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材料切削加工性分析与提高方法

时间:2026-01-23 理论教育 凌薇 版权反馈
【摘要】:工件材料的切削加工性是指对某种材料进行切削加工的难易程度。良好的切削加工性一般包括以下内容。特别是材料的高温硬度值越高,切削加工性越差,刀具磨损越严重。成分相同的材料,若其金相组织不同,其切削加工性也不同。金相组织的形状和大小也影响加工性。图4-58钢的各金相组织的vc-T关系4)改善工件材料切削加工性的途径调整材料的化学成分。热处理改变金相组织。

1)工件材料切削加工性的含义

工件材料的切削加工性是个相对的概念,由于不同加工情况和不同的加工要求,其难易程度的衡量指标也不同。工件材料的切削加工性是指对某种材料进行切削加工的难易程度。良好的切削加工性一般包括以下内容。

(1)在相同的切削条件下刀具有较高的使用寿命;或在一定的刀具使用寿命下,能够采用较高的切削速度。

(2)相同切削条件下,切削力或切削功率小,切削温度低。

(3)容易获得良好的表面加工质量。

(4)容易控制切屑的形状或容易断屑。

2)工件材料的切削加工性衡量指标

衡量工件材料的切削加工性的指标包括以下内容。

(1)刀具使用寿命:在相同切削条件下,刀具使用寿命高,切削加工性好。

(2)切削力和切削温度:在相同切削条件下,切削力大或切削温度高,则切削加工性差。机床动力不足时,常用此指标。

(3)加工表面质量:易获得好的加工表面质量,则切削加工性好。精加工时常用此指标。

(4)断屑性能:在相同切削条件下,以所形成的切屑是否便于清除作为一项指标。对于自动机床、数控机床和自动化程度较高的生产线上常用此指标。

3)影响工件材料切削加工性的因素

(1)材料的物理力学性能的影响。(https://www.xing528.com)

①材料的硬度和强度越高,切削力就越大,切削温度也越高,所以切削加工性也越差。特别是材料的高温硬度值越高,切削加工性越差,刀具磨损越严重。

②材料的塑性(以延长率d表示)越大,材料切削加工性也越差。但是,当加工塑性太低的材料时,切屑与前刀面接触长度过短,切削力和切削热都集中在切削刃附近,加剧了切削刃的磨损,也会使切削加工性变坏。

③材料韧性高,切削力和切削温度也高,且不易断屑,切削加工性差。

④材料的导热率越大,由切屑、工件散出的热量就越多,越有利于降低切削区的温度,切削加工性越好。

(2)材料化学成分的影响。材料的化学成分是通过材料的物理力学性能的影响,进而影响切削加工性的。各元素对结构钢切削加工性的影响如图4-57所示。

图示

图4-57 各元素对结构钢切削加工性的影响

+—切削加工性改善;-—切削加工性变坏。

(3)材料金相组织的影响。成分相同的材料,若其金相组织不同,其切削加工性也不同。钢中各种金相组织的切削速度与刀具使用寿命关系曲线(vc-T),如图4-58所示。金相组织的形状和大小也影响加工性。如珠光体有球状、片状和针状之分。球状硬度较低,易加工,切削加工性好;而针状硬度大,不易加工,即切削加工性差。

图示

图4-58 钢的各金相组织的vc-T关系

4)改善工件材料切削加工性的途径

(1)调整材料的化学成分。在不影响材料使用性能的前提下,可在钢中适当添加一种或几种可以明显改进材料切削加工性的化学元素,如S、Pb、Ca、P等,获得易切钢,取得切削力小、易断屑、刀具使用寿命长、加工表面质量好等良好的切削加工性。

(2)热处理改变金相组织。生产中常对工件材料进行预先热处理,通过改变工件材料的硬度和塑性等措施来改善切削加工性。例如,低碳钢经正火处理或冷拔处理,使塑性减少,硬度略有提高,从而改善切削加工性;高碳钢通过球化退火使硬度降低,有利于切削加工。

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