Question

常见的金属切削工艺难点有哪些？

Answer 1

在机械设备制造过程中经常会接触到一些难切削的材料，如含有合金元素的高强度结构钢，这种钢材一经调质处理达到一定的硬度时很难车削；钛合金叶轮因为钛合金元素的存在给车削带来诸多问题；大型硬齿面齿轮，渗碳淬火的过程会造成一些表面过硬而难以切削；还有一些运输机械常用紫铜等纯金属制造的套类零件也给车削带来相当大的麻烦。为了解决这些难切削材料的工艺问题，需要对难切削材料的特性有足够的了解，然后采取有针对性的措施才能予以解决。下面简介介绍下常见的金属切削工艺难点有哪些：
一、什么是难切削材料
所谓难切削材料主要是指切削性能差的材料，金属材料切削性的好坏主要是从切削时的刀具耐用度、表面质量及切屑形成和排除的难易程度三个方面来衡量。只要上述这三个方面有一项明显的差，就可认为是难切削材料。常见的难切削材料有高强度钢、不锈钢、高温合金、钛合金、高锰钢和纯金属(如紫铜)等。
二、难切削材料的切削特点
（1）车削温度：在切削难材料时切削温度一般都比较高。
（2）导热系数低：难切削材料的导热系数一般都比较低，在切削时切削热不易传散，而且易集中在刀尖处。
（3）热强度高：如镍基合金等高温合金在切削时抗拉强度达到最高值。因此在车削这类合金时，车刀的车削速度不宜过高，否则刀具切人工件的切削阻力将会增大。
（4）切削变形系数：难切削材料中的高温合金和不锈钢等，这些材料的变形系数都比较大。在较小的切削速度开始，变形系数就随着车削速度的增大而增大，切屑的变形系数将达到最大值。
（5）硬化：由于车削过程中形成切屑时的塑性变形，金属产生硬化和强化使切削阻力增大，刀具磨损加快，甚至产生崩刃。
（6）易粘刀形成积屑瘤：难切削材料由于硬化程度严重，切屑的温度和硬度高韧性好，以及切削温度高(强韧切屑)，如果这样的切屑流经前刀面，就容易产生粘结和熔焊等粘刀现象，粘刀不利于切屑的排除，使容屑糟堵塞容易造成打刀。
（7）切削力大：难切削材料一般强度较高，尤其是高温强度要比一般钢材大得多，再加上塑性变形大和硬化程度严重，因此车削难切削材料的切削力一般都比车削普通碳钢时大得多。
（8）磨损限度与耐用度：由于难切削材料的温度高、热强度高、塑性大、切削温度高和硬化严重，有些材料还有较强的化学亲和力和粘刀现象，所以车刀的磨损速度也较快。车削硬化现象严重的材料，车刀后刀面的磨损限度值不宜过大。
三、切削时应采取的措施
（1）选择刀具材料
车削时应根据材料的特性来选择合理的切削性能好的刀具材料，如：对于高温状态下硬度较高的材料的车削应选择硬度和高温硬度均较好的含钴高速钢以及钨钻类及钨钴钛类通用硬质合金。对于钛合金材料及含钛不锈钢材料的车削应避开对钨钴钛类硬质合金的使用。
（2）选择合理的车刀几何参数
如对硬度低、塑性好的材料应采用较大的前角和后角;对于高温合金材料应采用较大的刃倾角。
（3）选择合理的车削用量
车削速度的选择主要受刀具耐用度的限制，而刀具耐用度又取决于刀具的磨损情况。车削速度、进给量和走刀量等切削用量的值都应比车削普通钢材适当减小。
四、专用切削油的选用
（1）有色金属切削油
铜、铝合金以及切削有色金属和轻金属时，切削力和切削温度都不高，可选用抗磨剂比例不高但具有良好的抗腐蚀性能的铜铝合金专用切削油。
（2）铸铁切削油
铸铁需选择防锈功能强的切削油。铸铁与青铜等为脆性材料时，切削中常形成崩碎切屑，容易随切削油到处流动，流入机床导轨之间造成部件损坏，可使用冷却和清洗性能好的切削油并做好过滤。
（3）合金钢切削油
切削合金钢、钛合金时如果切削量较低、表面粗糙度要求较小，如拉削以及螺纹切削需要极压性能优异的切削油，可选用硫化脂肪酸酯作为主要添加剂的极压切削油。