典型難加工材料的物理機械性能及切削性能
發(fā)布時間：2025-09-22 文章來源：本站原創(chuàng) 閱讀量：56
典型難加工材料的物理機械性能及切削性能
隨著材料科學技術的進步和材料制備技術的不斷改進，大量新型材料涌現(xiàn)于生產(chǎn)領域。這些材料大多具有較好的綜合物理機械性能，但金屬切削性能極差，因此被稱為難加工材料。難加工材料獨特的力學性能給切削加工帶來了諸多困難，尤其是在超細長深孔加工中，已成為生產(chǎn)中的技術瓶頸。本章重點介紹幾種典型難加工材料的物理機械性能及切削性能。
金屬切削加工性基本概念
金屬材料切削加工性指標
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相對概念，通常用四個指標來衡量：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、殘余應力和加工硬化程度來衡量其切削加工性。這主要是因為變質(zhì)層的深度、殘余應力和加工硬化程度直接影響零件形狀和尺寸的穩(wěn)定性，以及導磁率、導電率和抗蠕變性能。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到刀具鈍化標準為止的總切削時間。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。該指標是衡量切削加工性的常用指標。允許切削速度用vy表示，其含義為：當?shù)毒吣陀枚葹門（min）時，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準時的金屬切除量。金屬切除量越大，工件的切削加工性越好。
3. 單位切削力
當機床功率不足或機床-夾具-刀具-工件系統(tǒng)剛性不足時，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斷屑，則切削加工性良好，例如深孔鉆、深孔鏜孔、深孔套料鉆等；反之，切削加工性較差。實際生產(chǎn)中，通常用相對切削加工性來衡量被加工金屬材料的切削加工性。以45號鋼（硬度170-229 HB，強度θ=0.637 GPa）的V值作為基準，記為(V60)，其他金屬材料的V值與(V60)的比值k稱為相對切削加工性，即k=V60/(V60)j。
常用金屬材料的相對切削加工性可分為八個等級，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械性能、化學成分、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。
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，切屑與前刀面的接觸長度縮短，前刀面上的法向應力增大，摩擦熱集中在較小的刀面-切屑接觸面上，導致切削溫度升高，磨損加劇。工件硬度過高可能導致刀尖燒傷和崩刃。圖