外文翻譯--制造工程與技術(shù)（機(jī)加工）中文版.doc

制造工程與技術(shù)（機(jī)加工）美s.卡爾帕基安s.r施密德20.9切削加工性一種材料的切削加工性通常從四個(gè)方面來(lái)定義：1、已切削部分的表面光潔度和表面完整性。2、刀具的壽命。3、切削力和切削的功率需求。4、切屑控制。由上述可知，好的切削加工性指的是好的表面光潔度和完整性，長(zhǎng)的刀具壽命，低切削力和功率需求。至于切屑控制，細(xì)長(zhǎng)而卷曲的切屑，如果沒(méi)有及時(shí)清理，就會(huì)在切削區(qū)纏繞，嚴(yán)重影響切削工序。由于切削工序的復(fù)雜性，因此很難建立一個(gè)定量確定一種材料切削加工性的關(guān)系式。在制造廠里，刀具壽命和表面粗糙度通常被認(rèn)為是切削加工性中最重要的影響因素。盡管切削性能指數(shù)使用的并不多，但基本的切削性能指數(shù)在下面的材料中仍然被使用。20.9.1鋼的切削加工性因?yàn)殇撌亲钪匾墓こ滩牧现唬ㄈ绲?章所示），所以它的切削加工性已經(jīng)被廣泛地研究過(guò)。通過(guò)加入鉛和硫磺，可以使鋼的切削加工性得到大幅度地提高。從而得到了所謂的高速切削鋼。二次硫化鋼和二次磷化鋼硫在鋼中形成硫化錳夾雜物（第二相粒子），這些夾雜物在第一剪切區(qū)形成應(yīng)力集中元。其結(jié)果是使切屑容易斷開(kāi)而變小，從而改善了切削加工性。這些夾雜物的大小、形狀、分布和集中程度顯著的影響切削加工性。化學(xué)元素如碲和硒，其化學(xué)性質(zhì)與硫類似，在二次硫化鋼中起雜質(zhì)改性作用。鋼中的磷有兩個(gè)主要的作用。第一它加強(qiáng)鐵素體，增加硬度。越硬的鋼，就會(huì)對(duì)切屑的形成和表面光潔度越有利。需要注意的是軟鋼是很難加工的，因?yàn)檐涗摷庸と菀桩a(chǎn)生積削瘤而且表面光潔度差。第二個(gè)作用是硬度增加會(huì)引起短切屑的形成而不是連續(xù)細(xì)長(zhǎng)的切屑的形成，因此提高切削加工性。鉛鋼鋼中高含量的鉛在硫化錳雜質(zhì)尖端析出。在非二次硫化鋼中，鉛呈細(xì)小而分散的顆粒。鉛在鐵、銅、鋁和它們的合金中是不能溶解的。由于它的低抗剪強(qiáng)度，鉛在切削時(shí)充當(dāng)固體潤(rùn)滑劑，被涂在刀具和切屑的分界處。這一特性已經(jīng)被證實(shí)-在切削加工鉛鋼時(shí)，在刀具橫向表面的切屑上有高濃度的鉛存在。當(dāng)溫度足夠高時(shí)例如，在高的切削速度和進(jìn)刀速度下鉛在刀具前直接熔化，并且充當(dāng)液體潤(rùn)滑劑。除了這個(gè)作用外，鉛還可以降低第一剪切區(qū)中的剪應(yīng)力，減小切削力和降低功率消耗。鉛能用于各種型號(hào)的鋼，例如10XX，11XX，12XX，41XX等等。鉛鋼由型號(hào)中第二和第三數(shù)碼中的字母L識(shí)別（例如，10L45）。（需要注意的是在不銹鋼中，字母L指的是低碳，這是提高不銹鋼耐腐蝕性的先決條件）。然而，因?yàn)殂U是眾所周知的毒素和污染物，因此在鋼的使用中存在著嚴(yán)重的環(huán)境隱患（在鋼產(chǎn)品中每年大約有4500噸的鉛消耗）。于是，消除鉛在鋼中使用是一個(gè)必然的趨勢(shì)（無(wú)鉛鋼）。鉍和錫現(xiàn)正作為最可能替代鋼中鉛的物質(zhì)而被人們所研究。脫氧鈣鋼一個(gè)重要的發(fā)展是脫氧鈣鋼，在脫氧鈣鋼中可以形成硅酸鈣的氧化物片。這些片狀物，可以減小第二剪切區(qū)中的應(yīng)力，降低刀具和切屑分界處的摩擦和磨損。溫度也相應(yīng)地降低。于是，這種鋼產(chǎn)生更小的月牙洼磨損，特別是在高速切削時(shí)更是如此。不銹鋼通常奧氏體鋼很難進(jìn)行切削加工。振動(dòng)可能是一個(gè)問(wèn)題，這必需要求機(jī)床有足夠的剛度。然而，鐵素體不銹鋼有很好的切削加工性。馬氏體鋼易磨蝕，易于形成積屑瘤，并且要求刀具材料有高的熱硬性和耐月牙洼磨損性。經(jīng)沉淀硬化的不銹鋼強(qiáng)度高、磨蝕性強(qiáng)，因此要求刀具材料硬度高而耐磨。鋼中其它元素對(duì)切削加工性能的影響鋼中鋁和硅元素的存在總是有害的，因?yàn)檫@些元素結(jié)合氧會(huì)生成氧化鋁和硅酸鹽，而氧化鋁和硅酸鹽硬度高且具有磨蝕性。這些化合物會(huì)加快刀具磨損，降低切削加工性。因此生產(chǎn)和使用凈化鋼是非常必要的。根據(jù)它們的構(gòu)成，碳和錳在鋼的切削加工性方面有各種不同的影響。低碳鋼（少于0.15%的碳）容易形成積屑瘤而使毛坯的表面光潔度很低。鑄鋼的切削加工性和鍛鋼的大致相同，但鑄鋼更容易磨蝕。工具鋼和模具鋼很難用于切削加工，通常是在切削加工之前進(jìn)行退火處理。大多數(shù)鋼的切削加工性在冷加工后都有所提高，冷加工能使材料變硬而減少積屑瘤的形成。其它合金元素，例如鎳、鉻、鉬和釩，能改善鋼的特性，而通常會(huì)鋼減小切削加工性。硼的影響可以忽視。氣態(tài)元素比如氫和氮在鋼的特性方面有特別有害的影響。氧已經(jīng)被證明了在硫化錳夾雜物的縱橫比方面有很強(qiáng)的影響。含氧量越高，縱橫比越低且切削加工性越好。在選擇各種元素以改善切削加工性時(shí)，我們應(yīng)該考慮這些元素對(duì)已加工零件在使用中的性能和強(qiáng)度的不利影響。例如，當(dāng)溫度升高時(shí)，鉛會(huì)使鋼變脆（液態(tài)金屬的脆化，熱縮性，見(jiàn)1.4.3節(jié)），盡管其在室溫下對(duì)機(jī)械性能沒(méi)有影響。由于硫化鐵的構(gòu)成，硫元素能嚴(yán)重的降低鋼的熱加工性，除非有足夠的錳元素來(lái)防止這種結(jié)構(gòu)的形成。在室溫下，二次硫化鋼的機(jī)械性能取決于變形的硫化錳夾雜物的定位（各向異性）。二次磷化鋼具有更小的延展性，被單獨(dú)生成來(lái)提高切削加工性。20.9.2其它不同金屬的切削加工性盡管越軟的材料更易于生成積屑瘤而導(dǎo)致很差的表面光潔度，但鋁通常很容易進(jìn)行切削加工。這需要高的切削速度，高的前角和后角。鑄鋁合金和高含量硅的鍛鋁合金可能具有磨蝕性，它們要求刀具材料硬度更高。在加工鋁材料的工件時(shí)尺寸公差控制可能會(huì)是一個(gè)難題，這是因?yàn)樗哂懈邿崤蛎浵禂?shù)和相對(duì)較低的彈性模數(shù)。鈹和鑄鐵相似。由于它更具磨蝕性和毒性，于是它需要在可控環(huán)境下進(jìn)行加工?；诣T鐵通常是可進(jìn)行切削加工的，但也有磨蝕性。鑄件中的游離碳化物降低它們的切削加工性，容易導(dǎo)致刀具破裂或裂口，因此它需要具有強(qiáng)韌性的刀具。在刀具具有足夠硬度的情況下球墨鑄鐵和可鍛鑄鐵是可加工的。鈷基合金有磨蝕性和高度的加工硬化性。這要求刀具必須鋒利而且具有耐蝕性，并且在加工時(shí)進(jìn)給速度要低。鑄銅合金是很容易進(jìn)行切削加工的，與此相反的是鍛銅因?yàn)槿菀桩a(chǎn)生積屑瘤而很難進(jìn)行切削加工。黃銅易進(jìn)行切削加工，特別是在添加了一定量鉛的情況下更容易。而青銅比黃銅更難進(jìn)行切削加工。鎂是很容易加工的，加工后的鎂件具有很好的表面光潔性而且使加工零件的刀具壽命更長(zhǎng)。然而，因?yàn)殒V極易氧化而燃燒（這種元素易燃），因此我們應(yīng)該要特別小心的使用它。鉬有很好的延展性和加工硬化性，因此加工后它的表面光潔性很差。所以鋒利的刀具是很很有必要的。鎳基合金具有加工硬化性和磨蝕性，且在高溫下非常堅(jiān)硬。它的切削加工性和不銹鋼相似。鉭具有非常好的加工硬化性，延展性和柔性。加工后零件的表面光潔性很差且刀具磨損非常大。鈦和鈦的合金導(dǎo)熱系數(shù)很低(的確，是所有金屬中最低的)，因此在加工時(shí)會(huì)引起明顯的溫度升高和還會(huì)產(chǎn)生積屑瘤。它們是很難進(jìn)行切削加工的。鎢易脆，堅(jiān)硬，且具有磨蝕性，因此盡管它的性能在高溫下能大幅提高，但它的切削加工性仍很低。鋯切削加工性很好。然而，因?yàn)橛斜ê推鸹鸬奈ｋU(xiǎn)，鋯在加工時(shí)要求切削液冷卻性能非常好。20.9.3各種材料的機(jī)加工性石墨具有磨蝕性。它要求刀具硬度高、鋒利和具有一定的耐蝕性。熱塑性塑料通常熱導(dǎo)性都很差且彈性模數(shù)小、軟化溫度低。因此，加工熱塑性塑料時(shí)要求刀具具有正前角（以此降低切削力），較大的后角，較小的切削和進(jìn)給深度，相對(duì)較高