硬度對(duì)切削加工性的影響
(1)工件材料常溫硬度的影響
一般情況下,同類材料中硬度高的加工性低。材料硬度高時(shí),切屑與前刀面的接觸長(zhǎng)度減小,因此前刀面上發(fā)應(yīng)力增大,摩擦熱量集中在較小的刀屑接觸面上,促使切削溫度增高和磨損加劇。工件材料硬度過(guò)高時(shí),甚至引起刀尖的燒損及崩刃。
對(duì)0.2%C的碳素鋼(115HB)、中碳鎳鉻鉬合金鋼(190HB)、淬火回火后的中碳鎳鉻鉬合金鋼(300HB)、淬火及回火后的中碳鎳鉻鉬高強(qiáng)度鋼(400HB)進(jìn)行切削試驗(yàn),得到曲線如下圖所示。

碳鋼硬度與切削加工性關(guān)系
(2)工件材料高溫硬度對(duì)切削加工性的影響
工件材料的高溫硬度越高,切削加工性越低。刀具材料在切削溫度的作用下,硬度下降。工件材料的高溫硬度高時(shí),刀具材料硬度與工件材料硬度之比下降,這時(shí)刀具的磨損有很大影響。高溫合金、耐熱鋼的切削加工性低,這是一個(gè)重要原因。
(3)工件材料中硬質(zhì)點(diǎn)對(duì)切削加工性的影響
工件材料中的硬質(zhì)點(diǎn)形狀越尖銳,分布越廣,則工件材料的切削加工性越低。硬質(zhì)點(diǎn)對(duì)刀具的磨損作用有二:其一是硬質(zhì)點(diǎn)的硬度都很高,對(duì)刀具有擦傷作用;其二是工件材料晶界處微細(xì)硬質(zhì)點(diǎn)能提高材料的強(qiáng)度和硬度,而使切削時(shí)對(duì)剪切變形的抗力增大,使材料的切削加工性降低。
(4)材料的加工硬化性能對(duì)切削加工性的影響
工件材料的加工硬化性能越高,則切削加工性越低。某些高錳鋼及奧氏體不銹鋼切削后的表面硬度,比原始基體高1.4~2.2倍。材料的硬化性能高,首先使切削力增大,切削溫度增高;其次,刀具被硬化的切屑擦傷,副后刀面產(chǎn)生邊界磨損;第三,當(dāng)?shù)毒咔邢饕延不砻鏁r(shí),磨損加劇。
工件材料強(qiáng)度對(duì)切削加工性的影響
工件材料的強(qiáng)度包括常溫強(qiáng)度和高溫強(qiáng)度。
工件材料強(qiáng)度越高,切削力就越大,切削功率隨之增大,切削溫度因之增高,刀具磨損增大。所以在一般情況下,切削加工性隨工件材料強(qiáng)度的提高而降低。
合金鋼與不銹鋼的常溫強(qiáng)度和碳素鋼相差不大,但高溫強(qiáng)度卻比較大,所以合金鋼及不銹鋼的切削加工性低于碳素鋼。
工件材料的塑性與韌性對(duì)切削加工性的影響
工件材料的塑性以伸長(zhǎng)率δ表示。伸長(zhǎng)率δ越大,則塑性越大。強(qiáng)度相同時(shí),伸長(zhǎng)率δ越大,則塑性變形的區(qū)域也隨之?dāng)U大,因而塑性變形所消耗的功率越大。
工件材料的韌性以沖擊值αk。值大的材料,表示它在破斷之前所吸收的能量越多。塑性大的材料在塑性變形時(shí)因塑性變形區(qū)域增大而使塑性變形功增大;韌性大的材料再塑性變形時(shí),塑性區(qū)域可能不增大,但吸收的塑性變形功卻增大。盡管原因不同,但塑性和韌性的增大都會(huì)導(dǎo)致同一后果,即塑性變形功增大。
同類材料,強(qiáng)度相同時(shí),塑性大的材料切削力較大,切削溫度也較高,而且容易與刀具發(fā)生黏結(jié),因而刀具的磨損大,已加工表面也粗糙。所以工件材料的塑性越大,它的切削加工性也越低。有時(shí)為了改善塑性材料的切削加工性,可通過(guò)硬化或熱處理來(lái)降低塑性(如進(jìn)行冷拔等塑性加工等使之硬化)。
但塑性太低時(shí),切屑與前刀面的接觸長(zhǎng)度縮短太多,使得切屑負(fù)荷(切屑力和切屑熱)都集中在刀刃附近,這將使得刀具磨損加劇。由此可見,塑性過(guò)大或過(guò)小都使切削加工性下降。
材料的韌性對(duì)切削加工性的影響與塑性相似。韌性對(duì)斷屑的影響比較明顯,在其他條件相同時(shí),材料的韌性越高,斷屑越困難。
工件材料的熱導(dǎo)率對(duì)切削加工性的影響
在一般情況下,熱導(dǎo)率高的材料,它們的切削加工性都比較高,而熱導(dǎo)率低的材料,切削加工性都低。但熱導(dǎo)率高的工件材料,在加工過(guò)程中溫升提高,這對(duì)控制加工尺寸造成一定困難,所以應(yīng)加以注意。