难切削材料加工.doc

难切削材料如何加工？1、难切削材料就是切削加工性差的材料。一般材料的性能大于或小于此指标中(HB250、b1000 MPa，30%，k100 MPa，K8%时，形成奥氏体钢，使加工硬化严重。V：随着它的含量的增加，材料的磨削性能变差。Mo：能提高材料的强度和韧性，但材料的导热系数下降。W：能提高材料的热强性和高温强度及常温硬度与强度。但使材料的导热系数明显下降。Mn：能提高材料的硬度和强度，使材料的韧性下降。当Mn1.5%时，材料的切削加工性变差。Si：能使材料的导热系数下降。Ti：钛是易于形成碳化物的元素，其加工性也差。还有Cr、O、S、P、N、Pb、Cu、Al等元素都对材料的切削加工性有影响。材料的力学性能：1)硬度和强度：材料的硬度和强度适中，其切削加工性比较好，硬度和强度越高，切削加工性就越差。如正火45钢：HB200，b 640 MPa；淬火45钢：HRC45，b 21002600 MPa。影响材料切削加工性的还有金属材料组织中的细微杂物，如A1203、Si02、Ti02等，它们的显微硬度高，对刀具产生机械磨损；其切削加工性也变差。2)韧性k和塑性：韧性和塑性大的材料，在切削加工时的阻力、变形和产生的热量就大，其切削加工性也差。3)弹性模量E：它是表示材料刚度的指标，弹性模量大，表示材料在外力的作用下不易产生弹性变形。但弹性模量小的材料在切削过程中，弹性恢复大，且刀具摩擦大，切削也困难。如软橡胶E=24MP;45钢E=200000 MPa：Mo材E=500000 MPa。金相组织：1)铁素体：它的硬度和强度很低(HB5090，b =190250 MPa)、塑性和韧性高(=4050%)，切削时易产生积屑瘤.切削加工性差。2)珠光体：球形珠光体切削加工性好。(如45钢) 3)渗碳体：硬度高(HRC66-70)，但很脆(k=30-35 MPa)，由于Fc增大易崩边，使切削困难。4)奥氏体：它的硬度不高(HB200左右)，但塑性和韧性很高，加工表面硬化和切屑与刀具冷焊严重，切削加工性差。如1Cr18Ni9Ti、高温合金等。5)马氏体：淬火钢属于这类金相组织。它硬度高、脆性大，其相对切削加工性为45钢的1/31/10。3、难切削材料的切削特点：切削力大：为切45钢的1.52.5倍切削温度高：当Vc=75m/min时，切削以下材料比切削45钢的切削温度高：TC-4435 GH132320 GH36 270 1Cr18Ni9Ti 195加工硬化倾向大：由于部分难切削材料的韧性、塑性高，强化系数大；加之在切削热的作用下吸收周围介质中的H、O、N等的原子，使切削表面和已加工表面形成硬脆层，其硬化程度比基体高50200%.深度大于0.1mm，是切45钢的好几倍。4、改善难切削材料加工性的途径：选用优良的刀具材料。选用合理的刀具几何参数。选用合理的切削用量。选用性能好的切削液。改善工夹具结构。对被加工材料进行适当热处理。采用其他工艺5、淬火钢的车削：淬火钢的切削特点：1)硬度高：HRC45-70。2)脆性大。3)强度高：b =21002600 MPa，是45钢的4倍左右。4)切削力大：单位切削力Kc为4500MPa，是切45钢的2.5倍。5)切削温度高：其导热系数为45钢的1/7。刀具与切削用量：1)刀具材料：PCBN、陶瓷、硬质合金(600、610、YS8、YT05、758、813)等。2)刀具几何参数：0=0-10，工件硬度和连续切削时0=-10-30，0=810，r=3060，s=0-3。3)切削用量：硬质合金Vc=3050m/min；陶瓷刀具Vc=60120m/min；PCBN刀具Vc=100200 m/min，断续切削时Vc为上述的1/2，p、f为切一般钢的1/2。注意：一股淬火钢的耐热性为200400，它的硬度随温度增高而降低。而刀具材料(硬质合金、陶瓷、PCBN)的耐热性分别为8001000、1200、14001500，利用这一特性，在连续切削时，Vc不能选择太低；钻孔时，Vc要合理，勤退刀；断续切削时f要小，r适当减小，增大，s为负值。6、高温合金的车削由于高温合金中含有许多高熔点的合金元素Fe、Ti、Cr、Ni、V、W、Mo等，这元素与其它合金元素构成纯度高、组织致密的奥氏体合金。而具有的元素又与非金属元素C、B、N等构成硬度高、比重小、熔点高的金属与非金属的化台物。使其它的切削加工性变得很差。它的相对切削加工性只有45钢的520%。切削特点：1)切削力大：比切削一般钢材大23倍。2)切削温度高：比切45钢高50%。3)加工硬化严重：切削表面和已加工表面的硬度比基体高50-100%。4)刀具易磨损：易产生粘结、扩散、氧化、沟纹磨损。刀具材料：1)高速钢：应采用高钒、高碳、含铝高速钢。2)硬质合金：应采用细和超细颗粒的YG刀具几何参数：变形高温合金：0=10，铸造高温合金：0=0，一般不搭负倒棱。0=1015，粗车s =-10，精车s =03，r=4575。切削用量：1)高速钢刀具：Vc=38m/min。2)硬质合金刀具：Vc=1060 m/min。变形高温合金：Vc=4060m/min。铸造高温合金：Vc=710m/min。p和f0.1mm。切削液：同不锈钢。高温合金钻孔：应尽量采用硬质合金钻头或S型和浅孔钻；如用高速钢钻头时，加大2巾，修磨0和b，Vc为3 m/min，f为0.20.3mm/r；钻头要锋利，磨钝标准为一般钢材的1/21/3，最好采用自动进给和不要在切削表而停留。、钛合金的车削：钛合金是近几十年发展起来的一种新金属，由于它的比强度(b=16804.5=373，是45钢的4.5倍)高，热强度高(500长期工作)、抗腐蚀性好、低温性能优良，而用于航空航天、化工、医疗等。切削特点：1)切削温度高：在相同的切削条件下，比切45钢高1倍。2)亲和作用大，粘结严重，在高温时产生粘结现象。3)化学活性大：在高温切削条件下，它与空气中的O、N、H、C发生反应，生成TiO2、TiN、TiH等的硬皮层，给切削带来困难。刀具材料：1)高速钢：除普通高速钢外，最好选用高钒、高钴、含铝高速钢。2)硬质合金：YG8、YG6X、YG6A、813、643、YS27、YD15.3)PCD、PCBN天然金刚石。刀具几何参数：0=515，015。切削用量：1)高速钢刀具：Vc=812 m/min。2)硬质合金刀具：Vc=1560 m/min。3)PCD、PCBN天然金刚石刀具：湿切Vc=200 m/min：干切Vc=100 m/min，p0.05mm，f0.05mm/r。切削液：一股采用乳化液、极压乳化液。精加工时采用极压切削油。注意：车削细长轴(杆)时，应使用活顶尖和尼龙作跟刀架和中心架的爪托；铰孔时，应用蓖麻油60%煤油40%作切削液；攻丝时，适当加大底孔直径。、冷硬铸铁的切削：这类铸铁的表层发生白口化，硬度可达HRC60左右；单位切削力K c可达3000MPa，是切削45钢的1.5倍；切削力集中在刃口附近，加工有气孔、夹砂，切削时易损坏刀具；它的脆性大，切削时还会发生崩边、掉渣等现象。刀具材料：1)硬质合金：应选硬度和抗弯强度高的硬质合金。YS2、YS8、YS10、600、610、726。2)陶瓷：SG4、AT6、SM、FT80、FT85。3)PCBN：用于精车。刀具几何参数：1)硬质合金：0=0-5，0=510，r45(r=45)，s =-5一10，=0.51 mm；切削用量：1)硬质合金刀具：粗加工Vc=710m/min，p=510mm，f=0.51.5mm/r。精加工：Vc=1520m/min，p=0.52mm，f=0.3O.5mm/r。2)陶瓷刀具：Vc=4050m/min，p=0.52mm，f=0.30.6mm/r。3)PCBN刀具：Vc=6070m/min，p=0.52mm，f=0.10.3mm/r。9、热喷涂(焊)材料的车削：热喷涂材料大多是多组元高强合金，经高温、高速喷射到工件表面上，使工件表层的硬度、耐蚀性、耐磨性和耐热性大幅度提高，而得到广泛的应用。铜基、铁基粉末喷涂层的硬度，较易切削。钴基、镍基粉末喷涂层的硬度HRC50，难切削。钴包WC、镍包WC、镍包Al2O3喷涂层的硬度HRC65，最难切削。刀具材料：1)硬质合金：硬度HRC45，采用YG、YW硬质合金；硬度，采用600、610、726、767、YD05、YC12、YS2、YS8：硬度HRC65，采用YG3X、YD05、YC09、YC12、YS8、600、610。2)陶瓷刀具：PCBN刀具几何参数：0=0-5，0=812，r45。切削用量：硬质合金Vc=640m/min；陶瓷刀具Vc=1880m/min；PCBN刀具：Vc=24160m/min。p=0.150.6mm；f=0.11mm/r。10、软橡胶的切削：软橡胶的硬度(邵尔A型3035)和强度(b 2025 MPa)极低，导热性极差(0.14W/m?k)、塑性极高(=500700)、弹性模量极小(24 MPa)。由于上述性能，它具有很好的弹性、柔顺性和易变性，因此很难对它进行切削加工。刀具材料：高速钢、YG类硬质合金。刀具几何参数： 0=4555， 0=1015，0=2030；刮削时，0=0，0=70，还用割刀(0=510)，套料刀。切削用量：Vc100 m/min。p=25mm；f=0.50.7 mm/r。切削液：用不含油的水溶液。11、砂轮的车削：一般刚玉类磨料的硬度为18002450HV，碳化硅磨料的硬度为31003400HV，采用PCD和PCBN刀具来车削这两种磨料的砂轮，如同用刀切豆腐一样容易。为了防止砂轮在车削时崩边，采用圆形刀片的机夹刀具。刀具几何参数：圆形刀片0=-8-10，0=810。切削用量：Vc=3050m/min。p=45mm；f=11.5 mm/r。12、硬质合金的车削：硬质合金的硬度高(HRA8592.5、HV13001650、HRC6781)、脆性大(b 9002500 MPa)。以前只能采用磨削和电加工来进行加工。由于PCD、PCBN超硬刀具的出现，给车削加工提供了条件。刀具材料：PCD、PCBN。刀具几何参数：0=0-5，0=68，r3045。切削用量：Vc=2035m/min，p=0.11.5mm，f=0.050.15 mm/r。注意：防止崩边：用煤油作切削液。13、硬质合金的车削：硬质合金的硬度高(HRA8592.5、HV13001650、HRC6781)、脆性大(b 9002500 MPa)。以前只能采用磨削和电加工来进行加工。由于PCD、PCBN超硬刀具的出现，给车削加工提供了条件。刀具材料：PCD、PCBN。刀具几何参数：0=0-5，0=68，r3045。切削用量：Vc=2035m/min，p=0.11.5mm，f=0.050.15 mm/r。注意：防止崩边：用煤油作切削液。14、复合材料的车削：复合材料是由两种以上不同物理、化学、力学性能的物质人工制成的多相组成的固体材料。如玻璃钢就是典型的复合材料。复合材料的种类有玻璃纤维增强复合材料(GFRP)、碳纤维增强复合材料(CFRP)、芳纶纤维增强复合材料(KFRP)、硼纤维增强复合材料，统称为树脂基纤维增强复合材料(FRP)。它只有很高的比强度和比刚度(比金属高38倍)，而且抗疲劳性、减震性、断裂安全性好，而广泛应用于航天、航空、化工等行业。复合材料在切削加工时，由于材料的导热系数很低(小于一般钢的1/16)，造成切削温度高，易产生变质和软化，纤维和树脂性能相差很大，表面粗糙度难以达到，且刀具磨损严重，大多数情