影響工件材料切削加工性的因素和改善途徑

1、什麼是難切削材料？所謂難切削材料，就是切削性差的材料，或切削困難的材料。材料的性能如硬度大于250HB，抗拉強度大于1000MPa，延伸率δ大于30％，沖擊值αK大于100MPa，導熱系數K小于41.8W/m.k，都屬于難切削材料。也可用切削過程中的現象(切削力大、切削4溫度離、刀具易磨損、刀具耐用度低、已加工表面質量難于達到要求和切屑難于控制等)來衡量。

2、影響材料切削加工性的因素：

(1)物理性能：

1)導熱系數K：導熱系數高的材料，允許的切削速度Vc就高。如用硬質合金刀具切削下列不同導熱系數的材料所允許用的Vc；

碳鋼 K=48.2～50.2 W/m.k Vc=100～150 m/min

高溫合金 K=8.4～16.7 W/m.k Vc=7～60 m/min

钛合金 K=5.44～10.47 W/m.k Vc=15～50 m/min

2)線膨脹系數α：它的大小影響材料在切削時加工時熱脹冷縮程度而影響加工精度。

(2)材料的化學成分：材料的化學成分和配比，是影響材料的力學性能、物理性能、熱處理性能、金相組織和材料的切削加工性的根本因素。如：

碳(C)；材料含碳量增加，其硬度和強度相應增大。含碳量适中(如45号鋼)，其切削加工性好。材料含碳量低，切削加工性也變差。

鎳(Ni)：Ni能提高材料的耐熱性，但材料的導熱系數明顯下降。當鎳大于8％時，形成奧氏體鋼，緻使加工硬化嚴重。

釩(V)：随着材料含釩量的增加，使材料的磨削性能變差。

钼(Mo)：钼能提高材料的強度和韌性，但材料的導熱系數下降。

鎢(W)：能提高材料的高溫強度和常溫強度，但使材料的導熱系數明顯下降。

錳(Mn)：錳能提高材料的硬度與強度，但使材料的韌性略降低。當錳大于1.5％時，材料的切削加工性将變差。

矽(Si)：使材料的導熱系數下降。

钛(Ti)：钛是易于形成碳化物的元素，其加工性也差。

還有Cr、O、S、P、N、Pb、Cu、Al等元素，都對材料的切削加工性能有影響。

(3)材料的力學性能：

1)硬度和強度：材料的硬度和強度适中，其切削加工性比較好。硬度和強度越高，材料的切削加工性就越差。如火的45号鋼，它的硬度為HB200，抗拉強度σb為640MPa，就好切削；淬火鋼的硬度達HRC55～65，抗拉強度σb達2100～

2600MPa，它的切削加工性就很差。

2)韌性和塑性：韌性(沖擊值αK)和塑性(延伸率δ)大的材料，在切削加工時的切削阻力、切削變形和産生的切削熱量就大，其切削加工性也較差。

3)彈性模量：它是表示材料剛度的指标。彈性模量大，示材料在外力作用下不易産生彈性變形。但彈性模量小的材料在切削過程中，彈性恢複大，且與刀具摩擦大，切削也困難。如軟橡膠的彈性模量為2～4MPa，45号鋼E=200000MPa，Mo材E=500000MPa。

3、金相組織：

1)鐵素體：它的硬度和強度很低(HB50～90，σb=190～250MPa)、塑性和韌性高(&=40～50％)，切削時易産生積屑瘤切削加工性較差。

2)珠光體：這種金相組織的材料，切削加工性好，如45号鋼。

3)滲碳體：硬度高，但很脆，切削易崩邊，切削加工性差。

4)奧氏體：它的硬度不高(HB200左右)，但塑性和韌性很高，加工表面硬化嚴重，切削加工性很差。如高溫合金、1Cr18Ni9Ti等。

5)馬氏體：淬火鋼屬于這類金相組織。它的硬度高、脆大，其切削加工性為45号鋼的1/3～1/10。

3、難切削材料的切削特點：

(1)切削力大：單位切削力為切削45号鋼的1.5～2.5倍

(2)切削溫度高：當切削速度Vc=75m／min時，切削以下材料比切削45鋼的切削溫度高：

TC-4 435℃； GH132 320℃；

GH36 270℃； 1Cr18Ni9Ti 195℃

(3)加工硬化傾向大：由于部分難切削材料的塑性、韌性高，強他系數大，加之在切削熱的作用下，吸收周圍介質中的H、O、N等原子，使切削表面和已加工表面形成硬脆層，硬化程度比材料基體高50～200％，深度大于0.1mm，是切削45号鋼的好幾倍。

4、改善難切削材料加工性的途徑：

選用性能優良的刀具材料，選用合理的刀具幾何參數，選用合理的切削用量，選用性能好的切削液，對被切削材料進行适當的熱處理，采用其它工藝措施(如離子加熱切削、振動切削、電熔爆等)。

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