高技能人才培训

高技能人才培训一、难切削材料的概述1、什么叫难切削材料2、影响材料切削加工性的因素3、难切削材料的加工特点4、改善难切削材料加工性的途径1、什么是难切削材料？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、σb1000MPa，δ30％，αk100MPa，K41.8W/m?k)的一项以上，都属于难切削材料。也可以用切削过程中的现象(切削力、切削热、刀具磨损与刀具耐用度、已加工表面质量和切屑控制等)来衡量。返回2、影响材料切削加工性的因素①物理性能：1)导热系数K：导热系数高阳材料允许的Vc就高。如用硬质合金刀具切削以下材料的Vc：碳钢K=48.2～50.2W/m?kVc=100～150m/min高温合金K=8.4～16.7W/m?kVc=7～60m/min钛合金K=6.3～9.6W/m?kVc=15～50m/min2)线膨胀系数α：影响材料的热胀冷缩程度而影响加工精度。②化学成分：材料的化学成分和配比是影响材料的力学性能、物理性能、热处理性能、金相组织和材料的切削加工性的根本因素。如：C：材料含碳量的增加，其硬度和强度增加。Ni：Ni能提高材料的耐热性，但使材料的导热系数明显下降；当Ni8％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。③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，σb640MPa；淬火45钢：HRC45，σb2100～2600MPa。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αk和塑性δ：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==2～4MP;45钢E=200000MPa：Mo材E=500000MPa。④金相组织：1)铁素体：它的硬度和强度很低(HB50～90，σb=190～250MPa)、塑性和韧性高(δ=40～50％)，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(αk=30-35MPa)，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1/3～1/10。返回3、难切削材料的切削特点：①切削力大：为切45钢的1.5～2.5倍②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℃GH36270℃1Cr18Ni9Ti195℃③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50～200％．深度大于0.1mm，是切45钢的好几倍。返回4、改善难切削材料加工性的途径①选用优良的刀具材料。②选用合理的刀具几何参数。③选用合理的切削用量。④选用性能好的切削液。⑤改善工夹具结构。⑥对被加工材料进行适当热处理。⑦采用其他工艺二、难切削材料的车削1、淬火钢的车削2、软橡胶的切削3、不锈钢的车削4、高温合金的切削加工5、钛合金的切削加工1、淬火钢的车削①淬火钢的切削特点：1)硬度高：HRC45-70。2)脆性大。3)强度高：σb=2100～2600MPa，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。②刀具与切削用量：公道选择刀具材料，是切削加工淬火钢的重要条件。根据淬火钢的切削特点，刀具材料不仅要有高的硬度、耐磨性、耐热性，而且要有一定的强度和导热性。(1)硬质合金：为了改善硬质合金的性能，在选择硬质合金时，应优先选择加进适量TaC或NbC的超细微粒的硬质合金。由于在WC-Co类硬质合金中，加进TaC以后，可将其原来的800℃高温强度进步150～300MPa，常温硬度进步HV40～100。加进NbC以后，高温强度进步150～300MPa，常温硬度进步HV70～150。而且TaC和NbC可以细化晶粒，进步硬质合金抗月牙洼磨损的能力。TaC还可以降低摩擦系数，降低切削温度，增强硬质合金抗热裂和热塑性变形的能力，同时也将WC的晶粒细化到0.5～1μm，其硬度进步HRA1.5～2，抗弯强度可进步600～800MPa，高温硬度比一般硬质合金高。常用来切削淬火钢的硬质合金牌号有：YM051、YM052、YN05、YN10、600、610、726、758、767、813等。(2)热压复合陶瓷和热压氮化硅陶瓷：在Al2O3中加进TiC等金属元素并采用热压工艺，改善了陶瓷的致密性，进步了氧化铝基陶瓷的性能，使它的硬度进步到HRA95.5，抗弯强度可达到800～1200MPa，耐热性可达1200℃～1300℃，在使用中可减少粘结和扩散磨损。其主要牌号有AG2、AG3、AG4、LT35、LT55、AT6等。氮化硅基陶瓷是在Si3N4中加进TiC等金属元素，其硬度为HRA93～94，抗弯强度为700～1100MPa。其主要牌号有HS73、HS80、F85、ST4、TP4、SM、HDM1、HDM2、HDM3。这两种陶瓷适用于车、铣、镗、刨削淬火钢。(3)立方氮化硼复合片(PCBN)刀具：它的硬度为HV8000～9000，复合抗弯强度为900～1300MPa，导热性比较高，耐热性为1400℃～1500℃，是刀具材料中最高的。它十分适合于淬火钢的半精加工和精加工。综上所述，切削淬火钢最好的刀具材料是立方氮化硼，其次是复合陶瓷，再其次是新牌号硬质合金。3．怎样选择切削淬火钢刀具的几何参数？切削淬火钢时，光有好的刀具材料，而没有公道的刀具几何参数，也不能达到满足的效果。所以要根据具体的刀具材料、工件材料和切削条件，公道地选择刀具几何参数，才能有效地发挥刀具材料应有的切削性能。(1)前角：前角的大小对切削淬火钢影响很大。由于淬火钢的硬度、强度高，切削力大，而且集中在刀具刃口四周。为了避免崩刃和打刀，前角应选零度和负值，一般γ0=-10°～0°。工件材料硬度高、断续切削时，应选较大的负前角，γ0=-10°～-30°。假如采用正前角可转位刀片时，应磨出bγ=0.5～1mm宽，γ01=-5°～-15°较大的负倒棱，以增强刀刃强度。(2)后角：切削淬火钢刀具的后角应比一般刀具的后角大一些，以减小后刀面的摩擦，一般α0=8°～10°为好。(3)主偏角和副偏角：为了增强刀尖强度和改善散热条件，主偏角κr=30°～60°，副偏角κ’r=6°～15°。(4)刃倾角：刃倾角为负值时，可以增大刀尖强度。但负值太大时，会使Fp力增大，在工艺系统刚性差时，引起振动。所以在一般情况下，λs=-5°～0°；断续切削时，λs=-10°～-20°；硬齿面刮削滚刀，它的刃倾角λs=-30°。(5)刀尖圆弧半径：它的大小影响刀尖强度和已加工表面粗糙度。因工艺系统刚性的影响，刀尖圆弧半径γε=0.5～2mm为宜。切削淬火钢刀具，在公道选好几何参数的基础上，必须经过仔细刃磨和研鐾，进步刀具各表面的刃磨质量，使刀具耐用度得到进步。4．怎样选择切削淬火钢时的切削用量？切削加工淬火钢的切削用量，主要根据刀具材料、工件材料的物理力学性能、工件外形、工艺系统刚性和加工余量来选择。在选择切削用量三要素时，首先考虑选择公道的切削速度，其次是切削深度，再其次是进给量。(1)切削速度：一般的淬火钢耐热性在200℃～600℃，而硬质合金的耐热性为800℃～1000℃，陶瓷刀具的耐热性为1100℃～1200℃，立方氮化硼的耐热性为1400℃～1500℃。除高速钢外，一般淬火钢达到400℃左右时，它的硬度开始下降，而上述刀具材料仍保持它原有的硬度。所以在切削淬火钢时，充分利用上述这一特性，切削速度不宜选择太低或太高，以保持刀具有一定的耐用度。从目前的经验来看，不同的刀具材料切削淬火钢的切削速度，硬质合金刀具Vc=30～75m/min；陶瓷刀具Vc=60～120m/min；立方氮化硼刀具Vc=100～200m/min。在断续切削和工件材料硬度太高时，应降低切削速度，一般约为上面最低切削速度的1/2。在连续切削时的最佳切削速度，以切下的切屑呈暗红色为宜。(2)切削深度：一般根据加工余量和工艺系统刚性选择，一般情况下，αp=0.1～3mm。(3)进给量：一般为0.05～0.4mm/r。在工件材料硬度高或断续切削时，为了减小单位切削力，应当减小进给量，以防崩刃和打刀。5、怎样使用立方氮化硼刀具切削淬火钢?立方氮化硼刀具(CBN)不仅是制造磨具的好材料，而且它轻易修磨(可用金刚石磨轮刃磨)，也是用于制造车刀、镗刀、铣刀、枪钻、铰刀、齿轮刀具等的好材料。CBN主要用来切削各种淬火钢，也可用来切削其他难切削材料。它不仅有很高的金属切除率，而且有很好的表面加工质量。切削各种淬火钢可以有效地代替磨削，减少加工工序，进步生产率。现在市场上所销售的CBN刀片，大都以它与硬质合金复合片的形式，作成可转位刀片或刀具，其目的就是进步CBN刀片的抗弯强度。由于CBN刀具的硬度高(HV8000～9000)，耐热性高(1400℃～1500℃)，在使用时能答应以高于硬质合金几倍的切削速度切削淬火钢，而耐用度是硬度合金的几倍到几十倍。切削淬火钢时CBN刀具与硬质合金刀具对比。CBN刀具不适于低速切削，CBN刀具靠切削时所产生的切削热，在切削区微小的范围内软化工件材料来切削的。在切削硬度为HRC55～65的材料时，CBN刀具的切削速度应在50～120m／min。铣削时的Vc=100～160m/min，每分钟进给量Vf=70～160mm/min；铰削时Vc=60～130m/min，ap=0.1～0.2mm，f=0.07～0.2mm/r。CBN刀具主要用于淬火钢的半精加工和精加工。其加工表面不会像磨削那样产生烧伤现象，效率比磨削高十倍左右。CBN刀具切削淬火钢时的几何参数是γ0=-15°～-5°，α0=α’0=10°～15°，κr=30°～60°，κ’r=5°～15°，λs=0°～10°，γε=0.3～1mm。返回2、软橡胶的切削软橡胶的硬度(邵尔A型30～35)和强度(σb20～25MPa)极低，导热性极差(0.14W/m?k)、塑性极高(δ=500～700)、弹性模量极小(2～4MPa)。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。①刀具材料：高速钢、YG类硬质合金。②刀具几何参数：γ0=45～55°，α0=10～15°，β0=20～30°；刮削时，γ0=0°，α0=70°，还用割刀(β0=5～10°)，套料刀。③切削用量：Vc≤100m/min。αp=2～5mm；f=0.5～0.7mm/r。④切削液：用不含油的水溶液。返回3、不锈钢的车削1什么是不锈钢？通常，人们把含铬量大于12%或含镍量大于8%的合金钢叫不锈钢。这种钢在大气中或在腐蚀性介质中具有一定的耐蚀能力，并在较高温度(450℃)下具有较高的强度。含铬量达16%～18%的钢称为耐酸钢