切削加工性能是指金屬材料承受切削加工的難易程度。當可以正常切削后,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. 切削性
切削性又叫可切削性(machinability).切削是一種復雜的表面層現(xiàn)象,牽涉摩擦及高速的彈性及塑性變形。因此,切削的難易及質(zhì)量的好壞與許多因素有關(guān):
①. 工具的材料及形狀(工具用鋼及工具的設(shè)計);
②. 工件材料的切削性能;
③. 切削加工時有無切削液及其特性;
④. 切削類型及條件。
在其他條件恒定的情況下,最易切削的金屬應(yīng)該是允許使用最大的切削速度、刀具磨損最小、能量消耗最低的,并能獲得最滿意的表面粗糙度。在大多數(shù)情況下,切削加工主要的要求是高速的切削和工具的壽命長;而有些情況卻對表面光滑度的要求較為嚴格。
2. 測定和比較金屬切削性能的方法
①. 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行比較;
②. 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行比較;
③. 用切削不同的一定金屬量所消耗等能量或散發(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雜的工藝性能,它與金屬的其他性能有關(guān)。首先,我們應(yīng)知道金屬難以切削的原因:
①. 硬度太高或強度太大時,切削所消耗的能量就大;當速度提高時,產(chǎn)生的熱量會使刀口易于軟化,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)生積屑瘤及與刀刃粘接,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,不易切削,例如高碳、高錳、耐磨鋼及奧氏體不銹鋼等。金屬中含有堅硬的第二相,不易切削,例如碳化物、氧化物等,易于磨損刀刃。
其次,我們還應(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
①. 使硬的金屬變軟(回火或退火);
②. 使太軟的金屬變硬(冷加工、細化晶粒、正火);
③. 減少堅硬的第二相(提高冶煉質(zhì)量,減少夾雜);
④. 改善堅硬第二相的分布(退火或正火);
⑤. 加入改善切削性能的第二相元素(Pb、Bi、石墨、MnS、Fe3P等)。
最后的方法⑤可以獲得切削性極佳的合金,適用于自動機床,因此叫做易切削鋼及易切削合金。
有些影響金屬切削性能的物理及力學性質(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)、熱導率、基體金屬的彈性模量等。