因切屑會使生產(chǎn)中斷等等。顯然，上述各種情動(dòng)化生產(chǎn)時(shí)因切屑會使生產(chǎn)中斷等等。顯然，上述各種情況下的切削加工性是不同的，其相應(yīng)的衡量指標(biāo)也各不相況下的切削加工性是不同的，其相應(yīng)的衡量指標(biāo)也各不相同。同。4 衡量切削加工性的指標(biāo)衡量切削加工性的指標(biāo)1.以刀具耐用度衡量或一定耐用度下的切削速度衡量切削加以刀具耐用度衡

3、量或一定耐用度下的切削速度衡量切削加工性工性 在相同的切削條件下，刀具耐用度高，工件材料的切在相同的切削條件下，刀具耐用度高，工件材料的切削加工性好。削加工性好。 在刀具耐用度在刀具耐用度T相同的前提下，切削某種材料允許的相同的前提下，切削某種材料允許的切削速度切削速度VT高，切削加工性好；反之高，切削加工性好；反之VT小，切削加工性差。小，切削加工性差。5 如取刀具耐用度如取刀具耐用度T=60min，則，則VT可寫作可寫作V60。在。在生產(chǎn)實(shí)踐中，通常采用相對加工性生產(chǎn)實(shí)踐中，通常采用相對加工性Kv來衡量材料來衡量材料的切削加工性。即：以強(qiáng)度為的切削加工性。即：以強(qiáng)度為b0.598GPa的的

4、45鋼的鋼的V60作基準(zhǔn)，記作（作基準(zhǔn)，記作（V60） j，其它被切削材，其它被切削材料的料的V60與之相比的數(shù)值，稱為相對加工性，記與之相比的數(shù)值，稱為相對加工性，記作作Kv： Kv愈大，加工性愈好。反之愈大，加工性愈好。反之Kv越小，切削加工越小，切削加工性約差。常用材料的相對加工性分為性約差。常用材料的相對加工性分為8級，如表級，如表1.8所示。所示。j)(6060VVKv6加工性等級加工性等級名稱及種類名稱及種類相對加工性相對加工性系數(shù)系數(shù)Kv代表性工件材料代表性工件材料1很容易切削很容易切削材料材料一般有色金一般有色金屬屬3.0銅合金、鋁合金、鋅合金銅合金、鋁合金、鋅合金2易切削材料

5、易切削材料易切削鋼易切削鋼2.53.0退火退火15Cr鋼（鋼（b380450MPa）Y12鋼（鋼（b400500MPa）3較易切削鋼較易切削鋼1.62.5正火正火30鋼（鋼（450560MPa）4普通材料普通材料一般鋼及鑄一般鋼及鑄鐵鐵1.01.645鋼、灰鑄鐵、結(jié)構(gòu)鋼鋼、灰鑄鐵、結(jié)構(gòu)鋼5稍難切削材稍難切削材料料0.651.0調(diào)質(zhì)調(diào)質(zhì)2Cr13鋼（鋼（b850MPa）85熱軋鋼（熱軋鋼（b900MPa）6難切削材料難切削材料較難切削材較難切削材料料0.50.65調(diào)質(zhì)調(diào)質(zhì)45Cr7難切削材料難切削材料0.150.550CrV調(diào)質(zhì)；調(diào)質(zhì)；1Cr18Ni9Ti未淬火；未淬火；工業(yè)純鐵；某些鈦合金工業(yè)

6、純鐵；某些鈦合金8很難切削材很難切削材料料0.15某些鈦合金；鑄造鎳基高溫合金；某些鈦合金；鑄造鎳基高溫合金；Mn13高錳鋼高錳鋼表表1.8 工件材料相對加工性分級工件材料相對加工性分級73.以切削力和切削溫度衡量切削加工性以切削力和切削溫度衡量切削加工性 在相同的切削條件下，切削力大或切削溫度高，則切在相同的切削條件下，切削力大或切削溫度高，則切削加工性差。機(jī)床動(dòng)力不足時(shí)，常用此指標(biāo)。削加工性差。機(jī)床動(dòng)力不足時(shí)，常用此指標(biāo)。4.以加工表面質(zhì)量衡量切削加工性以加工表面質(zhì)量衡量切削加工性 易獲得好的加工表面質(zhì)量，則切削加工性好，精加工易獲得好的加工表面質(zhì)量，則切削加工性好，精加工時(shí)常用此指標(biāo)。時(shí)

7、常用此指標(biāo)。5.以斷屑性能衡量切削加工性以斷屑性能衡量切削加工性 在自動(dòng)機(jī)床、組合機(jī)床及自動(dòng)生產(chǎn)線上，或者對斷屑在自動(dòng)機(jī)床、組合機(jī)床及自動(dòng)生產(chǎn)線上，或者對斷屑性能有很高要求的工序（如深鉆削、盲孔鏜削）常用該性能有很高要求的工序（如深鉆削、盲孔鏜削）常用該指標(biāo)。指標(biāo)。8 衡量切削加工性的指標(biāo)衡量切削加工性的指標(biāo)以刀具耐用度以刀具耐用度T T或一定壽命下的切削速度或一定壽命下的切削速度V VT T衡量加工性衡量加工性 以切削力或切削溫度衡量切削加工性以切削力或切削溫度衡量切削加工性 以已加工表面質(zhì)量衡量切削加工性以已加工表面質(zhì)量衡量切削加工性 以切屑控制或斷屑的難易衡量切削加工性以切屑控制或斷屑的

8、難易衡量切削加工性 9 改善切削加工性的途徑：改善切削加工性的途徑：通過熱處理改變材料的組織和機(jī)械性能通過熱處理改變材料的組織和機(jī)械性能 高碳鋼和工具鋼高碳鋼和工具鋼 球化退火球化退火 熱軋狀態(tài)的中碳鋼熱軋狀態(tài)的中碳鋼 正火正火 低碳鋼低碳鋼 冷拔或正火冷拔或正火 調(diào)整材料的化學(xué)成分調(diào)整材料的化學(xué)成分 在鋼中適當(dāng)添加一些元素，如硫、鈣、鉛等，使在鋼中適當(dāng)添加一些元素，如硫、鈣、鉛等，使鋼的切削加工性得到顯著改善，這樣的鋼叫鋼的切削加工性得到顯著改善，這樣的鋼叫“易易切鋼切鋼”。 1011u1. 1. 刀具材料的選擇；刀具材料的選擇；u2. 2. 刀具幾何參數(shù)的選擇。刀具幾何參數(shù)的選擇。u刀具幾

9、何參數(shù)的選擇。刀具幾何參數(shù)的選擇。u掌握刀具幾何參數(shù)的選擇。掌握刀具幾何參數(shù)的選擇。 12 選擇依據(jù)：選擇依據(jù)： 工件材料工件材料 刀具形狀和類型刀具形狀和類型 加工要求加工要求13前角前角0基面投影線基面投影線前刀面投影前刀面投影線線 在正交平面內(nèi)測量，前在正交平面內(nèi)測量，前刀面與基面之間的夾角刀面與基面之間的夾角。1)前角前角0 0c141.1.前角前角O （1 1）功用）功用O 刀刃鋒利刀刃鋒利，切屑變形，切屑變形切削力和切削功率切削力和切削功率刀刃和刀尖強(qiáng)度刀刃和刀尖強(qiáng)度，散熱體積，散熱體積刀具壽命刀具壽命02Pr01影響切削刃鋒利程度和強(qiáng)度影響切削刃鋒利程度和強(qiáng)度15（2 2）選擇）

10、選擇取決于：取決于：工件材料、刀具材料工件材料、刀具材料及加工要求。及加工要求。工件材料強(qiáng)度、硬度較低時(shí)，應(yīng)取較大前角，反之應(yīng)取較工件材料強(qiáng)度、硬度較低時(shí)，應(yīng)取較大前角，反之應(yīng)取較小的前角。加工塑性材料時(shí)，應(yīng)取較大前角，加工脆性材料小的前角。加工塑性材料時(shí)，應(yīng)取較大前角，加工脆性材料時(shí)，應(yīng)取較小的前角。時(shí)，應(yīng)取較小的前角。刀具材料韌性好（高速鋼），取較大前角，反之（硬質(zhì)合刀具材料韌性好（高速鋼），取較大前角，反之（硬質(zhì)合金）取較小前角。金）取較小前角。粗加工時(shí)，取較小前角，精加工時(shí)，取較大前角粗加工時(shí)，取較小前角，精加工時(shí)，取較大前角。 1.1.前角前角O 影響切削刃鋒利程度和強(qiáng)度影響切削刃鋒

11、利程度和強(qiáng)度161、強(qiáng)度和韌性大的、強(qiáng)度和韌性大的刀具材料刀具材料選擇大的還是小的前角，而脆性選擇大的還是小的前角，而脆性大的刀具又如何選擇？大的刀具又如何選擇？2、加工塑性材料加工塑性材料時(shí)，一般選擇大的還是小的前角。時(shí)，一般選擇大的還是小的前角。 3、加工脆性材料時(shí)，刀具前角相對塑性材料如何選擇？、加工脆性材料時(shí)，刀具前角相對塑性材料如何選擇？4、粗加工和精加工時(shí)刀具的前角有何區(qū)別？、粗加工和精加工時(shí)刀具的前角有何區(qū)別？問題？問題？17 強(qiáng)度和韌性大的刀具材料可以選擇大的前角，強(qiáng)度和韌性大的刀具材料可以選擇大的前角，而脆性大的刀具甚至取負(fù)的前角。而脆性大的刀具甚至取負(fù)的前角。 加工鋼件等加

12、工鋼件等塑性材料塑性材料時(shí)，一般采用選擇時(shí)，一般采用選擇大大的的前角。前角。 加工加工脆性材料脆性材料時(shí)，因此刀具前角相對塑性材時(shí)，因此刀具前角相對塑性材料取得料取得小些或取負(fù)值小些或取負(fù)值，以提高刀刃的強(qiáng)度。，以提高刀刃的強(qiáng)度。 粗加工粗加工時(shí)，一般取較時(shí)，一般取較小小的前角；的前角； 精加工精加工時(shí)，宜取較時(shí)，宜取較大大的前角，以減小工件變的前角，以減小工件變形與表面粗糙度；形與表面粗糙度；解答解答18切削平面投影線切削平面投影線減小后刀面與已加工表面減小后刀面與已加工表面之間的摩擦之間的摩擦; 它和前角一它和前角一樣影響刃口的強(qiáng)度和鋒利樣影響刃口的強(qiáng)度和鋒利程度。程度。主后刀面投影線主后

13、刀面投影線作用：作用：后角后角0 在正交平面內(nèi)測量，在正交平面內(nèi)測量，主后刀面與切削平面之主后刀面與切削平面之間的夾角間的夾角。2) 后角后角0 0c192.2.后角后角o （1 1）功用）功用o 后刀面與工件的摩擦后刀面與工件的摩擦后刀面的磨損率后刀面的磨損率（2 2）選擇）選擇取決于：加工要求、工件材料及工取決于：加工要求、工件材料及工藝系統(tǒng)剛度。藝系統(tǒng)剛度。切削厚度越大、切削力越大，后角取較小值；切削厚度越大、切削力越大，后角取較小值；粗加工或工件材料較硬，后角取較小值；粗加工或工件材料較硬，后角取較小值；工件材料越軟、塑性越大，后角越大；工件材料越軟、塑性越大，后角越大；工藝系統(tǒng)剛度較

14、差時(shí)，適當(dāng)減小后角；工藝系統(tǒng)剛度較差時(shí)，適當(dāng)減小后角； 減小后刀面與工件表面間的摩擦。減小后刀面與工件表面間的摩擦。20問題？問題？1、工件材料、工件材料強(qiáng)度或硬度較高強(qiáng)度或硬度較高時(shí)，一般采時(shí)，一般采用較小還是較大的后角？用較小還是較大的后角？2、對于、對于塑性較大塑性較大材料，一般取較小還是材料，一般取較小還是較大的后角？較大的后角？ 21解答解答1、工件材料強(qiáng)度或、工件材料強(qiáng)度或硬度較高硬度較高時(shí)，為加強(qiáng)切時(shí)，為加強(qiáng)切削刃，一般采用削刃，一般采用較小后角較小后角。2、對于、對于塑性較大塑性較大材料，已加工表面易產(chǎn)生材料，已加工表面易產(chǎn)生加工硬化時(shí)，后刀面摩擦對刀具磨損和加工硬化時(shí)，后刀面

15、摩擦對刀具磨損和加工表面質(zhì)量影響較大時(shí)，一般取加工表面質(zhì)量影響較大時(shí)，一般取較大較大后角。后角。223.3.主偏角主偏角r r（1 1）功用）功用 r r 刀刃強(qiáng)度刀刃強(qiáng)度背向力背向力F Fp p，散熱條件，散熱條件刀具壽命刀具壽命，工件易變形，工件易變形kr2Krkr1FpFf表面粗糙度表面粗糙度影響刀具壽命、已加工表面粗糙度影響刀具壽命、已加工表面粗糙度及切削分力大小和比例。及切削分力大小和比例。23（2 2）選擇）選擇工藝系統(tǒng)剛性較好時(shí)，主偏角取較小值；當(dāng)工藝系統(tǒng)工藝系統(tǒng)剛性較好時(shí)，主偏角取較小值；當(dāng)工藝系統(tǒng)剛性較差（如車細(xì)長軸）或強(qiáng)力切削時(shí)，一般取較大剛性較差（如車細(xì)長軸）或強(qiáng)力切削時(shí)

16、，一般取較大值值，以減小背向力以減小背向力FpFp，從而降低工藝系統(tǒng)的彈性變形，從而降低工藝系統(tǒng)的彈性變形和振動(dòng)。和振動(dòng)。粗加工時(shí)，主偏角取較大值，以利于減振；粗加工時(shí)，主偏角取較大值，以利于減振； 精加工時(shí)，主偏角取較小值，以減小表面粗糙度；精加工時(shí)，主偏角取較小值，以減小表面粗糙度；3.3.主偏角主偏角r r影響刀具壽命、已加工表面粗糙度影響刀具壽命、已加工表面粗糙度及切削分力大小和比例。及切削分力大小和比例。244.4.副偏角副偏角r r （1 1）功用）功用 r r 表面粗糙度表面粗糙度殘留面積高度殘留面積高度用以減小副切削刃與已加工表面的摩擦。用以減小副切削刃與已加工表面的摩擦。摩擦

17、摩擦易振動(dòng)易振動(dòng)25（2 2）選擇）選擇副偏角大小取決于表面粗糙度（副偏角大小取決于表面粗糙度（5 51515) )，粗加工，粗加工時(shí)取大值，精加工取小值。時(shí)取大值，精加工取小值。4.4.副偏角副偏角r r 、工藝系統(tǒng)剛性好時(shí)，加工高強(qiáng)度高硬度材料，一般、工藝系統(tǒng)剛性好時(shí)，加工高強(qiáng)度高硬度材料，一般r5o10o；加工外圓及端面，能中間切入，；加工外圓及端面，能中間切入，r45o。、工藝系統(tǒng)剛度較差時(shí)，粗加工、強(qiáng)力切削時(shí)，、工藝系統(tǒng)剛度較差時(shí)，粗加工、強(qiáng)力切削時(shí)，r10o15o；車臺階軸、細(xì)長軸、薄壁件，；車臺階軸、細(xì)長軸、薄壁件，r5o10o。、切斷切槽，、切斷切槽，r1o2o。副偏角的選擇原

18、則副偏角的選擇原則是：在不影響摩擦和振動(dòng)的條件下，是：在不影響摩擦和振動(dòng)的條件下，應(yīng)選取較小的副偏角。應(yīng)選取較小的副偏角。265.刃傾角刃傾角s切削平面內(nèi)測量，是主切削刃與基面的夾角。當(dāng)?shù)都馐乔邢魅凶罡唿c(diǎn)時(shí),s定為正值；反之位負(fù)。q s影響刀尖強(qiáng)度和切屑流動(dòng)方向。粗加工時(shí)為增強(qiáng)刀尖強(qiáng)度，s常取負(fù)值；精加工時(shí)為防止切屑劃傷已加工表面，s常取正值或零。275.5.刃傾角刃傾角s s （1 1）功用）功用（2 2）選擇）選擇主要影響刀頭的強(qiáng)度、切削分主要影響刀頭的強(qiáng)度、切削分力和切屑的流動(dòng)方向。力和切屑的流動(dòng)方向。加工一般鋼料和鑄鐵，無沖擊時(shí)：加工一般鋼料和鑄鐵，無沖擊時(shí)： 粗車粗車s s 0 05 5，精車，精車s s 0 0+5+5； 有沖擊時(shí)：有沖擊時(shí)：s s 5 51515； 特別大時(shí)：特別大時(shí)：s s 30304545。切削加工高強(qiáng)度鋼、冷硬鋼時(shí)：切削加工高強(qiáng)度鋼、冷硬鋼時(shí)： s s 30304545。28刃傾角對切屑流出方向的影響刃傾角對切屑流出方向的影響刃傾角對刀尖強(qiáng)度的影響刃傾角對刀尖強(qiáng)度的影響296.6.其它幾何參數(shù)的選擇其它幾何參數(shù)的選擇負(fù)倒棱及其參數(shù)的選擇負(fù)倒棱及其參數(shù)的選擇過渡刃及其參數(shù)的選擇過