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：2025-09-22 文章來源：本站原創(chuàng) 閱讀量：49
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。
金屬切削加工性基本概念
金屬材料切削加工性指標(biāo)
金屬材料的切削加工性是指在一定的切削條件下，金屬材料被切削加工的難易程度。切削加工的難易程度取決于切削條件和加工要求。金屬材料的切削加工性是一個(gè)相對(duì)概念，通常用四個(gè)指標(biāo)來衡量：表面質(zhì)量、刀具壽命、比切削力和切屑控制。
1. 表面質(zhì)量
機(jī)械零件的切削加工性一般用表面粗糙度來衡量。加工后表面粗糙度越低，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)力和加工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)力和加工硬化程度直接影響零件形狀和尺寸的穩(wěn)定性，以及導(dǎo)磁率、導(dǎo)電率和抗蠕變性能。2. 刀具耐用度 金屬材料的切削加工性用刀具耐用度來衡量。刀具耐用度是指從切削開始到磨損達(dá)到刀具鈍化標(biāo)準(zhǔn)為止的總切削時(shí)間。刀具耐用度 (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)。允許切削速度用vy表示，其含義為：當(dāng)?shù)毒吣陀枚葹門（min）時(shí)，切削金屬材料的允許切削速度值。 vy值越大，工件的切削加工性越好。一般情況下，T=60min；對(duì)于難加工材料，T=30min或T=15min。若T=60min，切削速度v可表示為v60。
（2）在相同切削條件下，考察刀具切削工件材料時(shí)的耐用度值。刀具耐用度值越大，工件的切削加工性越好。
（3）在相同切削條件下，考察切削工件材料至刀具鈍化標(biāo)準(zhǔn)時(shí)的金屬切除量。金屬切除量越大，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)剛性不足時(shí)，通常使用單位切削力來衡量工件的切削加工性。
4. 切屑控制難度
能夠有效控制切屑流向并可靠地?cái)嘈迹瑒t切削加工性良好，例如深孔鉆、深孔鏜孔、深孔套料鉆等；反之，切削加工性較差。實(shí)際生產(chǎn)中，通常用相對(duì)切削加工性來衡量被加工金屬材料的切削加工性。以45號(hào)鋼（硬度170-229 HB，強(qiáng)度θ=0.637 GPa）的V值作為基準(zhǔn)，記為(V60)，其他金屬材料的V值與(V60)的比值k稱為相對(duì)切削加工性，即k=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。
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材料的物理機(jī)械性能、化學(xué)成分、熱處理狀態(tài)、金相組織、加工要求以及加工條件等因素有關(guān)。
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。材料硬度較高時(shí)，切屑與前刀面的接觸長(zhǎng)度縮短，前刀面上的法向應(yīng)力增大，摩擦熱集中在較小的刀面-切屑接觸面上，導(dǎo)致切削溫度升高，磨損加劇。工件硬度過高可能導(dǎo)致刀尖燒傷和崩刃。圖