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浅析金属切削“难加工”的捷径方法

2017-04-26

金属切削加工过程中刀具与工件之间相互作用和各自的变化规律是一门学科。在设计机床和刀具﹑制订机器零件的切削工艺及其定额﹑合理地使用刀具和机床以及控制切削过程时,都要利用金属切削原理的研究成果,使机器零件的加工达到经济﹑优质和高效率的目的。

    一般情况下,金属切削指的是切削钢件和铸铁。但是,在当今的车间里,我们面对的是其它一些材料,诸如不锈钢、铁基和非铁基(如钛合金)耐热合金和高温合金等。这些材料和传统的钢件之间存在很大差异,正是它们体现了“难加工”的真正含意。

    “可加工性”表明了对一种材料进行低成本加工的难易程度,它是通过与参考材料比较后得出的平均分值。该数值表明了切屑形成、切削力、温度、刀具磨损和工件质量方面的潜在问题。

    我们习惯上将可加工性视为一种材料特性,它取决于在金属切削过程中所涉及的所有因素,其中五个基本材料特性对可加工性影响很大,即粘附性、加工硬化、导热性、硬度和耐磨性。

    当材料粘附倾向较高时,需要使用韧性好的刀具材料和特定的镀层。切削速度也应该有所提高。对于容易发生严重加工硬化(变形硬化)的材料,需要使用切削刃锋利的刀具。切削速度可能各不相同,但进给量应增加。

    若材料的导热性偏低,则刀具材料应具备较高的红硬性。切削速度和进给量均应受到限制。毋庸置疑,硬的工件材料需要使用更硬的刀具材料。一般来说,进给量和切削深度都需要保持中等的水平。耐磨的工件材料需要使用高耐磨性的刀具材料。切削工况必须适应切削利用率或切削效率有待提高的情形。

    根据上文所述,我们能得出什么结论呢?

    通过了解上述五个基本材料特性与切削刀具之间的相互关系,我们可以大幅提高生产率并节省成本。我们只需根据工件材料特性选择切削刀具和切削工况,就能获得合理的期望值。

    “难加工”材料真的那么难以处理吗?并非如此。它们只是不同而已。

    如何处理不同的材料

    例如:通过比较两种典型工件材料42CrMo4(一种典型的合金钢)和Inconel718(一种“难加工”的高温合金)的5个重要特性,我们可直接了解它们的不同之处。针对存在的问题,能够轻而易举地提出相应的调整方案。

问题一:粘附倾向过高怎么办?

方案:使用带正确镀层的刀片材质等级,并确保切屑形成处于可控制状态(正确的断屑槽型)。同时考虑进给量的重要性!

问题二:加工硬化严重怎么办?

方案:使用比较锋利的切削刃和切削几何角度。

问题三:导热性偏低怎么办?

方案:使用红硬性高的刀片材质等级,以及适当的冷却方法。当然,要选择适应这些特性的切削工况。与钢件应用相比较,Inconel718的切削深度和进给量可能处于相同的量级(也许进给量还甚至会更高一些),但需要采用更低的切削速度(导热性偏低)。

 

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