最新难加工材料的加工特性.ppt

1.高强度、超高强度钢高强度、超高强度钢2.高锰钢高锰钢3.冷硬铸铁和淬硬钢冷硬铸铁和淬硬钢4.纯金属纯金属5.不锈钢和高温合金不锈钢和高温合金6.钛合金钛合金难加工材料的切削加工性难加工材料的切削加工性长握磷巩群效企戏藐柱稻梆焚秉守丹句它罕冤海松赎柳滩媚植碎镑攫鸥芒难加工材料的加工特性难加工材料的加工特性      高强度钢、超高强度钢的半精加工、精加工和部分粗加工常在调质状态下进行调质（淬火、中温回火）后的金相组织为索氏体或托氏体，硬度高达HRC35~55一般，σs>1GPa或σb>1.1Gpa的结构钢,称为高强度钢；σs>1.2GPa或 σb>1.51Gpa的结构钢称为超高强度钢与普通碳素结构钢相比，高强度钢、超高强度钢的强度高（比45钢高出1倍或1倍以上），导热系数偏低，故切削力大（为加工45钢的1.2~1.3倍）,切削温度高(比45钢高出100~200℃),刀具磨损快,使用寿命短,断屑亦稍难              必须采用耐磨性强的刀具材料按粗加工、半精加工、精加工的要求，应分别采用不同牌号的YT（P）类硬质合金，最好是添加钽、铌的牌号高速精加工时，应采用高TiC含量并添加工钽铌的YT类合金、TiC基和Ti（C，N）基硬质合金，涂层硬质合金和复合Al2O3陶瓷等。

刀具前角应较小在工艺系统刚性允许的情况下，应采用较小的主偏角和较大的刀尖圆弧半径切削用量，尤其是切削速度，应比加工中碳正火钢时适当降低尽量采用切削液与断屑措施以改善切削条件1.1 高强度、超高强度钢（如高强度、超高强度钢（如38CrNi3MoVA、、35CrMnSiA））歼弃缓荚苛瑚糊侍我球刊把西钢刑弊蒜橡俺赐僧鞭锡淬伊睦避怜师纺茬枉难加工材料的加工特性难加工材料的加工特性 其典型牌号有Mn13、40Mn18Cr3、50Mn18Cr4等经水韧处理，金相组织为均匀的奥氏体其原始硬度不高，但其塑性和韧性特别高（分别为45钢的4倍和8倍），加工硬化特别严重加工硬化后，高达HB500左右切削过程中，工件表面上还会形成高硬度的氧化层（Mn2O3）它的导热系数很小，约为45钢的1/4因此，切削温度很高，切削力约比加工45钢时大60%高锰钢比高强度钢更难加工               应选用硬度高、有一定韧性、导热系数较大、高温性能好的刀具材料粗加工时，可采用YG类、YH类或YW类硬质合金；精加工时，可采用YT14、YG6X等合金实践表明，用复合氧化铝陶瓷高速精车高锰钢，效果很好从提高切削刃强度和散热条件出发，前角应选小值。

但为便切屑变形不致过大，前角又不宜过小前角γ=-5°~5°后角α=8°~12°)切削速度应较低，一般为Vc=20~40m/min；只有用复合氧化铝陶瓷精车时，可以采用高于100m/min的切削速度进给量和切削深度均不能过小，以免切削刃或刀尖在上一道工序形成的硬化层中划过而加速刀具的磨损1.2 高锰钢高锰钢歼拐奉轮垃苟绰完行烫浙纽很氟扮荔廓惊握模御憎砍苯计浦焙重幢徽尚妻难加工材料的加工特性难加工材料的加工特性 冷硬铸铁的硬度极高，是其难加工的主要原因它的塑性极低，刀-屑接触长度很小，切削力和切削热都集中在切削刃附近，因而切削刃很容易崩损             加工冷硬铸铁应选用硬度、强度都好的刀具材料，一般均采用细晶粒或超细晶粒的YG类和YH类硬质合金经实践，K313加工冷硬铸铁比较好，直径φ68的转速可达600~700rpm）实践表明，用复合氧化铝或氮化硅陶瓷对冷硬铸铁进行精加工、半精加工非常有效，刀具使用寿命和生产率比之硬质合金有显著提高为了提高切削刃和刀尖的强度，一般取γ0=0~-4°，α0=4~6°，λS=0~-5°，主偏角Kr适当减小，刀尖圆弧半径re适当加大。

             淬硬钢的组织为回火马氏体，硬度达HRC60以上，塑性和导热系数都很低其加工性及刀具材料、刀具几何参数的选择基本上与加工冷硬铸铁相同对其精加工，可采用CBN刀具 1.3 冷硬铸铁和淬硬钢冷硬铸铁和淬硬钢塘癣宗备邹啤宪失若哨凤噎甸自胡琅抗弗劲歼烤抢帖邢牡皱寅皿免佣适驻难加工材料的加工特性难加工材料的加工特性 常用的纯金属如紫铜、纯铝、纯铁等，其硬度、强度都较低，导热系数大，对切削加工有利；但其塑性很高，切削变形大，刀—屑接触长度大并容易发生冷焊，生成积屑瘤，不容易获得好的已加工表面质量，断屑困难此外，它们的线膨胀系数大，精加工时不易控制工件的加工精度                加工纯金属，可以用高速钢刀具，也可以用硬质合金刀具YG或YW类硬质合金可用于加工紫铜、纯铝，YT或YW类硬质合金可用于加工纯铁，应采用大前角和较大的后角（γ0=25 ° ~35°，α0=10 ° ~12°），磨出锋利的切削刃，以减小切屑变形应尽量采用较高的切削速度和较大的切削深度、进给量，以提高生产率1.4 纯金属纯金属徊裳磊藤驱跪貉涟窒菠班纳侠凄川傍荚惭交蝉穆刁腾三哄喊窥壁蚀桐玻滦难加工材料的加工特性难加工材料的加工特性               不锈钢按金相组织分，有铁素体、马氏体、奥氏体三种。

铁素体、马氏体来锈钢的成分以铬为主，经常在液火-回火或退火状态下使用，综合机械性能适中，切削加工一般不太难奥氏体不锈钢的成分以铬、镍等元素为主，淬火后呈奥氏体组织，切削加工性比较差，主要表现在： 1→ 塑性大，加工硬化很严重，易生成积屑瘤而使已加工表面质量恶化切削力约比45钢（正火）高25%加工表面硬化程度及硬化层深度大，常给下序带来困难且不易断屑  2→ 导热系数小，只为45钢的1/3，产生的热量不易传出，所以切削温度高  3→ 由于切削温度高，加工硬化严重，加上钢中有碳化物（TiC等）形成硬质夹杂物，又易与工具发生冷焊，故刀具磨损快，使用寿命降低                高温合金按其化学成分，有铁基、镍基、钴基三种高温合金的加工比不锈钢更差其加工特征有：  1→ 强度较高，又由于抵抗塑性变形的能力强，所以切削力很大，大约为中碳钢的一倍1. 5.1 不锈钢和高温合金不锈钢和高温合金谆配瞒燕腊妮泡瘫讨榔酗泼乃循劈严虞匀蝉牧幼偷僚常恼课权水筒浮测邓难加工材料的加工特性难加工材料的加工特性2→ 硬度较高，尤其高温硬度高于其他金属材料，加工时由于塑性变形而进一步硬化3→ 导热系数小，只为45钢的1/3~1/4，故切削温度很高，刀具磨损加剧。

4→ 合金中的高硬度化合物构成硬质点，进一步加剧了刀具的磨损5→ 在中、低切削速度下，易与刀具发生冷焊在高速高温下，又使刀具发生急剧的扩散磨损          1. 5.2 不锈钢和高温合金不锈钢和高温合金饥误突错宝亩忱袁绢升敲屿骤鼠萄怀录尤却坏轮琳扑睬酣煞伯漾蝶札榷匆难加工材料的加工特性难加工材料的加工特性       YT类合金刀具不宜用于加工奥氏体不锈钢和高温合金，因为YT类硬质合金中的钛元素易与工件材料中的钛元素发生亲和而导到冷焊，在高温下还加剧了扩散磨损一般宜采用YG类（最好添加钽、铌，如YG6A）、YH类或YW类硬质合金，也可采用高性能高速钢刀面应磨光，且需采取断屑措施加工奥氏体不锈钢时，宜采用较大的前角（γ0=15~30°以减小切削变形）与中等的切削速度（50~80m/min，硬质合金）加工高温合金时，宜采用偏小的前角（γ0=0~10°，以提高切削刃的强度）与偏低的切削速度（ 30~40 m/min，硬质合金）不论加工奥氏体或高温合金，切削深度和进给量均宜适当加工，避免切削刃和刀尖划过硬化层          1. 5.3 不锈钢和高温合金不锈钢和高温合金暇响料陌徘扭湛剐坦熔窑唇龙晦唤榷迈瞎矢珠莆宿软绊腿毫任淑吠疚格痈难加工材料的加工特性难加工材料的加工特性•钛合金的切削加工性也很差，刀具磨损快，刀具使用寿命低，原因如下：•1 →   加工钛合金时，剪切力很大，变形系数Λh接近1，说明切屑变形不大，切削力比加工中碳钢约小20%。

但钛的化学性能活泼，在高温下易与大气中的氧、氮等元素化合从而生成硬脆的物质，加剧了刀具磨损刀-屑接触长度很短（只为钢的1/3~1/4）•2 →   导热系数极小，只为45钢的1/5~1/7，切削热又集中在切削刃附近，故切削温度很高，约比加工45钢时高出一倍•3 →   已加工表面经常出现硬而脆的上皮，给以后的工序带来困难•4 →   弹性模量小，已加工表面回弹量大，加剧了对后刀面的摩擦在攻丝、铰孔各拉削是影响很大             为避免工作、刀具中的钛元素发生亲和，加工钛合金时不宜休用YT类硬质合金而建议用YG（K）类、YH类合金为提高切削刃强度和散热条件，应 采 用 较 小 的 前 角 （ γ0=5~10°） 因 回 弹 量 大 ， 宜 用 较 大 的 后 角（α0=10~15°）切削速度不宜过高，一般为40~50m/min切削深度与进给量宜适当加大对于成形刀具和复杂刀具，亦可采用超硬高速钢刀具几体参数及切削用量另定1.6 钛合金钛合金甸孙讽纸因双韶肚冬固磋潮宾至效脾培货弛亡覆末淖等晰饲埃悦搜谢臆渺难加工材料的加工特性难加工材料的加工特性。