切削加工性能是指金屬材料承受切削加工的難易程度。當(dāng)可以正常切削后,依據(jù)工件表面的粗糙度、切削速度和刀具磨損程度,來評價金屬切削加工性能。
1. 影響切削的因素
切削是一種復(fù)雜的表面層現(xiàn)象,涉及摩擦及高速彈性和塑性變形。因此切削的難易程度和質(zhì)量的好壞與許多因素有關(guān),例如,工具的材料和形狀;工件材料的切削性能;切削液有無及其性能;切削類型及條件。
在其他條件不變的情況下,易切削金屬可以使用最高的切削速度,而且刀具磨損最小,能量消耗最低,并且能夠獲得最好的切削質(zhì)量。一般情況下對切削的要求是切削速度要高,刀具的使用壽命長,有時還要求被切削工件表面的光潔度要高。
2. 測定和比較金屬切削性能的方法
測定和比較金屬切削性能的方法有:用給定的切削速度,測定相同刀具切削不同金屬的壽命來進(jìn)行比較;用相同的壓力、轉(zhuǎn)速和時間,測定所鉆入不同金屬的深度來進(jìn)行比較;用切削不同的一定金屬量所消耗的能量或散發(fā)的熱量來比較切削性能。
這些方法都沒有考慮加工件的表面粗糙度,只用切削的難易程度來相對比較金屬的切削性能。
金屬的切削性能是一種很復(fù)雜的工藝性能,它與金屬的其他性能有關(guān)。首先,應(yīng)知道金屬難以切削的原因。造成金屬不易切削的原因有:
①. 硬度太高或強度太大時,切削所消耗的能量就大;當(dāng)速度提高時,產(chǎn)生的熱量易使刀口軟化,這些都會使切削變得非常困難;
②. 軟而塑性很高的金屬,在切削時易于產(chǎn)生積屑瘤及與刀刃黏結(jié),使切削變得非常困難,并且使切削表面粗糙度增高;
③. 易于加工硬化的金屬,例如高碳、高錳、耐磨鋼及奧氏體不銹鋼,不易切削,金屬中含有堅硬的第二相,如碳化物、氧化物等,易于磨損刀刃。
其次,還應(yīng)知道什么樣的組織可以使金屬易于切削,不溶于基體的第二相,如具備潤滑性或增加材料的脆性,都可以改善金屬的切削性。例如,石墨、鉛、鉍等可以增加金屬切削時的潤滑作用;脆性硫化物及磷化物(鋼中的MnS及Fe3P)等,可以使切屑易于斷裂。
3. 提高金屬切削性能的途徑
提高金屬切削性能的途徑有:使硬的金屬變軟(回火或退火);使太軟的金屬變硬(冷加工、細(xì)化晶粒、正火);減少堅硬的第二相(提高冶煉質(zhì)量,減少夾雜);改善堅硬第二相的分布(退火或正火);加入改善切削性能的第二相(Pb、Bi、石墨、MnS、Fe3P等)。
有些影響金屬切削性能的物理及力學(xué)性質(zhì),具有組織不敏感性,因而很難用改善組織的方法來改變。這些性質(zhì)包括熱膨脹系數(shù)、熱導(dǎo)率、基體金屬的彈性模量等。