切削加工性能是指金屬材料承受切削加工的難易程度。當可以正常切削后,依據工件表面的粗糙度、切削速度和刀具磨損程度,來評價金屬切削加工性能。
1. 切削性
切削性又叫可切削性(machinability).切削是一種復雜的表面層現象,牽涉摩擦及高速的彈性及塑性變形。因此,切削的難易及質量的好壞與許多因素有關:
①. 工具的材料及形狀(工具用鋼及工具的設計);
②. 工件材料的切削性能;
③. 切削加工時有無切削液及其特性;
④. 切削類型及條件。
在其他條件恒定的情況下,最易切削的金屬應該是允許使用最大的切削速度、刀具磨損最小、能量消耗最低的,并能獲得最滿意的表面粗糙度。在大多數情況下,切削加工主要的要求是高速的切削和工具的壽命長;而有些情況卻對表面光滑度的要求較為嚴格。
2. 測定和比較金屬切削性能的方法
①. 用給定的切削速度,測定相同刀具切削不同金屬的壽命來進行比較;
②. 用相同的壓力、轉速和時間,測定所鉆入不同金屬的深度來進行比較;
③. 用切削不同的一定金屬量所消耗等能量或散發的熱量來比較切削性能。
這些方法都沒有考慮加工件的表面粗糙度,只用切削的難易程度來相對比較金屬的切削性能。
金屬的切削性能是一種很復雜的工藝性能,它與金屬的其他性能有關。首先,我們應知道金屬難以切削的原因:
①. 硬度太高或強度太大時,切削所消耗的能量就大;當速度提高時,產生的熱量會使刀口易于軟化,這些都會使切削變得非常困難。
②. 軟而塑性很高的金屬,在切削時易于產生積屑瘤及與刀刃粘接,使切削變得非常困難,并且使切削表面粗糙度增高。
③. 易于加工硬化的金屬,不易切削,例如高碳、高錳、耐磨鋼及奧氏體不銹鋼等。金屬中含有堅硬的第二相,不易切削,例如碳化物、氧化物等,易于磨損刀刃。
其次,我們還應知道什么樣的組織可以使金屬易于切削,不溶于基體的第二相,如具備潤滑性或增加材料的脆性,都可以改善金屬的切削性。例如,石墨、鉛、鉍等可以增加金屬切削時的潤滑作用;脆性硫化物及磷化物(鋼中的MnS及Fe3P)等,可以使切屑易于斷裂。
3. 提高金屬切削性能的途徑
①. 使硬的金屬變軟(回火或退火);
②. 使太軟的金屬變硬(冷加工、細化晶粒、正火);
③. 減少堅硬的第二相(提高冶煉質量,減少夾雜);
④. 改善堅硬第二相的分布(退火或正火);
⑤. 加入改善切削性能的第二相元素(Pb、Bi、石墨、MnS、Fe3P等)。
最后的方法⑤可以獲得切削性極佳的合金,適用于自動機床,因此叫做易切削鋼及易切削合金。
有些影響金屬切削性能的物理及力學性質,具有組織不敏感性,因而很難用改善組織的方法來改變。這些性質包括熱膨脹系數、熱導率、基體金屬的彈性模量等。