鋼材中碳的含量對材料切削加工性的影響較大,。碳素結(jié)構(gòu)鋼的強度與硬度隨著含碳量的增加而增加,，而塑性與韌性隨含碳量的增加而減小,。當碳素工具鋼含碳量大于0.9%時，硬 度繼續(xù)增加而強度下降,。低碳鋼的塑性和韌性較髙，切削力和摩擦力相對較大,，而且切削加工時產(chǎn)生的切屑不易斷屑,，故切削加工性較低；高碳鋼的強度,、硬度較高,，切削力大，而且刀具磨損較快,，故切 削加工性能也較低,；一般情況下中碳鋼的切削加工性較好。 在鋼中加人Cr,、Mn等合金元素能提髙鋼的強度和硬度,，改善鋼的使用性能。這些元素 含量高于一定值時，會使切削力增加,，刀具磨損加劇,，導(dǎo)致材料切削加工性降低。在鋼中加人少量的硫,、砸,、鉛、磷,、鉍和鈣等元素可形成易切削鋼,，對提高切削加工性有利。它們能在鋼中產(chǎn)生硫化物,，質(zhì)地柔軟,，降低切削力，使切屑易于折斷,，且有潤滑作 用,，減小刀具磨損，提高切削加工性,，但降低了鋼的使用性能,。對力學(xué)性能要求較高的工件應(yīng)避免使用此類鋼材。一,、高錳鋼銑削加工的特點 高錳鋼是指含錳量在9%?18%的合金鋼,。主要有高碳高錳耐磨鋼和中碳高錳無磁鋼兩大類。高錳鋼常用“水韌處理”,，這時高錳鋼將具有高強度,、高韌性、高耐磨性,、無磁性等 較好的使用性能,。常用的高錳鋼主要有Mnl3、ZGMnl3,、20Mn23Al,、40Mnl8Crl3、 50Mnl8Cr4,、50Mnl8Cr4V等,，其中最難切削加工的是ZGMnl3?高錳鋼銑削加丁的特 點如下。 加工硬化嚴重,，切削力大高錳奧氏體鋼的被加工表層硬化嚴重,，加工表面硬度比 基體增加2倍，硬化層深度可達0.3mm以上,，引起切削力劇增,。與正火45鋼相比,，單位切 削力增加60%左右。 高錳鋼熱導(dǎo)率小,，刀具熱磨損嚴重高錳鋼熱導(dǎo)率小,，切削溫度髙。在相同切削條 件下,，切削溫度比45鋼高100?200*0,刀刃熱磨損加劇,。 高錳鋼塑性大、韌性髙,，斷屑,、排屑困難高錳鋼的沖擊韌度值高，約為45鋼的8 倍,，伸長率較大,，易產(chǎn)生鱗刺，加工表面質(zhì)量不易保證,。切屑強度大,，硬度髙，斷屑困難,。 高錳鋼線膨脹系數(shù)大,，影響工件尺寸精度高錳鋼的線膨脹系數(shù)較大,，約為20X 10_SK—\在高的切削溫度下,，易產(chǎn)生膨脹和變形，影響加工精度,。同時,，高錳鋼的伸長率 隨溫度升高有所下降，但超過600X,；時又很快增加,。因此，切削速度不宜過高,，以避免切削38 溫度過高而引起伸長率增加,，使切削加工困難。二,、高強度鋼銑削加工的特點 高強度鋼是指那些強度,、硬度都很高，同時又具有很好韌性和塑性的合金鋼,。高強度鋼按含有合金元素成分不同,，可分為鉻鋼、錳鋼,、鎳鋼,、鉻鎳鋼,、鉻錳鋼、鉻鉬鋼,、錳硅鋼 等,。如 40Cr、40CrSi,、30CrMnSi,、30CrMoMnSiNi2、45CrNiMoV 等,。高強度鋼銑削加工 特點如下： 切削力大高強度鋼的室溫強度高,，抗拉強度在1.47GPa以上，淬火的硬度非常 高,，故銑削時變形困難,，切削力大。 切削溫度髙高強度鋼銑削中消耗的功多,，產(chǎn)生的熱量大,，且高強度鋼的熱導(dǎo)率 低，所以切削溫度高,。刀具磨損快,，容易崩刃打刀高強度鋼加工中，由于切削力大,，切削溫度高,，使 得刀具磨損快；同時切屑與前刀面接觸長度短,，應(yīng)力集中在刀尖處,，容易使刀具崩刃 打刀。 斷屑困難高強度鋼是具有很高韌性和塑性的合金鋼,，銑削加工中斷肩排屑困難,。 不銹鋼銑削加工的特點 塑性高，加工硬化嚴重,，切削力大不銹鋼塑性大,，其伸長率超過45鋼1.5倍以 上，切削加工時塑性變形大,，加工硬化嚴重,，使總切削力增大，其單位切削力比正火45鋼 要高出25%以上,。 易粘刀,，損壞刀具，生成積屑瘤,，影響加工表面質(zhì)量不銹鋼材料在切削過程中,， 切屑與刀具粘結(jié)現(xiàn)象嚴重,，容易造成刀具表面剝落。另外,，由于粘結(jié)嚴重,，容易形成積屑 瘤，使已加工表面粗糙度增大,。對含碳量低的馬氏體不銹鋼尤為嚴重,。 切削溫度高，刀具容易磨損切削不銹鋼時,，由于切削力大,，消耗功率多，故產(chǎn)生 的切削熱也多,。再加上不銹鋼導(dǎo)熱性差,，其導(dǎo)熱率約為中碳鋼的1/2?1/4,大量切削熱集 中在切削區(qū)和刀屑接觸界面上，不能及時傳出,，從而使刀刃容易產(chǎn)生過熱現(xiàn)象,，在髙溫下失去切削性能。加之不銹鋼中的高硬度碳化物,，在切削過程中直接與刀面接觸,、摩擦，會使刀 具加速磨損,。 切屑不易卷曲和折斷 由于不銹鋼塑性高,，韌性大，且髙溫強度高,，切削時切屑不易卷曲和折斷,。若切屑不能 及時排出，易造成堵屑現(xiàn)象,，會擠壞和劃傷已加工表面，甚至崩壞刀刃,。因此,，解決斷屑和排屑是不銹鋼銑削的難點之一。 不銹鋼的線膨脹系數(shù)大,，影響加工精度不銹鋼的線膨脹系數(shù)比碳鋼和鑄鐵都大,， 約為碳素鋼的1.5倍。在切削溫度的作用下,，工件容易產(chǎn)生熱變形,，故在精加工時易影響零 件的尺寸和形位精度。三,、高溫合金的切削加工特性 高溫合金是難切削金屬材料中很難加工的材料,，其相對可加工性小于0.2?鐵基髙溫合 金的相對可加工性僅為奧氏體不銹鋼的1/2左右,，而鎳基高溫合金的相對可加工性更差，且 隨抗熱性能的提高而降低,。高溫合金難切削的主要原因如下,。1、 單位切削力大,，約為切削中碳鋼的2?3倍,。高溫合金含有大量的合金元素，其高溫強度很高,，約為45鋼的6. 5倍,，抗塑性變形能力強，這是切削力大的主要原因,；其次是高溫合金加工硬化嚴重,，其已加工表面的硬度往往比基體硬度高出50%?100%,冷硬程度 的增加，使切削力進一步增加,；其次是高溫合金塑性好,，加工中塑性變形大、切削力大,。此外,，還由于切屑與前刀面接觸長度加大，摩擦力增大,，使切削力也隨之增大2,、 切削髙溫合金時，由于變形抗力大,，刀面與切肩及工件表面間的摩擦劇烈,，消耗功 率多，因此加工高溫合金時要比加工一般鋼材產(chǎn)生的切削熱多,。且高溫合金的熱導(dǎo)率很低,，只有45鋼的1/3?1/4，故切削熱從切削區(qū)向外傳出很慢,，大部分切削熱集中在切削區(qū),，故 使切削區(qū)的平均溫度高達750?10001C,約比切削45鋼要高出3001C左右,。3,、 刀具磨損劇烈，耐用度低,。在切削高溫合金時,，由于切削溫度高，在切削中產(chǎn)生的 擴散磨損與氧化磨損要比加工一般鋼材嚴重,。高溫合金中含大量合金元素的碳化物,、氮化物,、硼化物及金屬間化合物等硬質(zhì)點，其高溫硬度很高,，故在切削加工中其磨粒磨損特別嚴 重,。高溫合金中多含有與刀具材料相同的合金元素，在切削加工中,，由于親和力的作用,，易產(chǎn)生粘刀現(xiàn)象，造成的粘結(jié)磨損比加工一般鋼材嚴重,。由于上述原因,，在切削髙溫合金時， 刀具除后刀面產(chǎn)生磨損外,，還常在前刀面產(chǎn)生磨損,，這種磨損嚴重時，會使刀刃大塊崩損,。 易產(chǎn)生積屑瘤和鱗刺,，影響加工精度與表面質(zhì)量。銑削高溫合金時,，由于切削溫度 高,，易使刀具和工件的尺寸與形狀發(fā)生變化，影響加工精度,。且在切削過程中易產(chǎn)生積屑瘤與鱗刺,，影響加工表面質(zhì)量。