① 什么是工件材料的切削加工性
切削加工是指:
用切削工具(包括刀具、磨具和磨料)把坯料或工件上多余的材料层切去成为切屑,使工件获得规定的几何形状、尺寸和表面质量的加工方法。
工件材料是切削加工性是指:
切削加工性(可切削性,机械加工性):指金属材料被刀具切削加工后而成为合格工件 的难易程度。切削加工性好坏常用加工后工件的表面粗糙度,允许的切削速度以及刀具的磨损程度来衡量。它与金属材料的化学成分,力学性能,导热性及加工硬化程度等诸多因素有关。通常用硬度和韧性作切削加工性好坏的大致判断。一般讲,金属材料的硬度愈高愈难切削,硬度虽不高,但韧性大,切削也较困难。一般非铁金属(有色金属)比铁金属切削加工性好,铸铁比钢好。
② 改善材料切削的措施有哪些
一、工件材料的切削加工性 工件材料的切削加工性:是指工件材料被切削成合格零件的难易程度。其研究的目的是为了寻找改善材料切削加工性的途径。1、评定工件材料的切削加工性的主要指标·刀具耐用度指标:切削普通金属材料:用刀具耐用度达到60min时允许的切削速度V60的高低来评定材料的加工性。切削难加工金属材料:用刀具耐用度达到20min时允许的切削速度V20的高低来评定材料的加工性。同样条件下,V60或V20大,加工性越好。相对加工性:KV=V60/V060 ,(以45钢的V60为基准,记为V060)·加工表面粗糙度指标:粗糙度值越小,加工性越好。·另外,还用切屑形状是否容易控制、切削温度高低和切削力大小(或消耗功率多少)来评定材料加工性的好坏。其中,粗加工时用刀具耐用度指标、切削力指标,精加工时用加工表面粗糙度指标,自动生产线时常用切屑形状指标。此外,材料加工的难易程度主要决定于材料的物理、力学和机械性能,其中包括材料的硬度HB、抗拉强度σb、延伸率δ、冲击值αk和导热系数k,故通常还可按它们数值的大小来划分加工性等级。2、改善材料切削加工性的措施·调整化学成分如在不影响工件材料性能的条件下,适当调整化学成分,以改善其加工性。如在钢中加入少量的硫、硒、铅、锁、磷等,虽略降低钢的强度,但也同时降低钢的塑性,对加工性有利。·材料加工前进行合适的热处理1.低碳钢通过正火处理后,细化晶粒,硬度提高,塑性降低,有利于减小刀具的粘结磨损,减小积屑瘤,改善工件表面粗糙度;2.高碳钢球化退火后,硬度下降,可减小刀具磨损;3.不锈钢以调质到HRC28为宜,硬度过低,塑性大,工件表面粗糙度差,硬度高则刀具易磨损;4.白口铸铁可在950~1000 °C范围内长时间退火而成可锻铸铁,切削就较容易。·选加工性好的材料状态1.低碳钢经冷拉后,塑性大为下降,加工性好;2.锻造的坯件余量不均,且有硬皮,加工性很差,改为热轧后加工性得以改善。·其它采用合适的刀具材料,选择合理的刀具几何参数,合理地制订切削用量与选用切削液等。二、切削液1、切削液的作用·冷却作用:使切削热传导、对流和汽化,从而降低切削区温度。·润滑作用(边界润滑原理):切削液渗透到刀具与切屑、工件表面之间形成润滑膜,它具有物理吸附和化学吸附作用。·洗涤和防锈作用:冲走细屑或磨粒;在切削液中添加防锈剂,起防锈作用。2、常用切削液及其选用1)水溶液:水溶液就是以水为主要成分并加入防锈添加剂的切削液。主要起冷却作用。常用的有电解水溶液和表面活性水溶液。·电解水溶液:在水中加入各种电解质(如Na2CO3、亚硝酸钠),能渗透到表面油膜内部起冷却作用。主要用于磨削、钻孔和粗车等。·表面活性水溶液:在水中加入皂类、硫化蓖麻油等表面活性物质,用以提高水溶液的润滑作用。常用于精车、精铣和铰孔等。2)切削油:主要起润滑作用。·10号、20号机油:用于普通车削、攻丝·轻柴油:用于自动机上。·煤油:用于精加工有色金属、普通孔或深孔精加工。·豆油、菜油、蓖麻油等:用于螺纹加工。3)乳化液:由水和油混合而成的液体。生产中的乳化液是由乳化剂(蓖麻油、油酸或松脂)加水配置而成。浓度低的乳化液含水多,主要起冷却作用,适于粗加工和磨削;浓度高的乳化液含水少,主要起润滑作用,适于精加工。4)极压切削油和极压乳化液:在切削液中添加了硫、氯、磷极压添加剂后,能在高温下显着提高冷却和润滑效果。三、刀具几何参数的合理选择刀具几何参数主要包括:刀具角度、刀刃的刃形、刃口形状、前刀面与后刀面型式等。1、前角、前刀面的功用与选择·前刀面:有平面型、曲面型和带倒棱型三种。 ·前角的功用:前角影响切削过程中的变形和摩擦,同时又影响刀具的强度。前角γo对切削的难易程度有很大影响。增大前角能使刀刃变得锋利,使切削更为轻快,并减小切削力和切削热。但前角过大,刀刃和刀尖的强度下降,刀具导热体积减少,影响刀具使用寿命。前角的大小对表面粗糙度、排屑和断屑等也有一定影响。·前角的选用原则:在刀具强度许可条件下,尽可能选用大的前角。工件材料的强度、硬度低,前角应选得大些,反之小些(如有色金属加工时,选前角较大);刀具材料韧性好(如高速钢),前角可选得大些,反之应选得小些(如硬质合金);精加工时,前角可选得大些。粗加工时应选得小些。2、后角、后刀面的功用与选择·后角的功用:后角αo的主要功用是减小后刀面与工件间的摩擦和后刀面的磨损,其大小对刀具耐用度和加工表面质量都有很大影响。后角同时又影响刀具的强度。·后角的选用原则:粗加工以确保刀具强度为主,可在4°-6°范围内选取; 精加工以加工表面质量为主,可在αo=8°-12°一般,切削厚度越大,刀具后角越小;工件材料越软,塑性越大,后角越大。工艺系统刚性较差时,应适当减小后角(切削时起支承作用,增加系统刚性并起消振作用);尺寸精度要求较高的刀具,后角宜取小值。3、主偏角、副偏角的功用与选择·主偏角κr:的大小影响切削条件(切削宽度和切削厚度的比例)和刀具寿命。在工艺系统刚性很好时,减小主偏角可提高刀具耐用度、减小已加工表面粗糙度,所以κr宜取小值;在工件刚性较差时,为避免工件的变形和振动,应选用较大的主偏角。·副偏角κr':影响加工表面粗糙度和刀具强度。其作用是可减小副切削刃和副后刀面与工件已加工表面之间的摩擦,防止切削振动。κr'的大小主要根据表面粗糙度的要求选取。通常在不产生摩擦和振动条件下,应选较小的κr'。4、刃倾角的功用与选择刃倾角λs主要影响刀头的强度和切屑流动的方向。刃倾角λs选用原则:主要根据刀具强度、流屑方向和加工条件而定。粗加工时,为提高刀具强度,λs取负值;精加工时,为不使切屑划伤已加工表面,λs常取正值或0。
③ 如何结合铁碳相图分析铁碳合金的切削性和可锻性
铁碳合金相图实际上是Fe-Fe3C相图,铁碳合金的基本组元也应该是纯铁和Fe3C。铁存在着同素异晶转变,即在固态下有不同的结构。不同结构的铁与碳可以形成不同的固溶体,Fe—Fe3C相图上的固溶体都是间隙固溶体。由于α-Fe和γ-Fe晶格中的孔隙特点不同,因而两者的溶碳能力也不同
④ 切削加工性的标志方法主要有那些
切削主要有车削、铣削、钻削、磨削、刨削、锉削、錾削、锯割、冲压、电火花、线切割、研磨抛光等。车削一般应用加工圆形的回转体,比如:轴、齿轮、圆盘类的零件;铣削主要用于非回转体的零件,比如:矩形等异形零件;钻削主要用于钻孔;磨削加工主要用于加工各种圆形零件、矩形零件等;电火花、线切割主要用于加工各种精密、复杂的淬过火的、或者没有淬过火的零件,比如模具等。研磨抛光主要 用于加工精密的、表面粗糙度要求高的零件;冲压加工主要用于加工各种钣金产品的成型加工,比如冲孔落料、弯曲、拉伸、压型等。
⑤ 改善切削加工性的方法
在切削加工中,通常出现的刀具磨损包括如下两种形态:(1)由于机械作用而出现的磨损,如崩刃或磨粒磨损等;(2)由于热及化学作用而出现的磨损,如粘结、扩散、腐蚀等磨损,以及由切削刃软化、溶融而产生的破断、热疲劳、热龟裂等。切削难加工材料时,在很短时间内即出现上述刀具磨损,这是由于被加工材料中存在较多促使刀具磨损的因素。例如,多数难加工材料均具有热传导率较低的特点,切削时产生的热量很难扩散,致使刀具刃尖温度很高,切削刃受热影响极为明显。这种影响的结果会使刀具材料中的粘结剂在高温下粘结强度下降,WC(碳化钨)等粒子易于分离出去,从而加速了刀具磨损。
另外,难加工材料中的成分和刀具材料中的某些成分在切削高温条件下产生反应,出现成分析出、脱落,或生成其他化合物,这将加速形成崩刃等刀具磨损现象。在切削高硬度、高韧性被加工材料时,切削刃的温度很高,也会出现与切削难加工材料时类似的刀具磨损。如切削高硬度钢时,与切削一般钢材相比,切削力更大,刀具刚性不足将会引起崩刃等现象,使刀具寿命不稳定,而且会缩短刀具寿命,尤其是加工生成短切屑的工件材料时,会在切削刃附近产生月牙洼磨损,往往在短时间内即出现刀具破损。在切削超耐热合金时,由于材料的高温硬度很高,切削时的应力大量集中在刃尖处,这将导致切削刃产生塑性变形;同时,由于加工硬化而引起的边界磨损也比较严重。
【难加工材料在切削加工中应注意的问题】
切削加工大致分为车削、铣削及以中心齿为主的切削(钻头、立铣刀的端面切削等),这些切削加工的切削热对刃尖的影响也各不相同。车削是一种连续切削,刃尖承受的切削力无明显变化,切削热连续作用于切削刃上;铣削则是一种间断切削,切削力是断续作用于刃尖,切削时将发生振动,刃尖所受的热影响,是切削时的加热和非切削时的冷却交替进行,总的受热量比车削时少。
铣削时的切削热是一种断续加热现象,刀齿在非切削时即被冷却,这将有利于刀具寿命的延长。日本理化研究所对车削和铣削的刀具寿命作了对比试验,铣削所用刀具为球头立铣刀,车削为一般车刀,两者在相同的被加工材料和切削条件(由于切削方式不同,切削深度、进给量、切削速度等只能做到大体一致)及同一环境条件下进行切削对比试验,结果表明,铣削加工对延长刀具寿命更为有利。利用带有中心刃(即切削速度=0m/min的部位)的钻头、球头立铣刀等刀具进行切削时,经常出现靠近中心刃处工具寿命低下的情况,但仍比车削加工时强。在切削难加工材料时,切削刃受热影响较大,常常会降低刀具寿命,切削方式如为铣削,则刀具寿命会相对长一些。但难加工材料不能自始至终全部采用铣削加工,中间总会有需要进行车削或钻削加工的时候,因此,应针对不同切削方式,采取相应的技术措施,提高加工效率。
⑥ 影响切削力有哪些因素各因素对切削力影响规律如何
通过大量的生产实践证明,在金属切削加工中某些因素是可以控制和影响材料的表面质量的。这些因素主要包括:切削力、切削液及刀具材料。在金属切削加工过程中,如果对这些因素进行合理的选择以及对金属切削过程进行正确的控制,不仅能高效率地得到优质的产品,而且还能得到更好的收益。
切削力对金属切削加工的影响
2.1.工件材料对切削力的影响
切削力是由材料的剪切屈服强度、塑性变形等因素来影响的。材料的剪切屈服强度与切削力成正相关关系,即材料的剪切屈服强度越高,切削力越大。切削力还受到材料塑性、韧性的影响,材料塑性、韧性越好,切削力越大。
2.2.刀具几何角度对切削力的影响
从刀具几何角度分析,切削力主要受前角、主偏角和刃倾角变化的影响。当前角减小时,切削变形增大,切削力加强。但是还需注意,前角对切削力的影响与材料有关。切削力的作用方向主要受主偏角影响,与此同时,主偏角对主切削力、进给力和背向力都有一定影响。刃倾角对主切削力影响不大,但在一定范围内增大刃倾角使进给力增加、背向力减小。
切削液对金属切削加工的影响
3.1.切削液的作用
在金属切削加工过程中,切削液对切削加工有重要作用。主要分为四点:第一,冷却作用。切削液常常以液体形式存在于切削区,它不仅能够降低切削温度,起到冷却作用,还能够减小工件与刀具的热变形。第二,润滑作用。切削液在工件与刀具、切屑之间形成一层油膜,减少它们之间的摩擦,起到润滑作用。第三,排屑与清洗作用。生产加工时,切削液处于流动状态,可将切削区域及机床上的细碎切屑冲走。第四,防锈作用。将防锈剂加入到切削液中,使金属表面形成一层保护膜,可防止工件及刀具出现生锈现象。
3.2.切削液的种类
切削液主要分为三类。第一类,非水溶性切削液,主要对工件、刀具等有润滑作用。第二类,水溶性切削液,主要用于工件、刀具等的冷却和清洗。第三类,表面活性剂,这种物质既溶于水也溶于油,而且将水和油连接在一起,故其有乳化作用。
3.3.切削液的选择
切削液的选择常根据工件材料、加工方法以及刀具材料等具体情况而选择。
(1)根据工件材料选择。切削加工塑性材料时需用切削液,脆性材料则不需要。
(2)根据加工方法选择。如果对材料进行磨削加工,选择具有冷却、清洗排泄及防锈功能的切削液。如果对材料进行半封闭或封闭加工,可以考虑极压切削油和极压乳化液。
刀具材料对金属切削加工的影响
4.1.刀具材料的性能
通过考虑金属切削加工中的实际因素,刀具材料应具有高硬度、高强度、以及良好的耐磨性、耐热性和导热性。硬度高的刀具材料才能完成切削加工任务,足够的强度才能保证切削加工不会产生危险,良好的耐热性才能保证在高温环境下进行加工工作。只有这样,才能保证加工安全、高效率的运行。
4.2.刀具材料的种类
刀具材料的种类一般是按照材料的物理化学性能区分。在实际生产中,高速钢、硬质合金是使用最为广泛的。耐热性较差的碳素、合金工具钢因其抗弯强度较高,主要用于中、低速切割。高速钢按用途又可分类,通常分为两类:第一类,通用型高速钢;第二类,高性能高速钢。良好的工艺性是通用型高速钢的显着特色,而高性能高速钢是在通用型高速钢的基础上加入微量元素,故高性能高速钢的耐磨性、耐热性显着提高。陶瓷材料的主要成分是氧化铝,是经压制成型后烧结而成。其具备稳定的化学性能,故适用于较高的切削速度。金刚石是目前最硬的刀具材料,不仅能够完成有色金属的加工,而且善用于非金属材料的高速精加工。立方氮化硼,一种硬度和耐磨性仅次于金刚石的刀具材料。适用于冷硬铸铁和一些很难加工材料的加工。
金属切削加工中控制表面质量的方法
5.1.合理选择刀具材料
刀具材料的选择一般根据加工材料和具体的加工情况而定。在金属切削加工过程中,对有色金属及非金属材料进行高速精加工时,一般采用金刚刀。利用的是金刚刀硬度高,耐磨性好,摩擦系数小的性能。对碳钢、合金钢进行高速精加工时,可以采用涂层硬质合金、或者立方氮化硼刀具材料,利用的是硬度高,耐磨性好,特别是其化学稳定性好的性能。
5.2.合理选择切削液
为了减少切屑、刀具与工件间的摩擦,可通过选择合理的切削液来实现。切削液的科学应用,可避免粘结现象,改善已加工表面质量。但是其使用效果,还需综合考虑与刀具材料、工件材料、加工方法等因素。
⑦ 一般如何判断切削加工性能的好坏
可以从刀具耐用度、被加工表面质量、加工效率,等,来判断切削性能的好坏。
供参考。
⑧ 如何改善工件材料的切削加工性
1、改善切削加工水平
在机械加工中,当工件在切削加工时,工件的表面会形成与刀具形状几乎相同的印痕以及留下大量的鳞刺,容易增加工件表面的粗糙度,降低工件表面的质量。一般来说,在这种情况下,切削加工时应适当增大刀具的尖端圆弧半径,适当减少刀具给进量,使刀具在工件上残留面积的高度尽可能降低,以保证工件表面的粗糙度控制在适当的范围内。这样可以有效的减少工件表面的积屑瘤和鳞刺,提高工件表面的质量,延长工件的使用寿命。
2、改善切削加工速度
在工件进行切削加工时,如果切削速度较高,可以使切削过程中工件表面的塑性变形大大降低,切削的速度越高塑性变形的程度就越小,能有效的降低工件表面的粗糙度。如果切削速度不够,工件在切削过程中会产生积屑瘤,影响工件表面质量。
3、改善机械加工设备的精度
工件的加工主要是通过机床来完成的,机床自身存在的误差将直接影响工件的精度。这就需要保证机床自身的精度,可以有效的减少加工过程中产生的误差。刀具与夹具的误差也会影响加工工件的精度,可以采取相应的措施减少刀具的磨损,这样可以改善加工工件的精度,提高加工工件的质量。