加工中心之常用工程材料加工工艺特点
创建时间：2016年09月03日
标签：山东正迅加工中心加工工艺
一、钢切削加工特性
钢材中碳的含量对材料切削加工性的影响较大。碳素结构的强度与硬度随着含碳量的增加而增加，而塑性与韧性随含碳量的增加而减小。当碳素工具钢含碳量大于0.9%时，硬度继续增加而强度下降。
低碳钢的塑性和韧性较高，切削力和摩擦力相对较大，而且切削加工时产生的切削不易断屑，故切削加工性较低；高碳钢的强度、硬度较高。切削力大，而且刀具磨损较快，故切削加工性较低；一般情况下中碳钢的切削加工性较好。
在钢中加入Cr、Mn等合金元素能提高钢的强度和硬度，改善钢的使用性能，这些元素含量高于一定值时，会是切削力增加，刀具磨损加剧，导致材料切削加工性降低。
在钢中加入少量的硫、硒、铅、磷、铋和钙等元素可形成易切削钢，对提高切削加工性有利。它们能在钢中产生硫化物，质地柔软，降低切削力，使切削易于折断，且有润滑作用，减小刀具磨损，提高切削加工性，但降低了钢的使用性能。对力学性能要求较高的工件应避免使用此类钢材。
1.高锰钢铣削加工的特点
高锰钢是含锰量在9%~18%的含金钢。主要有高碳高锰耐磨和中碳高锰无磁钢两大类。高锰钢常用“水韧处理”，这时高锰钢将具有高强度、高韧性、高耐磨性。无磁性等较好的使用性能。常用的高锰钢主要有Mn13、ZGMn13、20Mn23A1、40Mn18Cr13、50Mn18Cr4、50Mn18Cr4V等，其中最难切削加工的是ZGMn13.高锰钢铣削加工的特点如下。
（1）加工硬化严重，切削力大 高锰奥氏体钢的加工表层硬化严重，加工表面硬度比基体增加2倍，硬化层深度可达0.3mm以上，引起切削剧增。与正火45钢相比，单位切削力增加60%左右
高锰钢热导率小，刀具热磨损严重 高锰钢热导率小，切削温度高。在相同切削条件下，切削温度比45钢高100~200℃，刀刃热磨损加剧。
（2）高锰钢塑性大，韧性高，断屑、排屑困难 高锰钢的冲击韧度值高，约为45钢的8倍，伸长率较大，易产生磷刺，加工表面质量不易保证。切削强度大，硬度高，断屑困难。
高锰钢线膨胀系数大，影响工件尺寸精度 高锰钢的线膨胀系数较大，约为20x10-6K-1。在高的切削温度下，易产生膨胀和变形，影响加工精度，同时，高锰钢的伸长率随温度升高有所下降，但超过600℃时又很快增加。因此，切削速度不宜过高，以避免切削温度过高而引起伸长率增加，使切削加工困难。
2. 高强度钢铣削加工的特点
高强度是指那些强度、硬度很高，同时又具有很好韧性和塑性的合金钢。高强度钢按含有合金元素成分不同，可分为铬钢。锰钢、镍钢。铬锰钢、铬钼钢、锰硅钢等。如40Cr、40CrSi、30CrMnSi、30CrMoMnSiNi2、45CrNiMoV等。高强度钢铣削加工特点如下。
（1）切削力大 高强度钢的室温度高，抗拉强度在1.47GPa以上，淬火的硬度非常高，故铣削时变形困难，切削力大。
（2）切削温度高 高强度钢铣削中消耗的功多，产生的热量大，且高强度钢的热导率低，所以切削温度高
（3）刀具磨损快，容易崩刃打刀 高强度钢加工中，由于切削力大，切削温度高，使得刀具磨损快；同时切削与前刀面接触长度短，应力集中在刀尖处，容易使刀具崩刃打刀。
（4）断屑困难 高强度钢市具有很高韧性和塑性的合金钢，铣削加工中断屑排困难
3. 不锈钢铣削加工的特点
（1）塑性高，加工硬化严重，切削力大 不锈钢塑性大，其伸长率超过45钢1.5倍以上，切削加工时塑性变形大，加工硬化严重，使总切削力增大，其单位切削力比正火45钢要高出25%以上。
（2）易粘刀，损坏刀具，生成积屑瘤，影响加工表面质量 不锈钢材料在切削过程中，切削与刀具粘结现象严重，容易造成刀具表面剥落。另外，由于粘结严重，容易形成积屑瘤，使已加工表面粗糙度增大。对含碳量低的马氏体不锈钢尤为严重。
（3）切削温度高，刀具容易磨损 切削不锈钢时，由于切削力大，消耗功率多，故产生的切削热也多。再加上不锈钢导热性差，其导热率约为中碳钢的1/2~1/4，大量切削热集中在切削区和刀屑接触界面上，不能及时传出，从而使刀刃容易产生过热现象，在高温下失去切削性能，加之不锈钢中的高硬度碳化物，在切削过程中直接与刀面接触、摩擦，会使刀具加速磨损。
（4）切削不易卷曲和折断
由于不许刚塑性高，韧性大，且高温强度高切削时切屑不易卷曲和折断。若切削不能及时排出，易造成堵屑现象，会挤坏和划伤已加工表面，甚至崩坏刀刃。因此，解决断屑和排屑是不锈钢铣削的难点之一。
（5）不锈钢的线膨胀系数大，影响加工精度，不锈钢的膨胀系数比碳钢和铸铁都大，约为碳素钢的1.5倍。在切削温度的作用下，工件容易产生热变形，故在精加工时易影响零件的尺寸和形位精度。
4、高温合金的切削加工特性
高温合金是难切削金属材料中很难加工的材料，其对可加工性小于0.2.铁基高温合金的相对可加工性仅为奥氏体不锈钢的1/2左右，而镍基高温合金的相对可加工性更差，且随抗热性能的提高而降低，高温合金男切削的主要原因如下：
（1）单位切削力大，约为切削中碳钢的2~3倍，高温合金含有大量的合金元素，其高温强度很高，约为45号钢的6.5倍，抗塑性变性能力强，这是切削力大的主要原因；其次是高温合金加工硬化严重，其一加工表面的硬度高出50%~100%，冷硬程度的增加，是切削力进一步增加；其次是高温合金塑性好，加工中塑性变形大、切削力大。此外，还由于切屑与前刀面接触长度加大，摩擦力增大，是切削力也随之增大。
（2）切削高温合金时，由于变形抗力大，刀面与切屑及工件表面间的摩擦剧烈消耗功率多，因此加工高温合金时要比加工一般刚才产生的切削热多，切高温合金的热导率很低，只有45号钢的1/3~1/4，故切削热从切削区向外传出很慢，大部分切削热集中在切削区，故使切削区的温度高达750~1000度，约比切削45号钢要高出300度左右。
（3）刀具磨损剧烈，耐用度低。在切削高温合金时，由于切削温度高，在切削中产生的扩散磨损预氧化磨损要比加工一般钢材严重。高温合金中含大量合金元素的碳化物、氮化物、硼化物及金属间化合物等硬质点，其高温硬度很高故在切削加工中其磨粒磨损特别严重。高温合金中多含有与刀具材料相同的合金元素，在切削加工中，由于亲和力的作用易产生粘刀的现象，造成的粘结磨损笔加工一般钢材严重。
（4）易产生积屑瘤和鳞刺，影响加工精度与表面质量。铣削高温合金时，由于切削温度高，易使刀具和工件的尺寸与性状发生变化，影响加工精度。且在切削过程中易产生积屑瘤和鳞刺影响加工表面质量。
