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难加工材料的切削加工性 切削加工性是指工件材料切削加工的难易程度。而材料的切削加工性是一个相对的概念，因为它不仅和材料本身有关，而且随切削加工条件和加工要求的不同而变化。难加工材料之所以难以加工就是因为其相对切削性太差，如高硬度和高强度、高塑性和高韧性、低导热性、低塑性、高脆性、化学性能过于活泼等特点造成切削过程中切削力大、切削温度高、切屑难于控制、加工硬化严重和刀具耐用度低等问题。不锈钢材料加工硬化性大，在切削过程中，被加工材料会产生塑性变形；不锈钢的导热率低，切削加工时切屑带走热量少，切削点的温度上升，导致刀具寿命变短；同时，不锈钢亲和性大，易使刀尖产生积屑瘤和后刀面产生附着物，从而使被加工表面精度下降。钛合金的切削加工性表现为：密度小、导热性差、切削加工时切削热不易扩散，导致刀具寿命很短。钛合金的亲和力大；具有高的化学活性，易与相接触的金属亲和，导致粘结、扩散加剧、刀具磨损；钛合金弹性模量低、弹性变形大，会使已加工表面与后刀面的接触面积大，磨损严重。淬硬钢材料的主要特点是硬度、强度高, 塑性、导热性差。在切削过程中，切屑与前刀面接触长度短, 因此切削力和切削温度集中在切削刃附近,易使刀具磨损和崩刃。为了克服这些难加工材料的加工难点，就需要选择正确的刀具材料。由于不同材料的成份和性能各异，切削加工性也不同。因此，只有掌握它们的特殊性，才能找出与之相匹配的刀具材料来完成对其的切削加工。刀具材料的 刀具材料的选择 1、切削难加工材料时对刀具材料性能的要求 刀具材料和工件材料的力学、物理和化学性能必须得到合理的匹配，切削过程才能正常进行，并获得较长的刀具寿命。否则，刀具就可能会急剧磨损，刀具寿命就会缩短。这样就要求在选择刀具材料时，不仅要考虑刀具材料的常温力学性能，还应考虑其高温性能，防止工件与刀具材料中的化学元素发生化学作用或扩散作用从而造成刀具的扩散磨损。 难加工材料在切削加工中，通常出现的刀具磨损包括如下2种形态：（1）由于机械作用而出现的磨损；（2）由于热及化学作用而出现的磨损，以及由切削刃软化、溶融而产生的破断、热疲劳、热龟裂等[5]。切削难加工材料时，由于被加工材料中存在较多促使刀具磨损的因素，通常在很短时间内就会出现上述刀具磨损。 根据难加工材料的切削特点，同时考虑其切削的特殊性，选择刀具材料时应考虑以下性能:（1）高的硬度和耐磨性；（2）高的耐热性；（3）足够的强度和韧性。除此之外，对于难加工材料的切削还应该特别注意以下2点：一是要避免因刀具材料和工件材料之间某些元素的亲和作用致使刀具磨损加剧；二是要根据刀具材料、工件材料及其他切削条件选择最佳切削速度。例如，陶瓷和立方氮化硼刀具切削时要求切削速度高，如果在较低的速度下切削，其耐用度并不比高速钢刀具好。因此，各种刀具材料的优越性只有在相应的速度范围内才能充分显示出来。
7 M% E- U6 I9 s# i[size=0.18]2常用刀具材料的切削性能 ; \2 y) L$ d: d
绝大部分刀具材料中都含有碳化物、氮化物、氧化物和硼化物。这些化合物都具有高硬度、高熔点、高弹性模量，这正是刀具材料所需要的性质。例如，硬质合金的硬质相主要为WC和TiC；陶瓷的基体材料常用Al2O3和Si3N4，再加入碳化物、其他氧化物和氮化物，甚至硼化物；立方氮化硼则是一种非金属的氮化物 。因此，在现代切削加工中，常用的刀具材料为高速钢、硬质合金、陶瓷、立方氮化硼和金刚石等。表1为各种刀具材料的主要性能。
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7 U7 A! g: E9 k9 A% x; r1 |" a3 k近年来，高速钢刀具的性能已不够先进，但因其稳定性好，能接受成形加工，在刀具材料总消耗量中仍占近1/2。在高速钢的基体上，用物理气相沉积（PVD）法涂覆耐磨材料薄层（一般为TiN），可显著提高刀具寿命和加工表面质量，降低切削力。这种涂层高速钢刀具也已得到广泛的应用。 硬质合金刀具是碳化物（WC、TiC等）的粉末冶金制品。按晶粒的大小可分为普通硬质合金、细晶粒硬质合金和超细晶粒硬质合金；按化学成分可分为钨钴类（YG）、钨钴钛类（YT）和添加稀有碳化物类（YW）。由于钨钴钛（YT）类刀具和钛合金有强烈的亲和力，所以目前在工业生产中获得广泛应用的仍然是钨钴类硬质合金YG8、YG6、YG3等。如果使用添加稀有金属的细晶粒硬质合金YA6、YD15、YG10H、YS2等，可提高刀具的寿命和加工效率。 金刚石刀具具有极高的硬度和耐磨性、刃口锋利、低摩擦系数、高弹性模量、高导热系数以及与非铁金属亲和力小等优点。金刚石类刀具适用于难加工材料的精加工和超精加工。金刚石的耐热温度只有700~800℃，加工时必须进行充分的冷却和润滑。 立方氮化硼刀具的硬度虽然略低于金刚石，但却远远高于其他高硬度材料，而且热稳定比金刚石高得多，可达到 1200℃以上，适合高温干切削。其另一个优点是化学惰性大。由于CBN刀具加工高硬度零件时可获得良好的加工表面粗糙度, 因此采用CBN刀具切削淬硬钢可实现“以切代磨”。表2给出了不同CBN含量的CBN刀具的切削用途。 5 |- U% s' L4 R' r: x# X' U, J
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发表于 2017-5-17 10:39:14
