工件材料的切削加工性

1、3-5 3-5 工件材料的切削加工性工件材料的切削加工性衡量材料切削加工性的指标衡量材料切削加工性的指标刀具耐用度刀具耐用度T T或一定耐用度下的切削速度或一定耐用度下的切削速度v vT T一般以正火状态一般以正火状态4545钢的钢的v v6060为基准，写作为基准，写作( (v v6060) )j j，然后把其他各种材料的同它然后把其他各种材料的同它相比，这个比值，称为下相对加工性，即，相比，这个比值，称为下相对加工性，即， KrKrv v6060/(v/(v6060) )j j （3-333-33）常用工件材料的相对加工性可分为八级，见常用工件材料的相对加工性可分为八级，见表表3-23-2

2、。切削力或切削温度切削力或切削温度加工表面质量加工表面质量切屑控制或断屑的难易切屑控制或断屑的难易 改善材料切削加工性的途径改善材料切削加工性的途径高速钢、工具钢的硬度偏高，且有较多的网状、片状的渗碳体组织，加工高速钢、工具钢的硬度偏高，且有较多的网状、片状的渗碳体组织，加工性差。经过球化退火即可降低硬度，并得到球状渗碳体；热轧中碳钢的组性差。经过球化退火即可降低硬度，并得到球状渗碳体；热轧中碳钢的组织不均匀，经正火可使其组织与硬度均匀；低碳钢的塑性太高，可通过正织不均匀，经正火可使其组织与硬度均匀；低碳钢的塑性太高，可通过正火适当降低塑性，提高硬度；马氏体不锈钢常要进行调质处理降低塑性；火适

3、当降低塑性，提高硬度；马氏体不锈钢常要进行调质处理降低塑性；铸铁一般在切削加工前均要进行退火处理，降低表层硬度。铸铁一般在切削加工前均要进行退火处理，降低表层硬度。在钢中适当添加一些元素，如硫、磷、铅、钙等，可使钢的切削加工性得在钢中适当添加一些元素，如硫、磷、铅、钙等，可使钢的切削加工性得到显著改善，这样的钢叫易切钢。到显著改善，这样的钢叫易切钢。3-6 3-6 切削液切削液- -切削液的作用机理切削液的作用机理冷却作用冷却作用：主要靠热传导带走大量的切削热，从而降低切削温度，：主要靠热传导带走大量的切削热，从而降低切削温度，提高刀具耐用度；减少工件、刀具的热变形，提高加工精度；降提高刀具耐

4、用度；减少工件、刀具的热变形，提高加工精度；降低断续切削时的热应力，防止刀具热裂破损等。在切削速度高、低断续切削时的热应力，防止刀具热裂破损等。在切削速度高、刀具、工件材料导热性差，热膨胀系数较大的情况下，切削液的刀具、工件材料导热性差，热膨胀系数较大的情况下，切削液的冷却作用尤显重要。冷却作用尤显重要。切削液的冷却性能取决于它的导热系数、比热、汽化热、汽化速度、流量、切削液的冷却性能取决于它的导热系数、比热、汽化热、汽化速度、流量、流速等。水溶液的冷却性能要比油类好。乳化液介于两者之间。流速等。水溶液的冷却性能要比油类好。乳化液介于两者之间。润滑作用润滑作用：金属切削时切屑、工件与刀具界面的

5、摩擦可分为干摩：金属切削时切屑、工件与刀具界面的摩擦可分为干摩擦、流体润滑摩擦和边界润滑摩擦三类。擦、流体润滑摩擦和边界润滑摩擦三类。清洗作用清洗作用：冲刷切削中产生的碎屑（如切铸铁）或磨粉（磨削）：冲刷切削中产生的碎屑（如切铸铁）或磨粉（磨削）的作用。清洗性能的好坏，与切削液的渗透性、流动性和使用的的作用。清洗性能的好坏，与切削液的渗透性、流动性和使用的压力有关。切削液的清洗作用对于磨削精密加工和自动线加工十压力有关。切削液的清洗作用对于磨削精密加工和自动线加工十分重要，而深孔加工时，要利用高压切削液来排屑。分重要，而深孔加工时，要利用高压切削液来排屑。防锈作用防锈作用：减少工件、机床、刀具

6、的腐蚀。防锈作用的好坏，取：减少工件、机床、刀具的腐蚀。防锈作用的好坏，取决于切削液本身的性能和加入的防锈添加剂的性质。决于切削液本身的性能和加入的防锈添加剂的性质。3-6 3-6 切削液切削液- -切削液的添加剂切削液的添加剂改善切削液性能所加入的化学物质改善切削液性能所加入的化学物质油性添加剂油性添加剂: :油性添加剂含有极性分子，能与油性添加剂含有极性分子，能与金属表面形成牢固的吸附膜，主要起润滑作用。金属表面形成牢固的吸附膜，主要起润滑作用。但这种吸附膜只能在较低温度下起较好的润滑但这种吸附膜只能在较低温度下起较好的润滑作用，故多用于低速精加工的情况。油性添加作用，故多用于低速精加工的

7、情况。油性添加剂有动植物油（如豆油、菜籽油、猪油等），剂有动植物油（如豆油、菜籽油、猪油等），脂肪酸、胺类、醇类及脂类。脂肪酸、胺类、醇类及脂类。极压添加剂极压添加剂: :常用的极压添加剂是含硫、磷、常用的极压添加剂是含硫、磷、氯、碘等的有机化合物。这些化合物在高温下氯、碘等的有机化合物。这些化合物在高温下与金属表面起化学反应，形成化学润滑膜。它与金属表面起化学反应，形成化学润滑膜。它比物理吸附膜能耐较高的温度。为了得到性能比物理吸附膜能耐较高的温度。为了得到性能良好的切削液，按实际需要常在一种切削液中良好的切削液，按实际需要常在一种切削液中加入几种极压添加剂。加入几种极压添加剂。表面活性剂表

8、面活性剂: :3-6 3-6 切削液切削液- -切削液的分类与使用切削液的分类与使用切削液的分类：非水溶性和水溶性切削液的分类：非水溶性和水溶性切削液的选用切削液的选用 粗加工：冷却为主粗加工：冷却为主, ,降低切削温度，如离子型切削液或降低切削温度，如离子型切削液或3%3%5%5%乳化液。乳化液。精加工：具有良好的润滑性能精加工：具有良好的润滑性能, ,减小工件表面粗糙度和提高加减小工件表面粗糙度和提高加工精度工精度. .难加工材料的切削难加工材料的切削: :极压切削油或极压乳化液极压切削油或极压乳化液磨削加工磨削加工: :具有良好的冷却清洗作用，并有一定的润滑性能和具有良好的冷却清洗作用，

9、并有一定的润滑性能和防锈作用。故一般常用乳化液或极压乳化液。防锈作用。故一般常用乳化液或极压乳化液。切削液的使用方法：浇注法、喷雾冷却法切削液的使用方法：浇注法、喷雾冷却法3-7 3-7 切削用量的选择切削用量的选择选择切削用量的原则：切削用量是指充分利用刀具的切选择切削用量的原则：切削用量是指充分利用刀具的切削性能和机床性能，在保证质量的前提下，获得高的生削性能和机床性能，在保证质量的前提下，获得高的生产率和低的加工成本的切削用量。产率和低的加工成本的切削用量。切削用量同加工生产率的关系：三要素对生产率的影响切削用量同加工生产率的关系：三要素对生产率的影响f f保持不变，保持不变，a ap

10、p增至增至3 3a ap p，如仍保持刀具合理的耐用度，则如仍保持刀具合理的耐用度，则v v必必须降低须降低15%15%，此时生产率，此时生产率P P3ap3ap2.6P2.6P，即生产率提高至即生产率提高至2.62.6倍。倍。a ap p保持不变，保持不变，f f增至增至3 3f f，如仍保持刀具合理的耐用度，则如仍保持刀具合理的耐用度，则v v必须必须降低降低32%32%，此时生产率，此时生产率P P3f3f2P2P，即生产率提高至即生产率提高至2 2倍。倍。切削速度高过一定的临界值时，生产率反而会降低。切削速度高过一定的临界值时，生产率反而会降低。a ap p增大至增大至某一数值时，因受

11、加工余量的限制而成为常值时，进给量某一数值时，因受加工余量的限制而成为常值时，进给量f f不不变，把切削速度变，把切削速度v v增至增至3 3v v时，时，P P3v3v0.13P,0.13P,生产率大为降低。生产率大为降低。3-7 3-7 切削用量的选择切削用量的选择切削用量的选择原则切削用量的选择原则选择切削用量的最佳组合，在保持刀具合理耐用度的前提下，选择切削用量的最佳组合，在保持刀具合理耐用度的前提下，使使a ap p、f f、v v三者的乘积值最大，以获得最高的生产率。三者的乘积值最大，以获得最高的生产率。首先选取尽可能大的背吃刀量；首先选取尽可能大的背吃刀量；其次根据机床动力和刚性

12、限制条件或已加工表面粗糙度的要其次根据机床动力和刚性限制条件或已加工表面粗糙度的要求，选取尽可能大的进给量；求，选取尽可能大的进给量；最后利用切削用量手册选取或者用公式计算确定切削速度。最后利用切削用量手册选取或者用公式计算确定切削速度。背吃刀量的选定背吃刀量的选定粗加工（表面粗糙度粗加工（表面粗糙度Ra80Ra8020m20m）时，一次走刀应尽可能切时，一次走刀应尽可能切除全部余量，在中等功率机床上，背吃刀量可达除全部余量，在中等功率机床上，背吃刀量可达8 81010mmmm。半精加工（表面粗糙度半精加工（表面粗糙度Ra10Ra105m5m）时，取为时，取为0.50.52 2mmmm。精加工

13、（表面粗糙度精加工（表面粗糙度R2.5R2.51.25m1.25m）时，取为时，取为0.10.10.40.4mmmm。进给量的选定：具体数值可查阅进给量的选定：具体数值可查阅“机械加工工艺手机械加工工艺手册册” 。3-7 3-7 切削用量的选择切削用量的选择- -切削速度切削速度在在a ap p 、f f值选定后，根据合理的刀具耐用度计算或用查表来选定值选定后，根据合理的刀具耐用度计算或用查表来选定车削速度。车削速度。在生产中选择切削速度的一般原则是：在生产中选择切削速度的一般原则是：粗车时，粗车时， a ap p和和f f较大，较大，v v较低较低；精车时，精车时， a ap p和和f f较

14、小，较小，v v较高较高。工件材料强度、硬度高时，应选较低的工件材料强度、硬度高时，应选较低的v v；加工奥氏体不锈钢、钛加工奥氏体不锈钢、钛合金和高温合金等难加工材料时，只能取较低的合金和高温合金等难加工材料时，只能取较低的v v。切削合金钢比中碳钢切削合金钢比中碳钢v v应降低应降低20%20%30%30%；切削调质状态的钢比正火、；切削调质状态的钢比正火、退火状态钢要降低退火状态钢要降低v v 20% 20%30%30%；切削有色金属时比中碳钢时可提高；切削有色金属时比中碳钢时可提高100%100%300%300%。刀具材料的切削性能愈好，刀具材料的切削性能愈好， v v也选得愈高。如硬

15、质合金的也选得愈高。如硬质合金的v v比高速比高速钢刀具可高好几倍，涂层刀具的钢刀具可高好几倍，涂层刀具的v v比未涂层刀具要高，陶瓷、金刚比未涂层刀具要高，陶瓷、金刚石和石和CBNCBN刀具更高。刀具更高。精加工时，应尽量避开积屑瘤和鳞刺产生的区域。精加工时，应尽量避开积屑瘤和鳞刺产生的区域。 断续切削时，为减少冲击和热应力，宜适当降低断续切削时，为减少冲击和热应力，宜适当降低v v 。在易发生振动时，切削速度应避开自激振动的临界速度。在易发生振动时，切削速度应避开自激振动的临界速度。加工大件、细长件和薄壁工件或加工带外皮的工件时，适当降低加工大件、细长件和薄壁工件或加工带外皮的工件时，适当

16、降低v v 。3-7 3-7 切削用量的选择切削用量的选择- -切削用量最佳化的概念切削用量最佳化的概念T-vT-v关系及关系及lm-vlm-v关系中的极值关系中的极值最佳切削温度概念最佳切削温度概念各切削速度之间的关系：图各切削速度之间的关系：图3-383-38可以证明，最高刀具耐用度的切削速度可以证明，最高刀具耐用度的切削速度v vT T、最佳切削速度最佳切削速度v v0 0、经济切削速度经济切削速度v vc c和最高生产率切削速度和最高生产率切削速度v vp p之间存在下列关系：之间存在下列关系：v vT Tv v0 0v vc cv vp p利用最佳切削温度确定切削用量组合的方法：通常，背利用最佳切削温度确定切削用量组合的方法：通常，背吃刀量变化不大，并且对切削温度影响也不大，因此一吃刀量变化不大，并且对切削温度影响也不大，因此一般是求切削温度和进给量的最佳组合。般是求切削温度和进给量的最佳组合。 图图3-393-39为在不为在不同的切削速度和进给量下的切削温度同的切削速度和进给量下的切削