第七章工件材料的切削加工性習題

工件材料的種類繁多，效能各異。本章主要研究工件材料的切削加工性、影響切削加工性的因素和改善切削加工性的辦法。

7．1 必備知識和考試要點

1．了解切削加工性的概念和衡量指標。

2．熟悉影響材料切削加工性的因素。

3．掌握改善材料切削加工性的辦法。

4．了解難加工材料切削加工的問題和對策。

7. 2 典型範例和答題技巧。

[例7．1] 工件材料切削加工性的含義是什麼?為什麼說它是相對的?

[答案] 工件材料切削加工性是指在一定的條件下，工件材料切削加工的難易程度。由於切削加工的條件和要求不同，材料的切削加工性有不同的內容和指標。所謂材料切削加工的難易，都是相對某種工件材料而言，這種難易程度是乙個相對概念。

例如以45鋼為基準時，可以說高強度鋼切削加工性不好，就是相對於45鋼而言。

[例7．2] 常用的切削加工性衡量指標有哪些?各用於什麼場合?何謂相對加工性?

[答案] 常用的切削加工性衡量指標有： (1)以表面加工質量衡量切削加工性。容易獲得好的加工表面質量的材料，切削加工性好，反之則差。

該指標是零件精加工時常用的衡量指標。(2)以刀具耐用度衡量切削加工性。在相同的切削條件下加工不同材料時，刀具耐用度較長，或允許的切削速度較高，或切除金屬體積較多，切削加工性好。

其中相同切削條件下比較刀具耐用度和相同刀具耐用度下比較允許的切削速度是最常用的切削加工性指標，可適用於各種加工條件。(3)以單位切削力、切削溫度衡量切削加工性。在相同的條件下，切削力小、切削溫度低時，材料的切削加工性好。

在粗加工或工具機剛性、動力不足時用這種衡量指標。(4)以斷屑效能衡量切削加工性。在自動工具機、組合工具機及自動生產線或深孔鑽削等對工件材料斷屑效能有要求時，採用這種衡量指標。

相對加工性kv是指以強度b=0．637gpa的45鋼的v60為基準，記為(v60)；其它被切削材料的v60與之相比的數值，稱為相對加工性，即，kv= v60／(v60)；kv愈大，切削加工性愈好。

[例7．3] 影響工件材料切削加工性的主要因素有哪些?如何影響?

[答案] 影響工件材料切削加工性的主要因素有：(1)工件材料的硬度。硬度包括材料的常溫硬度、高溫硬度、硬質點和加工硬化。

硬度高時，切削力大，切削溫度高，降低了刀具耐用度，甚至發生刀尖燒損或崩刃。(2)材料的強度。材料強度包括常溫強度和高溫強度。

材料強度高時，切削力大，切削溫度高，刀具磨損加快。(3)工件材料的塑性和韌性。塑性大時，切屑變形大，切削力增大，切削溫度也較高，易發生粘結，刀具磨損加大，工件加工表面也粗糙。

塑性低或呈脆性時，刀刃處的切削負荷大，刀具磨損加劇。工件材料韌性大時，斷屑困難。(4)材料的導熱係數。

導熱係數小的材料，切削溫度高，切削加工性差。(5)材料的化學成分。化學元素對材料的作用不相同，影響材料的物理機械效能。

鋼中cr、ni、v、mn、w、mo等元素能提高材料的強度和硬度；而鉛、硫、磷等能降低材料的強度和塑性，從而影響材料的加工效能。鑄鐵中矽、鋁、銅等元素能促進鑄鐵碳的石墨化，可提高切削加工性；cr、mn、p、s等元素阻礙石墨化，會降低切削加工性。(6)材料的組織。

材料的組織不同，其物理機械效能就不同，切削加工性也不一樣。鐵素體塑性大，切削加工性不好，珠光體硬度、強度、塑性等比較適中，切削加工性好。索氏體和託氏體、滲碳體和馬氏體等，或強度大，或硬度高，或兩者兼有，切削加工性差。

奧氏體塑性、韌性大，加工硬化嚴重，切削加工性差。

[例7．4] 為什麼說低碳鋼與高碳鋼的切削加工性都不如中碳鋼?

[答案] 鋼中含碳量低時，材料的組織中鐵素體多，珠光體少。隨著含碳量的增加，鐵素體減少，珠光體增多；當含碳量達到0．8％時，材料組織全部為珠光體；含碳量繼續增加，材料中除珠光體外，滲碳體含量逐漸增多。中碳鋼的組織是由珠光體和鐵素體組成，其強度和塑性適中，切削加32'陛好。

低碳鋼中的鐵索體所佔比例大於珠光體，材料的塑性較大，切削加工性下降，不如中碳鋼。高碳鋼中除珠光體外還有滲碳體，滲碳體硬度高，使刀具磨損加快，切削加工性不如中碳鋼。

[例7．5] 試述改善材料切削加工性的途徑。

[答案] 材料的化學成分和金相組織是影響材料切削加工性的根源。所以，改善材料的切削加工性應從這兩方面採取措施：(1)調整材料的化學成分。

在不影響材料使用效能的前提下，可在鋼中適當新增一種或幾種元素，如s、pb、se、p等，可獲得易切鋼。易切鋼切削力小，易斷屑，刀具耐用度高，加工表面***。(2)通過熱處理改變金相組織。

金相組織不同，材料的物理機械效能差異很大。通過熱處理，使材料的組織發生改變，使其有利於切削加工。例如，低碳鋼經正火處理或冷拔處理，使塑性減小，硬度略有增加，從而改善切削加工性。

高碳鋼和工具鋼通過球化退火使硬度降低，而有利於切削加工。馬氏體不鏽鋼通過調質處理，降低塑性，改善切削加工性。冷硬鑄鐵可在較高溫度下退火處理，使其硬度降低，從而改善其切削加工性。

另外，當材料的切削加工性無法改善時，應考慮選擇合適的刀具材料、幾何引數、冷卻液，有條件可採用加熱切削、振動切削等。