材料的切削性

,SS400,S10C,S45C,SNCM439,SCM440,SKD61,NAK55,SUS304,SUS316,SUJ,FC250,FCD700,SCr420H,ADC12,Ti6Al4V,Inconel718,Hastelloy,C,276,FCD450,AC4B,工件材料硬度,材料强度,加工硬化性,热传导率,延展性,亲和性,SS400,S10C,S45C,SNCM439,SCM440,SKD61,NAK55,SUS304,SUS316,SUJ,FC250,FCD700,SCr420H,ADC12,Ti6Al4V,Inconel718,Hastelloy,C,276,FCD450,AC4B,工件材料硬度,材料强度,加工硬化性,热传导率,延展性,亲和性,材料的切削性,何谓切削性,?,通用车床,NC,车床,通用铣床,加工中心,复合加工机,凭借熟练操作工的 经验与直觉的时代,生产系统的自动化得到进步,研究适合工件材料的切削条件并选择适合的刀具，之后再制定程序 是很必要的,用于切削加工的 金属材料的切削性是 古老而又现代的问题,影响切削加工的要素,(1),切削加工中的期望,加工时间短,刀具寿命长,加工精度好,哪些信息是必要的呢,?,工件材料的材质,硬度,形状,机床的性能,可以选出最佳刀具,影响切削加工的要素,(2),切削加工,切什么,用什么,怎样切,工件材料,种类,硬度,形状,切削处所,刚性,使用刀具,种类,材料,形状,使用机床,种类,马力,刚性,特性,切削条件,切削速度,进给,切深,其他,切削力,切削液,要 素,切削条件,刀 具,工件材料,本身的特性,加工方法,使用的机床,何谓切削性,?,切削性就是,工件材料在切削加工时的难易度,易切削程度,、,难切削程度,种种要因,切屑的形成,咬入工件的切削刃，以足以超过断面 强度的力量压缩工件，结果就形成了断裂的切屑，从前刀面上滑落下来,。,剪断面,刀尖,工件,切屑,前刀面,切屑,剪断面,刀尖,前刀面,工件,R,高硬度,高强度,加工硬化性,:,大,热传导率,:,小,延展性,:,大,亲和性,:,大,材料中的坚硬微粒,刀具寿命短,切削力大,切削温度高,表面精度差,切屑处理性差,金属材料的切削性,材料特性与切削加工中几个问题点的关系,材料特性,切削加工中的几个问题点,工件材料的分类,1958,年,ISO(International Organization for Standardization:,国际标准,),根据,切屑形态,把工件材料分成以下,3,种,P,系列,M,系列,K,系列,使用分类代号,非硬质合金的材料分类,！,S,系列,H,系列,N,系列,2003,年重新分类,按照切削性,增加,3,个种类,切 屑 形 态,断续型切屑,切屑变成断续状、刀具上下振动,上下振动,高碳钢,SUS,等,连续型切屑,形成流畅的切屑,碳钢,合金钢,崩碎型切屑,切削脆性材料时形成,铸 铁,P,M,K,各工件材料的特征,(,钢,),软钢,S10CS20C(,机械用碳素结构钢,),SS400(,一般用轧制结构钢,),STKM(,机械用碳素结构钢钢管,),普通钢,S25CS50C(,机械用碳素结构钢,),SCM,(,铬钼钢,),SNCM,(,镍铬钼合金钢,),SCr,(,铬钢,),钢,种类,容易产生积屑瘤,。,切屑伸长,。,表面精度变差,。,切屑处理时，易分断,。,一般的切削条件下，利用涂层提高刀具,寿命很重要,。,切削性,切屑形态,高速切削时，使用金属陶瓷,材料应对积屑瘤问题,。,切削中的要点,SUJ,材料易产生熔敷，,因此，金属陶瓷是最佳材料,。,P,系列,各工件材料的特征,(,不锈钢,),不锈钢,SUS304,(,奥氏体类,),SUS430,(,铁素体类,),SUS416,(,马氏体类,),SUS630,(,沉淀硬化类,),种类,加工硬化剧烈，易产生积屑瘤,。,切屑强韧，易产生振动,。,切屑接触部分接近刀尖,。,切削性,切屑形态,切削锋利性与切屑排出性,好的材料,。,采取措施处理积屑瘤,。,切削中的要点,M,系列,各工件材料的特征,(,铸铁,),普通铸铁,FC,(,灰铸铁,),高级铸铁,FCD,(,球墨铸铁,),FCMP(,珠光体可锻铸铁,),冷硬铸铁,种类,切屑细小分断,。,切削刃强度要大,。,后刀面磨损大,。,切屑连续不断,。,材料强度高、切削力高,。,易发生熔敷,。,切削性,切屑形态,小欠损对策,。,切削中的要点,如果用,FCD600800,，刀具,寿命就减少至,1/41/7,。,降低切削力,。,欠损,裂纹,鋳鉄,K,系列,各工件材料的特征,(,有色金属,非金属,),铝合金,铜合金,AC,A,B,CH,D,ADC,C,P,BD,T,种类,容易产生积屑瘤,。,工件刚性低、易产生高频振动,。,要求很高的表面精度,。,切削性,切屑形态,切削中的要点,提高切削锋利性应对,积屑瘤问题,。,使用金刚石烧结体,。,N,系列,各工件材料的特征,(,耐热合金,),超耐热合金,Ni,基合金,(,因可耐尔,瓦斯帕罗依,哈斯特洛伊,),Co,基合金,种类,刀尖温度高,。,容易产生积屑瘤,。,易崩刃,。,切削性,切屑形态,切削中的要点,设定比,SUS,更低的条件,。,刀尖强度与切屑排出性好的,材料,。,从低条件开始设定,。,刀尖强度与切屑排出性好的,材料,。,耐热合金,SUH35(,奥氏体类,),SUH446,(,铁素体类,),SUH3,(,马氏体类,),刀尖温度高,。,容易产生积屑瘤,。,易崩刃,。,S,系列,各工件材料的特征,(,高硬度材料,),高硬度钢,SKD,SKS,(,合金工具钢,),SKH,(,高速钢,),种类,材料强度高、易发生崩刃,。,有粘性,、,切削力高,。,经过热处理的材料切削温度更高,。,切削性,切屑形态,切削中的要点,从低条件开始设定,。,H,系列,合金钢的特征是：添加了各种各样的合金元素，因此，淬硬性,韧性,强度等等机械特性优异,。,合金钢应用于机床零部件,汽车零部件,工具等等广泛的领域,。,切削合金钢,(,包括所有钢材,),时生成的切屑是连续型，在切屑处理性方面，易分断,。,但是，在低碳钢的切削中，易产生熔敷、切屑易伸长，切削性差,。,钢材,：,连续型,合金钢的特性,合金钢的化学成分,-,-,0.15-0.45,0.15-0.70,C,Si,Mn,P,S,Ni,Cr,Mo,S10C,S58C,(,机械用碳素结构钢,),SCr415,SCr445,(,铬钢,),SCM415,SCM822,(,铬钼钢,),SNCM220,SNCM815,(,镍铬钼合金钢,),种类的代号,单位,%(min-max),JIS,手册,钢铁,1996,G4051,，,G4104,，,G4105,，,G4103,0.08-0.61,0.13-0.48,0.13-0.48,0.12-0.50,0.15-0.35,0.15-0.35,0.15-0.35,0.15-0.35,0.30-0.90,0.60-0.85,0.30-1.00,0.35-1.20,0.030,以下,0.030,以下,0.030,以下,0.030,以下,0.035,以下,0.030,以下,0.030,以下,0.030,以下,-,-,-,0.40-4.50,-,0.90-1.20,0.90-1.20,0.40-3.50,合金钢的机械性质,合金钢的机械性质由于每个成品的热处理状态不同，会产生各种各样的变化，因此没有特别规定,。,合金元素与切削性,量,少,中,多,Mn,锰,Si,硅,Cr,铬,Ni,镍,Mo,钼,V,钒,Cu,铜,W,钨,S,硫,P,磷,Pb,鉛,Co,钴,微量较好,0.5,0.8%,最好,无影响,无影响,0.5%,以内影响小,0.15,0.4%,好,好,同,Ni,影响小,好,稍好,除,SUS,以外的材料不添加,作为易切钢最多添加到大约,0.2%,不会有 好的影响,逐渐恶化,差,好,好,(,至,0.3%),同,Ni,同,Ni,大于,5%,恶化,大于,18%,恶化,大于,5%,差,大于,1%,差,大于,12%,差,大于,8%,差,大于,5%,差,大于,12%Mn,差,逐渐恶化,0.5,1%,无影响,大于,0.8%,逐渐变差,大于,0.05%,稍稍恶化,使基体固溶,变硬,。,使加工硬化,加剧,。,使基体变得,易熔敷,。,使基体固溶,变硬,。,产生硬粒子,使加工硬化,加剧,。,使热传导率,变差,。,使基体变得,易熔敷,。,产生坚硬,碳化物,。,产生硬粒子,使加工硬化,加剧,。,使热传导率,变差,。,使基体变得,易熔敷,。,使基体固溶,变硬。,使加工硬化,加剧,。,使基体变得,易熔敷,。,使基体固溶,变硬,。,产生,硬碳化物,。,使基体变得,易熔敷,。,使基体固溶,变硬,。,产生,硬碳化物,。,使加工硬化,加剧,。,使加工硬化,加剧,。,使基体固溶,变硬,。,产生,硬碳化物,。,使钢材具有,易切性,。,使钢材具有,易切性,。,使钢材具有,易切性,。,对切削性的影响,高温硬化,。,促进钢基,体内的,C,以,及各种碳化,物的溶解,逐渐恶化,逐渐恶化,不锈钢作为耐蚀或耐热材料被广泛地使用,。,种类很多，根据化学成分的不同其耐蚀性,、,耐热性,、,或机械性质也有所不同，而且切削难易度方面也存在很大差异,。,种类,(1),马氏体类,(2),铁素体类,(3),奥氏体类,(4),沉淀硬化类,(5),双金属类,(6),其它,(,易切类等,),不锈钢的种类,A.,马氏体类,(SUS403,410,416,420J,420F,431,等,),以,Cr,为主要成分，由于热处理，使其性质在大范围内产生变化,。,如果进行热处理，切削性将变差，未经热处理品更易切削,。,普通结构用,(,淬火产品,HRC40),涡轮叶片,B.,铁素体类,(SUS405,430,430F),以,Cr,为主要成分，不会有热处理导致硬化等问题,。,比马氏体不锈钢,的切削性好,。,用于耐腐蚀性好的螺栓或螺母,。,C.,奥氏体类,(SUS302,303,304,316,317,321,347,等,),以,Cr,与,Ni,为主要成分，虽无淬火硬化，但加工硬化性高，,使其在不锈钢中成为最难切削的一种,。,由于基本组成含有,Cr18%,、,Ni,8%,，也被称为,18-8,不锈钢,。,用于食品制造设备,、,耐热耐蚀用,、,原子能相关等广泛领域,。,不锈钢的特性与用途,不锈钢的,难切削特性,易发生 加工硬化,热传导率小,与刀具材料的亲和性高,易发生刀具磨损,切削刃易塑性变形,易崩刃或欠损,易发生切口边界磨损,切削中刀尖温度高,材料特性,切削现象,不锈钢的材料特性与切削性,碳钢,S45C,奥氏体类不锈钢,SUS316,超耐热合金,Inconel,Alloy 718,耐热钢,SUH31,切屑如果形成锯齿状，切削力的波动就会变大，易发生振动,崩刃,边界磨损等现象,。,不锈钢的锯齿状切屑,不锈钢的加工硬化性,距表面的距离,(mm),175,200,225,250,275,300,325,350,375,400,0,0.2,0.4,硬度,(,Hv,),SUS30,4,S45C,切削条件,切削速度,：,100 m/min,切削进给,：,0.12 mm/rev,切削加工的表面加工硬化,边界损伤与毛刺,(,毛边,),的发生,边界损伤大,边界损伤小,正常磨损,不锈钢,SUS304,的车削加工中，前角与切削温度的关系,切削条件,工件材料,：,SUS304,刀具材料,：,P10,切削刃形状,：,0,a,5,5,5,5,0.5,mmR,V=,Var,m/minf=0.2 mm,d=2.0 mm,Dry,前角,前角的影响,(,引用文献,中村裕道,：,高速切削中硬质合金工具的研究,机床与刀具,1962,1964),63m/min,80m/min,100m/min,125m/min,切削速度,主偏角,工件材料,：,不锈钢,SUS304(HB173),刀具材料,：,硬质合金,M20,切削条件,：,vc,=,Var,m/min,ap,=1.5 mm