难切削材料种类很多,从金属材料到非金属材料,涉及的范围极广,因此分类的方法也不同,有的仅从某一或某几个部门的常用材料考虑;有的而只从几种有代表性的物理力学性能考虑;也有的从使用效果考虑;还有的从加工性能考虑。总之,目前国内外评价难切削材料的标准很多。据不完全统计,占主要地位的有以下几种观点:
① 我国金属切削刀具教材,按苏联观点《相对加工性Kr》,把难切材料分成四个等级(5、6、7、8)。
② 北京市所编的《金属切削理论和实践》资料,把难切削材料 分成七个等级(5、6、7、8、9、9a、9b)
③ 成都工具研究所根据工具磨损形式,把难切材料划分七种。
④ 日本臼井英治教授按工件材料的强度、硬度、延展性、加工硬化、硬质点、亲和性和热特性,也把难切削材料分为七大类。
⑤ 我国《机械工程手册》按金属品种,把难切削材料分为五大类。
⑥ 瑞典把难切削材料分为三大类。即高硬度材料、通用耐腐蚀、耐热钢和高温合金。
以上几种分类方法和观点,都能说明一定问题,从不同角度反应出难切削材料和难加工程度。但由于影响材料切削成形的因素很多,再加之决定材料性能的因素复杂,因此都不可避免地存在一定缺陷,有的甚至把材料的难加工等级颠倒过来。如,按第二种分类法,45#正火钢,加工性等级编码为4、3、2、2、4(平均为3),45#调质钢等级编码为4、3、1、2、4(平均为2.8),按照分类法,正火材料加工性编码3>调质材料2.8。正火钢比调质钢难加工。可生产实践中不是这样,而是调质钢比正火钢难加工。
对难加工材料分类时,人们都力求分类法符合客观实际,给切削加工提供方便。怎样才能做到这一点,还有待进一步探索、研究。在未作统一规定之前,以下的分类法较为可取:
① 微观高硬度材料
这类材料的特点是含有硬质点相,显微硬度高。如玻璃钢,各类石材,可加工陶瓷、石墨、各种硬塑料、胶木、树脂、硅橡胶、硅铝合金、铍青铜以及轴承合金等。由于这类材料含有硬质点相,在切削加工过程中,硬质点起磨料作用,使刀具磨损很快。它对刀具的磨损形式主要是磨料磨损。在高速切削时,也伴随有物理化学作用的磨损。
② 宏观高硬度材料
这类材料的主要特点是硬度高,一般在HRC55以上。如淬火钢、硬质合金、陶瓷、冷硬铸铁,部分喷涂焊材料等。加工这类材料时,刀具破损的主要原因是磨料磨损和破碎崩刃。
③ 加工硬化倾向严重的材料
这类材料塑性、韧性好、强度高,强化系数大。如不锈钢、高锰钢、耐热钢等均属这种材料。加工这类材料产生强烈的加工硬化现象。刀具主要承受磨料、粘结磨损,以及由于热机械作用引起的热裂崩刃,同时还伴随着有较大的边界缺口磨损和沟纹磨损。
④ 切削温度高的材料
这类材料的主要特点是切削温度高。如合成树脂、石棉、酚醛塑料、高温合金、钛合金等导热系数很小的材料。切削加工这类材料时,刀具易产生粘结磨损、扩散磨损、氧化磨损、塑性变形。同时还伴随有剥落崩刃。
⑤ 高塑性材料
延伸率大于50%的材料,都归纳为这类材料。如纯Fe、纯Ni、纯Cu等金属材料。由于这类材料塑性好,切削加工时产生很大的塑性变形,刀具易产生积屑瘤、鳞刺,使刀具产生粘结磨损,以至工件表面光洁度差。
⑥ 高强度材料
强度Ób>kg/mm2的材料规定为这类材料。它在切削加工时塑性变形功大,因此在加工时表现出很大的切削力和很高的切削温度。刀具磨损的原因也很多,如粘结磨损、扩散磨损、氧化、热裂等均有发生。高强度钢及部分不锈钢、高锰钢、高温合金都属于此类材料。
⑦ 化学活性大的材料O
这类材料的特点是化学活性强,亲和性大。切削加工时,容易附着粘结于刀具材料上,或与刀具材料产生化学、物理反应,相应扩散。因此,刀具破坏的主要原因是粘结磨损和扩散磨损;或由粘结而产生的剥落和崩刃。钛、镍、钴及其合金都属于这类材料。 这种分类法存在一些弊病,如分类粗糙笼统,一种材料可以同时归到几个类型中。但他的优点是直观,主要难点比较突出。能抓住主要矛盾,选择刀具材料和合理的切削参数。
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