典型難加工材料的物理機(jī)械性能及切削性能
發(fā)布時(shí)間：2025-08-28 文章來源：本站原創(chuàng) 閱讀量：37
典型難加工材料的物理機(jī)械性能及切削性能
隨著材料科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和材料制備技術(shù)的不斷改進(jìn)，大量新型材料涌現(xiàn)于生產(chǎn)領(lǐng)域。這些材料大多具有較好的綜合物理機(jī)械性能，但金屬切削性能極差，因此在生產(chǎn)中被稱為難加工材料。難加工材料獨(dú)特的力學(xué)性能給切削加工帶來了諸多困難，尤其是在超細(xì)長(zhǎng)深孔加工中，已成為生產(chǎn)中的技術(shù)瓶頸。本章重點(diǎn)介紹幾種典型難加工材料的物理機(jī)械性能及切削性能。
3.1 金屬切削加工性的基本概念
3.1.1 金屬材料切削加工性的衡量指標(biāo)
金屬材料的切削加工性是指在一定的切削條件下，金屬被切削加工的難易程度。切削加工的難易程度取決于切削工藝的條件和要求。金屬材料的切削加工性是一個(gè)相對(duì)概念，一般用表面質(zhì)量、刀具耐用度、比切削力和切屑控制四個(gè)指標(biāo)來衡量。1. 加工表面質(zhì)量
通常用機(jī)械零件的表面粗糙度來衡量金屬材料的切削加工性。零件加工后的表面粗糙度越小，其切削加工性越高。對(duì)于有特殊要求的精密零件，則用加工表面變質(zhì)層的深度、殘余應(yīng)力和硬化程度來衡量其切削加工性。這主要是因?yàn)樽冑|(zhì)層的深度、殘余應(yīng)力和硬化程度直接影響零件形狀尺寸的穩(wěn)??定性、磁導(dǎo)率、電導(dǎo)率和抗蠕變性能。
2. 刀具耐用度
刀具耐用度用于衡量金屬材料的切削加工性。刀具耐用度是指一把新刃刀具從開始切削到磨損達(dá)到刀具鈍化標(biāo)準(zhǔn)為止的總切削時(shí)間。刀具耐用度指標(biāo)可分為三種情況：
（1）在刀具耐用度相同的條件下，考察切削工件材料的允許切削速度。該指標(biāo)是衡量切削加工性的常用指標(biāo)。許用切削速度用Vr表示，其含義為：當(dāng)?shù)毒邏勖鼮門(min)時(shí)，切削金屬材料所允許的切削速度值。vy值越大，工件的切削加工性越好。一般情況下，T=60min；對(duì)于難切削材料，T=30min或T=15min。若T=60min，切削速度vy可表示為v60。
（2）在相同切削條件下，考察工件材料的刀具壽命值。刀具壽命值越大，工件的切削加工性越好。
（3）在相同切削條件下，考察工件材料達(dá)到刀具磨鈍標(biāo)準(zhǔn)時(shí)切除的金屬體積。金屬切削量越大，工件的切削加工性越好。
3. 單位切削力 當(dāng)機(jī)床功率不足或機(jī)床-夾具-刀具-工件系統(tǒng)剛性不夠時(shí)，常用單位切削力來衡量工件的切削加工性。
4. 切屑控制難度
有效控制切屑流并可靠斷屑表明切削加工性良好，例如在深孔鉆削、深孔鏜削和深孔套料加工中。反之，切削加工性差則切削加工性差。實(shí)際生產(chǎn)中，常用相對(duì)切削加工性來衡量被加工金屬的切削加工性。以45號(hào)鋼（硬度170-229 HB，強(qiáng)度θ = 0.637 GPa）的V60值作為基準(zhǔn)，記為（V60）。被加工其他金屬的V60值與（V60）的比值k稱為相對(duì)切削加工性：ky = V60/（V60）j。
常用金屬材料的相對(duì)切削加工性可分為八個(gè)等級(jí)，如表3.1所示。
3.1.2 影響金屬材料切削加工性的因素
金屬材料的切削加工性與其物理機(jī)械性能、化學(xué)成分、熱處理工藝等因素有關(guān)。狀態(tài)、金相組織、加工要求和加工條件。
1. 硬度
1) 工件材料室溫硬度的影響
一般而言，同一類型的材料，硬度越高，切削加工性越差。材料硬度高時(shí)，切屑與前刀面的接觸長(zhǎng)度越短。因此，前刀面上的法向應(yīng)力增大，摩擦熱集中在較小的刀具-切屑接觸面上，導(dǎo)致切削溫度升高，磨損加劇。過高的硬度會(huì)導(dǎo)致切削力和切削溫度升高。