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難切削材料如何加工？
1、難切削材料
% q+ P2 f3 O5 @0 q( E　　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標中(HB>250、σb>1000 MPa，δ>30%，αk>100 MPa，K<41.8 W/m?k)的一項以上，都屬于難切削材料。也可以用切削過程中的現象(切削力、切削熱、刀具磨損與刀具耐用度、已加工表面質量和切屑控制等)來衡量。
2、影響材料切削加工性的因素：
% ~4 k! }9 }$ E. r　　①物理性能：
　　1)導熱系數K：導熱系數高的材料允許的Vc就高。如用硬質合金刀具切削以下材料的Vc：
! b+ B- D' z8 W8 i  Z　　碳鋼K=48.2～50.2 W/m?k Vc=100～150 m/min
9 p/ k0 d3 c8 W6 c1 O　　高溫合金K=8.4～16.7 W/m?k Vc= 7～60 m/min
　　鈦合金K=6.3～9.6 W/m?k Vc= 15～50 m/min
# B5 M2 d9 B* {9 K; F　　2)線膨脹系數α：影響材料的熱脹冷縮程度而影響加工精度。
% B* b# C& _" C! L　　②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：
　　C：材料含碳量的增加，其硬度和強度增加。
% a* T6 U, Y* C( l　　Ni：Ni能提高材料的耐熱性，但使材料的導熱系數明顯下降；當Ni>8%時，形成奧氏體鋼，使加工硬化嚴重。
' k* N# h( V7 f  Y: ]  _$ `　　V：隨著它的含量的增加，材料的磨削性能變差。
, A! c1 S% @2 L9 S4 f% X+ O# C　　Mo：能提高材料的強度和韌性，但材料的導熱系數下降。
　　W：能提高材料的熱強性和高溫強度及常溫硬度與強度。但使材料的導熱系數明顯下降。
　　Mn：能提高材料的硬度和強度，使材料的韌性下降。當Mn>1.5%時，材料的切削加工性變差。
, v1 T/ g1 o4 I  X% D0 h　　Si：能使材料的導熱系數下降。
　　Ti：鈦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有影響。
3 R- S0 b- V) m' H( w5 v　　③材料的力學性能：1)硬度和強度：材料的硬度和強度適中，其切削加工性比較好，硬度和強度越高，切削加工性就越差。如正火45鋼：HB200，σb 640 MPa；淬火45鋼：HRC45，σb 2100～2600 MPa。影響材料切削加工性的還有金屬材料組織中的細微雜物，如A1203、Si02、Ti02等，它們的顯微硬度高，對刀具產生機械磨損；其切削加工性也變差。2)韌性αk和塑性δ：韌性和塑性大的材料，在切削加工時的阻力、變形和產生的熱量就大，其切削加工性也差。3)彈性模量E：它是表示材料剛度的指標，彈性模量大，表示材料在外力的作用下不易產生彈性變形。但彈性模量小的材料在切削過程中，彈性恢復大，且刀具摩擦大，切削也困難。如軟橡膠E==2～4MP;45鋼E=200000 MPa：Mo材E=500000 MPa。
! N, \/ ~" g6 f, j- Z- O　　④金相組織：1)鐵素體：它的硬度和強度很低(HB50～90，σb =190～250 MPa)、塑性和韌性高(δ=40～50%)，切削時易產生積屑瘤.切削加工性差。2)珠光體：球形珠光體切削加工性好。(如45鋼) 3)滲碳體：硬度高(HRC66-70)，但很脆(αk=30-35 MPa)，由于Fc增大易崩邊，使切削困難。4)奧氏體：它的硬度不高(HB200左右)，但塑性和韌性很高，加工表面硬化和切屑與刀具冷焊嚴重，切削加工性差。如1Cr18Ni9Ti、高溫合金等。5)馬氏體：淬火鋼屬于這類金相組織。它硬度高、脆性大，其相對切削加工性為45鋼的1/3～1/10。
7 z2 o* v' l9 v3 n1 @3、難切削材料的切削特點：
5 g4 Y4 k& S' N! z　　①切削力大：為切45鋼的1.5～2.5倍
) C  m) t0 d: a& Z, E6 H4 o　　②切削溫度高：當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韌性、塑性高，強化系數大；加之在切削熱的作用下吸收周圍介質中的H、O、N等的原子，使切削表面和已加工表面形成硬脆層，其硬化程度比基體高50～200%.深度大于0.1mm，是切45鋼的好幾倍。
　　4、改善難切削材料加工性的途徑：
　　①選用優良的刀具材料。②選用合理的刀具幾何參數。③選用合理的切削用量。④選用性能好的切削液。⑤改善工夾具結構。⑥對被加工材料進行適當熱處理。⑦采用其他工藝
+ }0 F2 q/ u$ E, q9 X4 K5、淬火鋼的車削：
　　①淬火鋼的切削特點：1)硬度高：HRC45-70。2)脆性大。3)強度高：σb =2100～2600 MPa，是45鋼的4倍左右。4)切削力大：單位切削力Kc為4500MPa，是切45鋼的2.5倍。5)切削溫度高：其導熱系數為45鋼的1/7。
　　②刀具與切削用量：1)刀具材料：PCBN、陶瓷、硬質合金(600、610、YS8、YT05、758、813)等。2)刀具幾何參數：γ0=0～-10°，工件硬度和連續切削時γ0=-10～-30°，α0=8～10°，κr=30～60°，λs=0～-3°。3)切削用量：硬質合金Vc=30～50m/min；陶瓷刀具Vc=60～120m/min；PCBN刀具Vc=100～200 m/min，斷續切削時Vc為上述的1/2，αp、f為切一般鋼的1/2。
　　注意：一股淬火鋼的耐熱性為200～400℃，它的硬度隨溫度增高而降低。而刀具材料(硬質合金、陶瓷、PCBN)的耐熱性分別為800～1000℃、1200℃、1400～1500℃，利用這一特性，在連續切削時，Vc不能選擇太低；鉆孔時，Vc要合理，勤退刀；斷續切削時f要小，κr適當減小，γε增大，λs為負值。
6、高溫合金的車削
　　由于高溫合金中含有許多高熔點的合金元素Fe、Ti、Cr、Ni、V、W、Mo等，這元素與其它合金元素構成純度高、組織致密的奧氏體合金。而具有的元素又與非金屬元素C、B、N等構成硬度高、比重小、熔點高的金屬與非金屬的化臺物。使其它的切削加工性變得很差。它的相對切削加工性只有45鋼的5～20%。
0 C- g  X: i. r8 [　　①切削特點：1)切削力大：比切削一般鋼材大2～3倍。2)切削溫度高：比切45鋼高50%。3)加工硬化嚴重：切削表面和已加工表面的硬度比基體高50-100%。4)刀具易磨損：易產生粘結、擴散、氧化、溝紋磨損。
　　②刀具材料：1)高速鋼：應采用高釩、高碳、含鋁高速鋼。2)硬質合金：應采用細和超細顆粒的YG
8 G% P- Z" G! c+ `- ?% P　　⑨刀具幾何參數：變形高溫合金：γ0=10°，鑄造高溫合金：γ0=0°，一般不搭負倒棱。α0=10～15°，粗車λs =-10°，精車λs =0～3°，κr=45～75°。
/ A0 h4 u8 W; w% Q5 r2 U/ \　　④切削用量：1)高速鋼刀具：Vc=3～8m/min。2)硬質合金刀具：Vc=10～60 m/min。變形高溫合金：Vc=40～60m/min。鑄造高溫合金：Vc=7～10m/min。αp和f>0.1mm。
  F" \" q* F1 a# \9 Z! u　　⑤切削液：同不銹鋼。
. H; U% P7 p& t+ ~& k5 \! s1 x　　⑥高溫合金鉆孔：應盡量采用硬質合金鉆頭或S型和淺孔鉆；如用高速鋼鉆頭時，加大2巾，修磨α0和b，Vc為3 m/min，f為0.2～0.3mm/r；鉆頭要鋒利，磨鈍標準為一般鋼材的1/2～1/3，最好采用自動進給和不要在切削表而停留。
、鈦合金的車削：
! {% v& i" p' b" X9 r, n. K3 m' x　　鈦合金是近幾十年發展起來的一種新金屬，由于它的比強度(σb／ρ=1680／4.5=373，是45鋼的4.5倍)高，熱強度高(500℃長期工作)、抗腐蝕性好、低溫性能優良，而用于航空航天、化工、醫療等。
: t1 Q" t* A4 _* Y　　①切削特點：1)切削溫度高：在相同的切削條件下，比切45鋼高1倍。2)親和作用大，粘結嚴重，在高溫時產生粘結現象。3)化學活性大：在高溫切削條件下，它與空氣中的O、N、H、C發生反應，生成TiO2、TiN、TiH等的硬皮層，給切削帶來困難。
　　②刀具材料：1)高速鋼：除普通高速鋼外，最好選用高釩、高鈷、含鋁高速鋼。2)硬質合金：YG8、YG6X、YG6A、813、643、YS27、YD15.3)PCD、PCBN天然金剛石。
# g0 K- e  t# u　　③刀具幾何參數：γ0=5～15°，α0≥15°。
4 M/ b  Q' K6 K　　④切削用量：1)高速鋼刀具：Vc=8～12 m/min。2)硬質合金刀具：Vc=15～60 m/min。3)PCD、PCBN天然金剛石刀具：濕切Vc=200 m/min：干切Vc=100 m/min，αp>0.05mm，f>0.05mm/r。
　　⑤切削液：一股采用乳化液、極壓乳化液。精加工時采用極壓切削油。
3 V# h" v, P: z$ W7 M1 p　　⑥注意：車削細長軸(桿)時，應使用活頂尖和尼龍作跟刀架和中心架的爪托；鉸孔時，應用蓖麻油60%＋煤油40%作切削液；攻絲時，適當加大底孔直徑。
、冷硬鑄鐵的切削：
　　這類鑄鐵的表層發生白口化，硬度可達HRC60左右；單位切削力K c可達3000MPa，是切削45鋼的1.5倍；切削力集中在刃口附近，加工有氣孔、夾砂，切削時易損壞刀具；它的脆性大，切削時還會發生崩邊、掉渣等現象。
　　①刀具材料：1)硬質合金：應選硬度和抗彎強度高的硬質合金。YS2、YS8、YS10、600、610、726。2)陶瓷：SG4、AT6、SM、FT80、FT85。3)PCBN：用于精車。
　　②刀具幾何參數：1)硬質合金：γ0=0～-5°，α0=5～10°，κr≤45°(κr=45°)，λs =-5～一10°，γε=0.5～1 mm；
2 t$ J) d/ Y) M3 r% c8 W) X　　③切削用量：1)硬質合金刀具：粗加工Vc=7～10m/min，αp=5～10mm，f=0.5～1.5mm/r。精加工：Vc=15～20m/min，αp=0.5～2mm，f=0.3～O.5mm/r。2)陶瓷刀具：Vc=40～50m/min，αp=0.5～2mm，f=0.3～0.6mm/r。3)PCBN刀具：Vc=60～70m/min，αp=0.5～2mm，f=0.1～0.3mm/r。
6 p9 F: P4 }3 H9 G! t1 w( E/ p5 x9、熱噴涂(焊)材料的車削：
$ N% b0 E* [3 U2 P　　熱噴涂材料大多是多組元高強合金，經高溫、高速噴射到工件表面上，使工件表層的硬度、耐蝕性、耐磨性和耐熱性大幅度提高，而得到廣泛的應用。銅基、鐵基粉末噴涂層的硬度，較易切削。鈷基、鎳基粉末噴涂層的硬度>HRC50，難切削。鈷包WC、鎳包WC、鎳包Al2O3噴涂層的硬度>HRC65，最難切削。
( l6 i& B* h9 }8 B" \4 i　　①刀具材料：
　　1)硬質合金：硬度>HRC45，采用YG、YW硬質合金；硬度，采用600、610、726、767、YD05、YC12、YS2、YS8：硬度>HRC65，采用YG3X、YD05、YC09、YC12、YS8、600、610。
4 F. H) ^# y3 H2 k; `1 s) T, C　　2)陶瓷刀具：PCBN
　　②刀具幾何參數：γ0=0～-5°，α0=8～12°，κr≤45°。
$ H* u. w3 s4 J% q  C1 i　　③切削用量：硬質合金Vc=6～40m/min；陶瓷刀具Vc=18～80m/min；PCBN刀具：Vc=24～160m/min。αp=0.15～0.6mm；f=0.1～1mm/r。
. i0 i/ B' \! q10、軟橡膠的切削：
/ n# @7 ]9 y" k/ E1 r  F　　軟橡膠的硬度(邵爾A型30～35)和強度(σb 20～25 MPa)極低，導熱性極差(0.14W/m?k)、塑性極高(δ=500～700)、彈性模量極小(2～4 MPa)。由于上述性能，它具有很好的彈性、柔順性和易變性，因此很難對它進行切削加工。
  Z, G# [0 J+ T. \: B6 {& ~　　①刀具材料：高速鋼、YG類硬質合金。
6 |& g) p# S6 W7 v4 V　　②刀具幾何參數： γ0=45～55°， α0=10～15°，β0=20～30°；刮削時，γ0=0°，α0=70°，還用割刀(β0=5～10°)，套料刀。
　　③切削用量：Vc≤100 m/min。αp=2～5mm；f=0.5～0.7 mm/r。
& B1 j: w2 s$ |9 Q4 Y　　④切削液：用不含油的水溶液。
0 \; S  A5 V8 l% b+ l11、砂輪的車削：
　　一般剛玉類磨料的硬度為1800～2450HV，碳化硅磨料的硬度為3100～3400HV，采用PCD和PCBN刀具來車削這兩種磨料的砂輪，如同用刀切豆腐一樣容易。
　　①為了防止砂輪在車削時崩邊，采用圓形刀片的機夾刀具。
　　②刀具幾何參數：圓形刀片γ0=-8～-10°，α0=8～10°。
　　③切削用量：Vc=30～50m/min。αp=4～5mm；f=1～1.5 mm/r。
12、硬質合金的車削：
: Q. j6 w' L; O$ e　　硬質合金的硬度高(HRA85～92.5、HV1300～1650、HRC67～81)、脆性大(σb 900～2500 MPa)。以前只能采用磨削和電加工來進行加工。由于PCD、PCBN超硬刀具的出現，給車削加工提供了條件。
　　①刀具材料：PCD、PCBN。②刀具幾何參數：γ0=0～-5°，α0=6～8°，κr≤30～45°。
1 C# D/ X  g' K; w" |) ^　　③切削用量：Vc=20～35m/min，αp=0.1～1.5mm，f=0.05～0.15 mm/r。
　　④注意：防止崩邊：用煤油作切削液。
7 b- A5 q+ t( G  v6 C8 g! n: G2 O13、硬質合金的車削：
5 D0 ?# _& B+ y) S# \" W, p, x　　硬質合金的硬度高(HRA85～92.5、HV1300～1650、HRC67～81)、脆性大(σb 900～2500 MPa)。以前只能采用磨削和電加工來進行加工。由于PCD、PCBN超硬刀具的出現，給車削加工提供了條件。
, _2 M( \0 n& i　　①刀具材料：PCD、PCBN。②刀具幾何參數：γ0=0～-5°，α0=6～8°，κr≤30～45°。
　　③切削用量：Vc=20～35m/min，αp=0.1～1.5mm，f=0.05～0.15 mm/r。
　　④注意：防止崩邊：用煤油作切削液。
, e, D# l- j) y; Z2 \* X( B14、復合材料的車削：
　　復合材料是由兩種以上不同物理、化學、力學性能的物質人工制成的多相組成的固體材料。如玻璃鋼就是典型的復合材料。復合材料的種類有玻璃纖維增強復合材料(GFRP)、碳纖維增強復合材料(CFRP)、芳綸纖維增強復合材料(KFRP)、硼纖維增強復合材料，統稱為樹脂基纖維增強復合材料(FRP)。它只有很高的比強度和比剛度(比金屬高3～8倍)，而且抗疲勞性、減震性、斷裂安全性好，而廣泛應用于航天、航空、化工等行業。復合材料在切削加工時，由于材料的導熱系數很低(小于一般鋼的1/16)，造成切削溫度高，易產生變質和軟化，纖維和樹脂性能相差很大，表面粗糙度難以達到，且刀具磨損嚴重，大多數情況下不能使用切削液。
　　①刀具材料：高速鋼和涂層高速鋼、YG類硬質合金。為了幾十到幾百倍提高刀具耐用度，應選PCD、PCBN刀具。
　　②刀具幾何參數：一般情況下γ0=-10～-15°，α0=10～12°，γε=1～3mm，車螺紋時為防止崩牙γt=-15～-25°。
　　③切削用量：高速鋼刀具Vc=1O～15 m/min；硬質合金刀具Vc=40～80m/min；PCD、PCBN刀具Vc=80～120m/min，f=0.2～0.5 mm/r，αp無特殊要求。
! ]  D. m4 Y+ Z# V0 {0 b④注意：為防止分層、撕裂，應采用防護措施(支承防護扳、減少刀具主偏角和進給量和在切入切出處先倒角等)。
9 |+ g& H, {3 G9 y

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與各位共同學習。共同提高！

把刀用好

建議今后發這些技術貼時，注明下出品年代。因為現代刀具技術的發展速度遠遠超過了我朝教科資料等的更新速度。

壞_脾氣

{:soso_e147:}

waiwai0809

雖然用不上還是了解一下

zhouyingxin

記下了。{:soso_e179:}

Happy.Jin

對于搞機械加工來說是比較好的一個帖子。

dadi0013

多謝分享

tsms123

記下了多謝分享

人生就像杯茶

來學習了