相对加工性

本章主要介绍切削加工性、表面粗糙度和切削液的基本概念；改善切削加工性、降低已加工表面粗糙度和选用切削液的基本规律。

【目的要求】 1、明确基本概念；

2、会根据加工具体情况正确选择改善切削加工性、降低已加工表面粗糙度和选用切削液；

【本章内容】 第一次课

§5-1工件材料和切削的加工性

本章从工工件材料方面本分析影响生产率及表面质量的因素，以及提高它们的途径：从生产实际中了解到，有些材料容易切削（生产率高，表面质量好），而另一些材料却很切削；分析工件材料的机械物理性能以及化学成分如何影响切削加性，如何提高工件材料的切削加工性。材料的切削加工性是指导某种材料进行切削加工性的难易程度，其易程度，一般与材料的化学成份，热处理状态﹑金相组织﹑物理力学性能以及切削条件有关。

一﹑ 衡量切削加工的指标

工件材料的切削加工性，通常用下面的一个或数个指标衡量： 1 ﹑刀具耐用度；

2﹑一定刀具耐用度允许的切削速度； 3﹑切削力； 4﹑切削温度；

5﹑加工表面粗糙度或表面质量。

目前，常用一定刀具耐用度下充许的切削速度vT作为衡量指标。vT__-指刀具耐用度为T时，切削某种材料的允许的切削速度。vT越高，说明该材料的切削加工性能好。任何事情都是相对而言，那么对于材料的切削加工性，也要用相对加工性Kr 表示。它的基准是以切

削抗拉强度＆b = 0.735Gpa的45＃钢，耐用度T=60min时的切削速度Vb60为基准。相对加工性就是以该基准与切削其它材料时V60的比值。即

①当Kr>1时，说明该材料比45﹟钢难切削；切削加工性好； ②当Kr<1时，该材料比45﹟钢难切削，切削加工性能差。

常用材料切削加工性，根据相对加工性Kr的大小切分为八级，见表5—1。 二﹑改善材料可切削性的途经 1﹑改善材料的化学成份。

1在黄铜中加入1％～３％的铅，在钢中加入０．１％～０．２５％的铅。铅可以球状粒子存在于材料的金相组织中，切削时能起很好润滑作用，减少摩擦，使刀具耐

用度和表面质量得提高。

2在碳钢中加入MnS,Mn 分布于珠光体中,起润滑作用,使刀具耐用度和切切削后的表面质量提高，增大脆性，切屑易断。

2﹑进行适当热处理：

1*塑性大的材料如低碳钢，能过正火调质，可降低塑性，提高硬度，容易切削； 2*脆性材料如高碳钢，白口铸铁，经过退火处理，可以降低硬度，改善切削性能； 3*低碳钢根据泠作硬化，采用泠拔使塑性降低，提高硬度，改善其切削功工性； 三﹑几种难加工材料的切削功工性：

难加工金属材料主要有：高强度钢，超高强度钢，泠硬铸铁，不锈钢，钛合金等。 1﹑高强度钢，超高强度钢的切削加工性

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。调质后它们的金相组织，一般为索化体或和托氏体，硬度35～50HRC，抗拉强度

**

&b=0.981Gpa左右，与切削正火状态下的45钢相比，其切削力仍高出20～30％，切削温度高，故刀具磨损快，耐用度低。

切削时常采用的措施：

① 选用耐磨性好的刀具材料，如YT类硬质合金中添加钽﹑铌，提高耐磨性。 ② r0应得小些，切削38CrNi3m0Va时，取R0=4～6o，加工35CrMnSiA时，取r0=0～- 4o；

③ 在工艺系统刚性充许的情况下，Kr选得小些，Rs选得大些,以提高刀尖的强度和改善散热条件;

④ 切削用量应比加工中碳钢正火时适当降低些. 2﹑高锰钢的切削加工性.

Mn12,40Mn18Cr4等为高锰钢常用碑号。经过水韧处理，硬度不高，便塑性特别高，加工硬化特别严重，导热系数很小，因此切削温度很高，切削力约比切削45钢时增大60％，高锰钢比高强度钢更难加工。

切削时常采取的措施： 1*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，可选用YG类或YW类硬质合金。精加工时可选用YT14或YG6X等硬质合金，若选用复合氧化铝陶瓷高速精车，效果更好；

2*前角R0不宜选得过大或过小，一般取r0=- 3～3；

3*切削速度应较低，一般选Vc=20—40m/min,只有用复合氧化铝陶瓷精车，可以采用Vc>100m/min.ap和f不应选得过小，以免因上道工序的加工硬化难以切下金属。

3﹑泠硬铸铁的切削加工性：

泠硬铸铁硬度较高，是其难加工的主要原因。它的塑性很低，刀与屑接触长度很小，切削力和切削热都集中在切低削的附近，因而切削刃极易崩刃。

切削时常采取的措施：

o

1*选用硬度与强度都好的刀具材料。一般均采用细晶粒或细晶粒的YG类硬质合金或用复合氧化铝对其半精加工或精加工非常有效。

2*为提高刀类和切削刃的强度，取γ0=0～4度，λs=0- -5，Kr适当减小，γs适当加大。

3*不锈钢的切削加工性1cr18Ni9Ti和2cr13是难功工不锈钢。在切削加工时，因其韧性大，加工硬化严重，导热系数小，致使切削温度高，刀具磨损快，耐用度降低。、

切削时常采取的措施：

① 对2Cr13进行调质处理，对1G18Ni9Ti在850摄氏度～950摄氏度退火处理； ② 选用YG类硬质合金刀具进行切削加工，以减小粘结。

③ 采用较大的前角，一般取γ0=25—30，以减小加工硬化，采用较小的Kr,以增强刀具的使热能力。

④ 在切削用量方法，为减小粘结现象，可采用较高或较低的vc. 4﹑钛合金的切削加工性

加工钛合金时，刀具磨损快，耐用度低，其原因如下：

① 因钛的化学性能活泼，在高温时易与空气中的氧，氮等元素化合，使材料变脆，因此刀---屑接触很短（只为钢的1/3～1/4）；

② 导热系数极小，仅为45钢的1/5---1/7，切削热集中在切削刃的附近，故切削温度很高，比加工45钢高出一倍；

③ 加工表面常出现硬而脆的外皮，给后一道工序加工带来困难。 切削时常采用的措施

① 为避免刀具与工件中的钛元素亲和作用，加工钛合金时，不宜选用YT类硬质合金，应选用YG类或YW类；

② 为提高切削刃的强度和散热条件，应取较小的前角，γ0=5---10o； ③ vc不宜选得大高，一般vc=40---50m/min;f与宜适当加大。

第二次课

§5-2已加工表面的精糙度

已加工表面质量的高低，主要从三个方面来考虑： ①表面粗糙度 ②表面层泠作硬化程度

③表面层线条应力的性质及其大小。

① 零件的粗糙度值大：a﹑耐磨性差，容易磨损，以致使丧失精度。b﹑容易造成应力集中，而降低零件的疲劳强度。c﹑容易被腐蚀。

② 对于塑性材料的工件，已加工表面的金属层会产生冷作硬化，从而降低零件的抗冲能力；已加工表面会有线条应力存在，表面产生细微裂纹，降低零件的疲劳强度。由此要知，在制造零件时，必须保持零件获得规定的表面质量，特别是表面粗糙度应受到更大重视，因此，有必要了解已加工表面粗糙度的变化规律。表面粗糙度是从几何方面表明已加工表面的完整性。

一﹑几何原因形成的表面粗糙度

表面粗糙度是以已加工表面微观不平度的高度来衡量。切削加工后的已加工表面粗糙度，按其在切削过程中形成的方向分为横向粗糙度：垂直于切削速度（进给方向）的粗糙度；纵向粗糙度：沿切削速度方向的粗糙度；在普通切削的情况下，（两切削刃同时参加切削），由于刀具几何角度和切削刃与工件间相对运动等原因，加工后一部分残留金属被残留在已加工表面上，构成了已加工表面在进给方向的表面粗糙度，下面两种情况考虑：

1﹑用刀尖圆弧半径re=0的车进行纵车：

由图可得：

2﹑用刀尖圆弧半径R>0的车刀进行纵车