金属切削过程的基本规律解析ppt课件

,按一下以編輯母片標題樣式,按一下以編輯母片,第二層,第三層,第四層,第五層,*,山东大学机械工程学院 李凯岭,*,第,2,章,金属切削过程的基本规律,第,5,讲,材料切削加工性,机械,制造技术基础,2024/11/15,1,山东大学机械工程学院 李凯岭,第2章 金属切削过程的基本规律第5讲 材料切削加工性机械制造,2.6,工件材料切削加工性,2024/11/15,2,山东大学机械工程学院 李凯岭,2.6 工件材料切削加工性2023/10/72山东大学机械工,目的要求,牢固掌握切削加工性的概念及其衡量指标；,掌握影响切削加工性的因素及改善切削加工性的途径；,了解难加工材料的切削新技术。,2024/11/15,3,山东大学机械工程学院 李凯岭,目的要求牢固掌握切削加工性的概念及其衡量指标；2023/10,主要内容,1.,衡量切削加工性的指标,2.,影响材料加工性的因素,3.,改善切削加工性的途径,4.,难加工材料切削新技术,2024/11/15,4,山东大学机械工程学院 李凯岭,主要内容 1.衡量切削加工性的指标2023/10/74山,2.6.1,工件材料的切削加工性,工件材料切削加工性,是指在一定的切削条件下，工件材料切削加工的难易程度。,切削加工性是一个相对的概念。,例：,如低碳钢，从切削力和功率衡量，则加工性好；如果从已加工表面粗糙度衡量，则加工性不好。,如淬火钢，用硬质合金刀具，难切；如用陶瓷刀具、,CBN，,则易切，等等。,2024/11/15,5,山东大学机械工程学院 李凯岭,2.6.1 工件材料的切削加工性 工件材料切削加工性是指在,1.,衡量切削加工性的指标,切削加工性是一个相对概念，即根据切削过程的不同要求，衡量指标也不同。,常用以下指标来衡量：,按刀具耐用度或一定耐用度下允许的切削速度,v,T,；,按已加工表面质量即包括表面粗糙度和表面变质层（如精加工）；,按切削力或切削功率（如力、功率受限）；,按切屑的处理性，指切屑的卷曲、折断和清理（如自动化生产）等。,2024/11/15,6,山东大学机械工程学院 李凯岭,1.衡量切削加工性的指标切削加工性是一个相对概念，即根据切,按刀具耐用度或一定耐用度下允许的切削速度,v,T,；,即,T,高，加工性好；或,v,T,高，加工性好；,按已加工表面质量即包括表面粗糙度和表面变质层（如精加工）；即,R,a,低，加工性好。,按切削力或切削功率（如力、功率受限）；即,F,r,或,P,m,小，加工性好。,按切屑的处理性，指切屑的卷曲、折断和清理（如自动化生产）等。即越易卷、断屑，加工性越好。,2024/11/15,7,山东大学机械工程学院 李凯岭,按刀具耐用度或一定耐用度下允许的切削速度 vT；即T高，加工,生产中较多采用一定刀具耐用度下，工件材料允许的切削速度,v,T,的大小作为指标。,通常以,b,=0.735GPa,的45号钢的刀具耐用度,T=60 min,允许的切削速度,v,60,为基准，记作,(,v,60,),j,，,各种材料的,v,60,与之相比，这个比值,k,v,即为这种材料的相对加工性。即,k,v,=v,60,/(v,60,),j,k,v,1，,加工性好；反之,k,v,1,加工性不好。,常用材料相对加工性,k,v,可分为八级。,2024/11/15,8,山东大学机械工程学院 李凯岭,生产中较多采用一定刀具耐用度下，工件材料允许的切削速度 vT,材料切削加工性等级,2024/11/15,9,山东大学机械工程学院 李凯岭,材料切削加工性等级2023/10/79山东大学机械工程学院,2.6.2,影响材料加工性的因素,化学成分、金相组织及物理力学性能等。,1.,性能,硬度,，加工性,（硬质点划伤刀具）,强度,，加工性,（刀具应力大）,塑性,，加工性,（加工硬化）,导热性,，加工性,（切削热传出困难，温度高，刀具磨损严重）,2024/11/15,10,山东大学机械工程学院 李凯岭,2.6.2 影响材料加工性的因素化学成分、金相组织及物理力学,2.成分,Cr、Ni、V、Mo、W、Mn、Si,等元素提高工件材料的硬度、强度，对加工不利；,S、P,等元素降低强度和塑性，对加工有利。,3.组织,铁素体（如纯铁）塑性高，易粘结，加工性不好；,珠光体片状分布时，硬度高，难切；球状珠光体高碳钢，加工性改善；,马氏体硬度高，难切；,奥氏体不锈钢，导热性差、加工硬化严重，难切。,2024/11/15,11,山东大学机械工程学院 李凯岭,2.成分2023/10/711山东大学机械工程学院 李凯岭,2.6.3,改善切削加工性的途径,1,对材料进行热处理,通过热处理可以改善材料的金相组织和物理力学性能。,如,高碳钢和工具钢,硬度大，使网状、片状渗碳体通过球化退火可以降低其硬度。,而对,低碳钢,，塑性过高不易得到较低的粗糙度，则通,过冷拔或正火,降低其塑性，可以改善加工性。,2024/11/15,12,山东大学机械工程学院 李凯岭,2.6.3 改善切削加工性的途径 1对材料进行热处理202,2.调整材料的化学成分,在钢中适当添加一些元素，如,S、Pb,等，使钢的切削性能得到改善，称“易切钢”。它具有良好的加工性，使刀具耐用度提高，切削力减小，切屑易折断等。,2024/11/15,13,山东大学机械工程学院 李凯岭,2.调整材料的化学成分在钢中适当添加一些元素，如S、Pb等,2.6.4,难加工材料切削新技求,随着科学技术的发展，对零件材料性能的要求越来越高，各种新材料不断涌现。由于新材料具有综合优良性能，给切削加工带来极大的困难，如用做涡轮发动机的镍基高温合金、钛合金、高强钢、高锰钢等等。,目前采用常规切削方法，如选用新型的刀具材料、选择合理的刀具几何参数、切削用量，正确使用切削液等措施，仍不能对有些难加工材料进行有效的加工。,近年来，发展了多种新的切削方法：,2024/11/15,14,山东大学机械工程学院 李凯岭,2.6.4 难加工材料切削新技求 随着科学技术的发展，对零件,物理、力学性能特点,：,强度高(高温强度)、硬度高、韧性高、导热性差,难加工材料,：,高强钢、高锰钢、不锈钢、淬火钢、高温合金、钛合金、陶瓷、复合材料、白口铸铁,2024/11/15,15,山东大学机械工程学院 李凯岭,物理、力学性能特点：强度高(高温强度)、硬度高、韧性高、导热,刀具磨损快、刀具寿命低,切削力大,切削温度高,加工表面质量差,切屑难于处理,难加工材料切削特点,2024/11/15,16,山东大学机械工程学院 李凯岭,刀具磨损快、刀具寿命低难加工材料切削特点2023/10/71,选择合理的刀具材料,对工件材料进行热处理,提高整个加工系统的刚性,选择合理的刀具几何参数,选择合理的切削用量,使用合适的切削液,提高难加工材料切削加工性的途径,2024/11/15,17,山东大学机械工程学院 李凯岭,选择合理的刀具材料提高难加工材料切削加工性的途径2023/1,高强钢和超高强钢,HRC35-50,、强度超过,1000MPa,，如：连杆、曲轴、叶片、炮管等,30CrMnSi,、,20CrMnTi,等,切削力大、温度高、刀具磨损快、断屑难,刀具：,YT,类、,TiC,基、陶瓷、涂层刀具等。,典型难加工材料的加工,2024/11/15,18,山东大学机械工程学院 李凯岭,高强钢和超高强钢典型难加工材料的加工2023/10/718山,高锰钢,含,Mn,量,11-18%,，如：铁轨、挖掘机铲斗、履带等,塑性变形大、耐磨性好,加工硬化严重、切削力大、温度高、断屑难,刀具：,YW,类、陶瓷、涂层刀具等。,典型难加工材料的加工,2024/11/15,19,山东大学机械工程学院 李凯岭,高锰钢典型难加工材料的加工2023/10/719山东大学机械,淬火钢（白口铸铁）,硬度高，大于,HRC50,，工具钢、模具钢等,一般磨削加工,切削力大、温度高、刀具磨损块,刀具：,YW,类、陶瓷、超细晶粒合金、涂层刀具等。,典型难加工材料的加工,2024/11/15,20,山东大学机械工程学院 李凯岭,淬火钢（白口铸铁）典型难加工材料的加工2023/10/720,不锈钢,高温合金,钛合金,其它典型难加工材料的加工,2024/11/15,21,山东大学机械工程学院 李凯岭,不锈钢其它典型难加工材料的加工2023/10/721山东大学,塑料,陶瓷,石材,橡胶等,非金属材料的加工,2024/11/15,22,山东大学机械工程学院 李凯岭,塑料非金属材料的加工2023/10/722山东大学机械工程学,1加热切削法,用等离子弧对靠近刀尖处的被切削金属加热，使硬度、强度降低，提高切削效果。,粗加工时，目前也有人使用15,V，100500A,的电流进行电加热切削法和激光辅助切削法。,2024/11/15,23,山东大学机械工程学院 李凯岭,1加热切削法用等离子弧对靠近刀尖处的被切削金属加热，使硬度,2低温切削法,用液氮（-180）或液体,CO,2,（-76）,作为切削液降低切削区温度，加工钢时切削温度降至300时积屑瘤最大，实际前角最大，切削力明显降低，而切削温度降至500时，积屑瘤消失，得到小的粗糙度和高的刀具耐用度。,2024/11/15,24,山东大学机械工程学院 李凯岭,2低温切削法用液氮（-180）或液体CO2（-76）作,2024/11/15,25,山东大学机械工程学院 李凯岭,2023/10/725山东大学机械工程学院 李凯岭,3,振动切削法,用振动发生器使刀具在切削速度方向产生高频(10,KH,Z,),或低频(300,H,Z,),振动，使,刀,屑间摩擦系数和切削力降低,，切屑变形及切削温度降低，积屑瘤消失，硬化减轻，能获得好的已加工表面质量。,由于振动产生冲击，要求刀具有一定韧性。,另外也有振动方向与进给方向相一致的振动切削方式。,2024/11/15,26,山东大学机械工程学院 李凯岭,3振动切削法用振动发生器使刀具在切削速度方向产生高频(1,4,真空切削法,真空切削法主要使切削区不受空气中的元素影响。如加工钛合金可避免钛与空气中元素生成不利切削的化合物，从而改善加工性。,2024/11/15,27,山东大学机械工程学院 李凯岭,4真空切削法真空切削法主要使切削区不受空气中的元素影响。如,5惰性气体保护切削法,采用情性气体如氩气保护（喷射氩气覆盖切削区），防止材料中活泼元素与空气中元素产生化合生成不利切削的生成物，提高刀具耐用度。,2024/11/15,28,山东大学机械工程学院 李凯岭,5惰性气体保护切削法采用情性气体如氩气保护（喷射氩气覆盖切,6,绝缘切削法,防止切削时产生的热电势在闭合回路中形成热电流，从而使刀具产生热电磨损，降低刀具耐用度。,2024/11/15,29,山东大学机械工程学院 李凯岭,6绝缘切削法防止切削时产生的热电势在闭合回路中形成热电流，,7,超高速切削法,研究表明，切削速度提高到某一临界值，切削温度有一最高值，切削速度再提高，切削温度反而会降低，此时已加工表面质量好，刀具耐用度提高。,用硬质合金、陶瓷刀具切削钢、铸铁、钛合金、铝合金时，切削速度（高于常规速度5倍以上）达30008000,mmin，,刀具而用度仍较高。,但是，超高速切削要求机床（主轴、导轨、进给系统等）具有良好的刚性和振动特性、对刀具夹持机构（刀具系统）、数控系统、刀具材料等也有极高的要求。,另外，随着超高速切削技术的发展，应运而生了诸如干切削、硬切削等新的切削技术。,2024/11/15,30,山东大学机械工程学院 李凯岭,7超高速切削法研究表明，切削速度提高到某一临界值，切削温度,刀具材料对高速切削加工技术的发展具有决定性意义。目前已发展的刀具材料主要有：金刚石、立方氮化硼、陶瓷刀具、,TiCN,基硬质合金刀具（金属陶瓷）、涂层刀具和和超细硬质合金刀具等。,金刚石刀具主要用于高速加工铝、铜及其合金等有色金属和非金属材料以及钛和钛合金。立方氮化硼和陶瓷刀具主要适于高速加工铸铁及其合金和淬硬钢以及镍基合金等高温合金。,陶瓷刀具、,TiCN,基硬