工件材料的切削加工性及改善.

1机械制造技术基础1.6工件材料的切削加工性及改善第1章切削与磨削过程21.6工件材料的切削加工性及改善内容提要1.衡量材料可加工性的指标；2.改善材料切削加工性的途径。重点难点1.衡量材料可加工性的指标；2.改善材料切削加工性的途径。学习目标1.掌握改善材料切削加工性的途径。31.6.1衡量材料可加工性的指标工件材料的切削加工性是指在一定切削条件下，工件材料切削加工的难易程度。这种难易程度是相对的，是相对于某种工件材料而言，而且随着加工方式、加工性质和具体加工条件的不同而不同。比如：纯铁的粗加工可算容易，但精加工时表面粗糙度很难达到要求；不锈钢在普通机床上加工问题不大，但是自动化生产时因切屑会使生产中断等等。显然，上述各种情况下的切削加工性是不同的，其相应的衡量指标也各不相同。4•衡量切削加工性的指标1.以刀具耐用度衡量或一定耐用度下的切削速度衡量切削加工性在相同的切削条件下，刀具耐用度高，工件材料的切削加工性好。在刀具耐用度T相同的前提下，切削某种材料允许的切削速度VT高，切削加工性好；反之VT小，切削加工性差。1.6.1衡量材料可加工性的指标5•如取刀具耐用度T=60min，则VT可写作V60。在生产实践中，通常采用相对加工性Kv来衡量材料的切削加工性。即：以强度为σb＝0.598GPa的45钢的V60作基准，记作（V60）j，其它被切削材料的V60与之相比的数值，称为相对加工性，记作Kv：•Kv愈大，加工性愈好。反之Kv越小，切削加工性约差。常用材料的相对加工性分为8级，如表1.8所示。j)(6060VVKv1.6.1衡量材料可加工性的指标6加工性等级名称及种类相对加工性系数Kv代表性工件材料1很容易切削材料一般有色金属3.0铜合金、铝合金、锌合金2易切削材料易切削钢2.5～3.0退火15Cr钢（σb＝380～450MPa）Y12钢（σb＝400～500MPa）3较易切削钢1.6～2.5正火30钢（450～560MPa）4普通材料一般钢及铸铁1.0～1.645钢、灰铸铁、结构钢5稍难切削材料0.65～1.0调质2Cr13钢（σb＝850MPa）85热轧钢（σb＝900MPa）6难切削材料较难切削材料0.5～0.65调质45Cr7难切削材料0.15～0.550CrV调质；1Cr18Ni9Ti未淬火；工业纯铁；某些钛合金8很难切削材料0.15某些钛合金；铸造镍基高温合金；Mn13高锰钢表1.8工件材料相对加工性分级1.6.1衡量材料可加工性的指标73.以切削力和切削温度衡量切削加工性在相同的切削条件下，切削力大或切削温度高，则切削加工性差。机床动力不足时，常用此指标。4.以加工表面质量衡量切削加工性易获得好的加工表面质量，则切削加工性好，精加工时常用此指标。5.以断屑性能衡量切削加工性在自动机床、组合机床及自动生产线上，或者对断屑性能有很高要求的工序（如深钻削、盲孔镗削）常用该指标。1.6.1衡量材料可加工性的指标8•衡量切削加工性的指标以刀具耐用度T或一定寿命下的切削速度VT衡量加工性以切削力或切削温度衡量切削加工性以已加工表面质量衡量切削加工性以切屑控制或断屑的难易衡量切削加工性1.6.1衡量材料可加工性的指标9•改善切削加工性的途径：通过热处理改变材料的组织和机械性能高碳钢和工具钢球化退火热轧状态的中碳钢正火低碳钢冷拔或正火调整材料的化学成分在钢中适当添加一些元素，如硫、钙、铅等，使钢的切削加工性得到显著改善，这样的钢叫“易切钢”。1.6.2改善材料切削加工性的途径10机械制造技术基础1.7刀具材料和几何参数的选择第1章切削与磨削过程111.7刀具材料和几何参数的选择内容提要1.刀具材料的选择；2.刀具几何参数的选择。重点难点刀具几何参数的选择。学习目标掌握刀具几何参数的选择。12选择依据：工件材料刀具形状和类型加工要求1.7.1刀具材料的选择13前角γ0基面投影线前刀面投影线在正交平面内测量，前刀面与基面之间的夹角。1)前角γ0υc1.7.2刀具角度的选择141.前角γO（1）功用γO刀刃锋利，切屑变形切削力和切削功率刀刃和刀尖强度，散热体积刀具寿命1.7.2刀具角度的选择γ02Prγ01影响切削刃锋利程度和强度15（2）选择取决于：工件材料、刀具材料及加工要求。•工件材料强度、硬度较低时，应取较大前角，反之应取较小的前角。加工塑性材料时，应取较大前角，加工脆性材料时，应取较小的前角。•刀具材料韧性好（高速钢），取较大前角，反之（硬质合金）取较小前角。•粗加工时，取较小前角，精加工时，取较大前角。1.前角γO1.7.2刀具角度的选择影响切削刃锋利程度和强度161、强度和韧性大的刀具材料选择大的还是小的前角，而脆性大的刀具又如何选择？2、加工塑性材料时，一般选择大的还是小的前角。3、加工脆性材料时，刀具前角相对塑性材料如何选择？4、粗加工和精加工时刀具的前角有何区别？问题？1.7.2刀具角度的选择17•强度和韧性大的刀具材料可以选择大的前角，而脆性大的刀具甚至取负的前角。•加工钢件等塑性材料时，一般采用选择大的前角。•加工脆性材料时，因此刀具前角相对塑性材料取得小些或取负值，以提高刀刃的强度。•粗加工时，一般取较小的前角；•精加工时，宜取较大的前角，以减小工件变形与表面粗糙度；解答18切削平面投影线减小后刀面与已加工表面之间的摩擦;它和前角一样影响刃口的强度和锋利程度。主后刀面投影线作用：后角α0在正交平面内测量，主后刀面与切削平面之间的夹角。2)后角α0υc192.后角αo（1）功用αo后刀面与工件的摩擦后刀面的磨损率（2）选择取决于：加工要求、工件材料及工艺系统刚度。•切削厚度越大、切削力越大，后角取较小值；•粗加工或工件材料较硬，后角取较小值；•工件材料越软、塑性越大，后角越大；•工艺系统刚度较差时，适当减小后角；1.7.2刀具角度的选择减小后刀面与工件表面间的摩擦。20问题？1、工件材料强度或硬度较高时，一般采用较小还是较大的后角？2、对于塑性较大材料，一般取较小还是较大的后角？21解答1、工件材料强度或硬度较高时，为加强切削刃，一般采用较小后角。2、对于塑性较大材料，已加工表面易产生加工硬化时，后刀面摩擦对刀具磨损和加工表面质量影响较大时，一般取较大后角。223.主偏角κr（1）功用κr刀刃强度背向力Fp，散热条件刀具寿命，工件易变形1.7.2刀具角度的选择kr2Kr’kr1FpFf表面粗糙度影响刀具寿命、已加工表面粗糙度及切削分力大小和比例。23（2）选择•工艺系统刚性较好时，主偏角取较小值；当工艺系统刚性较差（如车细长轴）或强力切削时，一般取较大值，以减小背向力Fp，从而降低工艺系统的弹性变形和振动。•粗加工时，主偏角取较大值，以利于减振；精加工时，主偏角取较小值，以减小表面粗糙度；1.7.2刀具角度的选择3.主偏角κr影响刀具寿命、已加工表面粗糙度及切削分力大小和比例。244.副偏角κr′（1）功用κr′表面粗糙度残留面积高度1.7.2刀具角度的选择用以减小副切削刃与已加工表面的摩擦。摩擦易振动25（2）选择•副偏角大小取决于表面粗糙度（5°〜15°)，粗加工时取大值，精加工取小值。1.7.2刀具角度的选择4.副偏角κr′①、工艺系统刚性好时，加工高强度高硬度材料，一般κrˊ＝5o～10o；加工外圆及端面，能中间切入，κrˊ＝45o。②、工艺系统刚度较差时，粗加工、强力切削时，κrˊ＝10o～15o；车台阶轴、细长轴、薄壁件，κrˊ＝5o～10o。③、切断切槽，κrˊ＝1o～2o。副偏角的选择原则是：在不影响摩擦和振动的条件下，应选取较小的副偏角。261.7.2刀具角度的选择5.刃倾角λs——切削平面内测量，是主切削刃与基面的夹角。当刀尖是切削刃最高点时,λs定为正值；反之位负。λs影响刀尖强度和切屑流动方向。粗加工时为增强刀尖强度，λs常取负值；精加工时为防止切屑划伤已加工表面，λs常取正值或零。275.刃倾角λs（1）功用（2）选择主要影响刀头的强度、切削分力和切屑的流动方向。•加工一般钢料和铸铁，无冲击时：粗车λs＝0°〜－5°，精车λs＝0°〜+5°；有冲击时：λs＝－5°〜－15°；特别大时：λs＝－30°〜－45°。•切削加工高强度钢、冷硬钢时：λs＝－30°〜－45°。1.7.2刀具角度的选择28刃倾角对切屑流出方向的影响刃倾角对刀尖强度的影响1.7.2刀具角度的选择296.其它几何参数的选择•负倒棱及其参数的选择•过渡刃及其参数的选择1.7.2刀具角度的选择7.刀具几何参数选择示例30•刀具各角度之间是相互联系、相互影响的，孤立地选择某一角度并不能得到所希望的合理值。•例：加工硬度较高的工件材料时，为了增加刃的强度，取较小的后角，但加工特别硬的材料如淬硬钢时，通常采用负前角，这时如适当增大后角，不仅使刃易于切入工件，而且还可以提高刀具耐用度。1.7.2刀具角度的选择