改善切削加工性的方法

Question

如题所述

Answer 1

  改善工件材料的切削加工性通常可通过以下三种方法：   一、选择加工性好的存在状态    低碳钢以冷拔及热轧状态最好加工；中碳钢以部分秋花的珠光体组织最好加工；高碳钢则以完全球化的的退火状态加工性最好。   二、通过热处理改善加工性    如工具钢，一般经退火处理可降低硬度、强度，提高加工性。白口铸铁可以加热到950～1100℃，保温、退火，来提高加工性。    有的工件材料通过调质处理，提高硬度、强度，降低塑性来改善加工性。如车制不锈钢2Cr13螺纹时，由于硬度太低，塑性较大，光洁度不易提高，当经调质处理后，硬度达到HRC28时，塑性下降，光洁度可以改善，生产效率也相应提高。   还有一些工件材料，如氮化钢，为了减小工件以加工表面的残余应力，可采取去应力退火。   时效处理也是改善加工性的方法，如加工Cr20Ni80Ti3之前，先加热到1000℃保持8小时，然后在900～950℃温度下时效处理16小时，再在空气里冷却，这样处理后可以提高切削加工性    用热处理的方法改善加工性，要在工艺允许范围内进行，而且具体采用哪一种热处理规范，要跟据工厂的条件而定。    三、在工艺要求许可的范围内，选用加工性好的工件材料    如机床用的某些丝杠，可以选用易切钢。自动机、自动线生产中使用易切材料，对提高刀具耐用度及保证稳定生产有重要作用。这是由于易切钢中的金属夹杂物（如MnS）具有润滑与脆化的作用，可以降低切削力，克服粘刀现象，并使切屑容易折断。 随着切削加工技术和刀具材料的发展，工件材料的加工性也会发生变化。如电加工的出现，使一些原来认为难加工的材料，变得不难加工。“群钻”的发展，使碳素结构钢和合金结构钢钻孔的加工性差距变小了。    硬质合金的不断改进，新刀具材料的不断涌现，将使各种的加工性差距逐渐缩小。随着新的工件材料（如耐热材料、高强度材料、高硬材料、高纯材料）的出现，高精度、高光洁度加工以及自动化技术的发展，必然给工件材料的切削加工性带来新的矛盾，这就要求人们进一步的去认识它、分析和解决它

Answer 2

在切削加工中，通常出现的刀具磨损包括如下两种形态：（1）由于机械作用而出现的磨损，如崩刃或磨粒磨损等；（2）由于热及化学作用而出现的磨损，如粘结、扩散、腐蚀等磨损，以及由切削刃软化、溶融而产生的破断、热疲劳、热龟裂等。切削难加工材料时，在很短时间内即出现上述刀具磨损，这是由于被加工材料中存在较多促使刀具磨损的因素。例如，多数难加工材料均具有热传导率较低的特点，切削时产生的热量很难扩散，致使刀具刃尖温度很高，切削刃受热影响极为明显。这种影响的结果会使刀具材料中的粘结剂在高温下粘结强度下降，WC（碳化钨）等粒子易于分离出去，从而加速了刀具磨损。

另外，难加工材料中的成分和刀具材料中的某些成分在切削高温条件下产生反应，出现成分析出、脱落，或生成其他化合物，这将加速形成崩刃等刀具磨损现象。在切削高硬度、高韧性被加工材料时，切削刃的温度很高，也会出现与切削难加工材料时类似的刀具磨损。如切削高硬度钢时，与切削一般钢材相比，切削力更大，刀具刚性不足将会引起崩刃等现象，使刀具寿命不稳定，而且会缩短刀具寿命，尤其是加工生成短切屑的工件材料时，会在切削刃附近产生月牙洼磨损，往往在短时间内即出现刀具破损。在切削超耐热合金时，由于材料的高温硬度很高，切削时的应力大量集中在刃尖处，这将导致切削刃产生塑性变形；同时，由于加工硬化而引起的边界磨损也比较严重。

【难加工材料在切削加工中应注意的问题】

切削加工大致分为车削、铣削及以中心齿为主的切削（钻头、立铣刀的端面切削等），这些切削加工的切削热对刃尖的影响也各不相同。车削是一种连续切削，刃尖承受的切削力无明显变化，切削热连续作用于切削刃上；铣削则是一种间断切削，切削力是断续作用于刃尖，切削时将发生振动，刃尖所受的热影响，是切削时的加热和非切削时的冷却交替进行，总的受热量比车削时少。

铣削时的切削热是一种断续加热现象，刀齿在非切削时即被冷却，这将有利于刀具寿命的延长。日本理化研究所对车削和铣削的刀具寿命作了对比试验，铣削所用刀具为球头立铣刀，车削为一般车刀，两者在相同的被加工材料和切削条件（由于切削方式不同，切削深度、进给量、切削速度等只能做到大体一致）及同一环境条件下进行切削对比试验，结果表明，铣削加工对延长刀具寿命更为有利。利用带有中心刃（即切削速度=0m/min的部位）的钻头、球头立铣刀等刀具进行切削时，经常出现靠近中心刃处工具寿命低下的情况，但仍比车削加工时强。在切削难加工材料时，切削刃受热影响较大，常常会降低刀具寿命，切削方式如为铣削，则刀具寿命会相对长一些。但难加工材料不能自始至终全部采用铣削加工，中间总会有需要进行车削或钻削加工的时候，因此，应针对不同切削方式，采取相应的技术措施，提高加工效率。

Answer 3

在切削加工中，通常出现的刀具磨损包括如下两种形态：（1）由于机械作用而出现的磨损，如崩刃或磨粒磨损等；（2）由于热及化学作用而出现的磨损，如粘结、扩散、腐蚀等磨损，以及由切削刃软化、溶融而产生的破断、热疲劳、热龟裂等。切削难加工材料时，在很短时间内即出现上述刀具磨损，这是由于被加工材料中存在较多促使刀具磨损的因素。例如，多数难加工材料均具有热传导率较低的特点，切削时产生的热量很难扩散，致使刀具刃尖温度很高，切削刃受热影响极为明显。这种影响的结果会使刀具材料中的粘结剂在高温下粘结强度下降，WC（碳化钨）等粒子易于分离出去，从而加速了刀具磨损。

另外，难加工材料中的成分和刀具材料中的某些成分在切削高温条件下产生反应，出现成分析出、脱落，或生成其他化合物，这将加速形成崩刃等刀具磨损现象。在切削高硬度、高韧性被加工材料时，切削刃的温度很高，也会出现与切削难加工材料时类似的刀具磨损。如切削高硬度钢时，与切削一般钢材相比，切削力更大，刀具刚性不足将会引起崩刃等现象，使刀具寿命不稳定，而且会缩短刀具寿命，尤其是加工生成短切屑的工件材料时，会在切削刃附近产生月牙洼磨损，往往在短时间内即出现刀具破损。在切削超耐热合金时，由于材料的高温硬度很高，切削时的应力大量集中在刃尖处，这将导致切削刃产生塑性变形；同时，由于加工硬化而引起的边界磨损也比较严重。

【难加工材料在切削加工中应注意的问题】

切削加工大致分为车削、铣削及以中心齿为主的切削（钻头、立铣刀的端面切削等），这些切削加工的切削热对刃尖的影响也各不相同。车削是一种连续切削，刃尖承受的切削力无明显变化，切削热连续作用于切削刃上；铣削则是一种间断切削，切削力是断续作用于刃尖，切削时将发生振动，刃尖所受的热影响，是切削时的加热和非切削时的冷却交替进行，总的受热量比车削时少。

铣削时的切削热是一种断续加热现象，刀齿在非切削时即被冷却，这将有利于刀具寿命的延长。日本理化研究所对车削和铣削的刀具寿命作了对比试验，铣削所用刀具为球头立铣刀，车削为一般车刀，两者在相同的被加工材料和切削条件（由于切削方式不同，切削深度、进给量、切削速度等只能做到大体一致）及同一环境条件下进行切削对比试验，结果表明，铣削加工对延长刀具寿命更为有利。利用带有中心刃（即切削速度=0m/min的部位）的钻头、球头立铣刀等刀具进行切削时，经常出现靠近中心刃处工具寿命低下的情况，但仍比车削加工时强。在切削难加工材料时，切削刃受热影响较大，常常会降低刀具寿命，切削方式如为铣削，则刀具寿命会相对长一些。但难加工材料不能自始至终全部采用铣削加工，中间总会有需要进行车削或钻削加工的时候，因此，应针对不同切削方式，采取相应的技术措施，提高加工效率。

【切削难加工材料使用的刀具】

1、刀具材料

立方氮化硼CBN（Cubic BoronNitride）的高温硬度是现有刀具材料中最高的，最适合用于难加工材料的切削加工。新型涂层硬质合金是以超细晶粒合金作基体，选用高温硬度良好的涂层材料加以涂层处理，这种材料具有优异的耐磨性，也是可用于难加工材料切削的优良刀具材料之一。难加工材料中的钛、钛合金由于化学活性高，热传导率低，可选用金刚石刀具进行切削加工。CBN烧结体刀具适用于高硬度钢及铸铁等材料的切削加工，CBN成分含量越高，刀具寿命也越长，切削用量也可相应提高。据报道，目前已开发出不使用粘结剂的CBN烧结体。

金刚石烧结体刀具适用于铝合金、纯铜等材料的切削加工。金刚石刀具刃口锋利，热传导率高，刃尖滞留的热量较少，可将积屑瘤等粘附物的发生控制在最低限度之内。在切削纯钛和钛合金时，选用单晶金刚石刀具切削比较稳定，可延长刀具寿命。涂层硬质合金刀具几乎适用于各种难加工材料的切削加工，但涂层的性能（单一涂层和复合涂层）差异很大，想学UG编程可以在群565120797可以帮助你，因此，应根据不同的加工对象，选用适宜的涂层刀具材料。据报道，最近已开发出金刚石涂层硬质合金和DLC（Diamond Like Carbon）涂层硬质合金，使涂层刀具的应用范围进一步扩大，并已可用于高速切削加工领域。

2、刀具形状

在切削难加工材料时，刀具形状的最佳化可充分发挥刀具材料的性能。选择与难加工材料特点相适应的前角、后角、切入角等刀具几何形状和对刃尖进行适当处理，对提高切削精度和延长刀具寿命有很大的影响，因此，在刀具形状方面决不能掉以轻心。但是，随着高速铣削技术的推广应用，近来已逐渐采用小切深以减轻刀齿负荷，采用逆铣并提高进给速度，因此，对切削刃形状的设计思路也有所改变。对难加工材料进行钻削加工时，增大钻尖角，进行十字形修磨，是降低扭矩和切削热的有效途径，它可将切削与切削面的接触面积控制在最小范围之内，这对延长刀具寿命和提高切削条件十分有利。钻头在钻孔加工时，切削热极易滞留在切削刃附近，而且排屑也很困难，在切削难加工材料时，这些问题更为突出，必须给以足够的关注。

为了便于排屑，通常在钻头切削刃后侧设有冷却液喷出口，可供给充足的水溶性冷却液或雾状冷却剂等，使排屑变得更为顺畅，这种方式对切削刃的冷却效果也很理想。近年来，已开发出一些润滑性能良好的涂层物质，这些物质涂镀在钻头表面后，用其加工3～5D的浅孔时，可采用干式钻削方式。孔的精加工历来采用镗削方式，不过近来已逐渐由传统的连续切削方式改变为采用等高线切削这类间断切削方式，这种方式对提高排屑性能和延长工具寿命均更为有利。因此，这种间断切削用的镗削刀具设计出来后，立即被应用于汽车零件的CNC切削加工。在螺纹孔加工方面，目前也采用螺旋切削插补方式，切螺纹用的立铣刀已大量投放市场。如上所述，这种由原来连续切削向间断切削的转换，是随着对CNC切削理解的加深而进行的，这是一个渐进的过程。采用此种切削方式切削难加工材料时，可保持切削的平稳性，且有利于延长工具寿命。

Answer 4

切削加工性能
切削加工金属材料的难易程度称为切削加工性能。一般由工件切削后的表面粗糙度及刀具寿命等方面来衡量。影响切削加工性能的因素主要有工件的化学成分、金相组织、物理性能、力学性能等。铸铁比钢切削加工性能好，一般碳钢比高合金钢切削加工性能好。金属材料的切削加工性比较复杂，很难用一个指标来评定，通常用以下四个指标来综合评定：切削时的切削抗力、刀具的使用寿命、切削后的表面粗糙度及断屑情况。如果一种材料在切削时的切削抗力小，刀具寿命长，表面粗糙度值低，断屑性好，则表明该材料的切削加工性能好。另外，也可以根据材料的硬度和韧性做大致的判断。硬度在170~230HBW，并有足够脆性的金属材料，其切削加工性良好；硬度和韧性过低或过高，切削加工性均不理想。
中文名
切削加工性能
实质
切削加工金属材料的难易程度
硬度在
170~230HBW
有益元素
硫、磷、铅、钙、硒、碲、铋等
化学成分
有益元素
能改善切削加工性的元素主要有硫、磷、铅、钙、硒、碲、铋等。
硫是广泛使用的易切削添加剂，硫能与钢中的锰形成MnS，而MnS很脆并有润滑作用，是切削容易脆断，从而提高了切削加工性。硒、碲的化合物也是有利于切削的化合物。铅在钢中的溶解度极小，常以自由态存在于钢中，能降低切削抗力，易断屑，有润滑作用，但铅有毒。
有害成分
对切削加工性有害的夹杂物主要有：合金渗碳体，如
，
；合金碳化物，如
、WC、VC；氧化物，如Al
O
、SiO
；氮化物及金属间化合物等。这些夹杂物均在不同程度上提高了材料的硬度、强度和韧性以及高温强度和硬度，使材料的切削加工性显著下降。