改善难切削材料加工性的途径是多方面的,由于材料的成分与组织对切削加工性影响最大,首先可以从改善材料的成分与组织两个方面考虑。
(1)调整材料的化学成分
调整材料的化学成分是改善切削加工性的根本措施。但是,材料的加工性往往与其使用性能相矛盾。因此,只能在不影响材料使用性能的前提下,力求有较好的切削加工性。
以改善切削加工性为目的,在钢中加入一种或几种合金元素,如S、Pb、Ca、P等,这类钢称为易切钢。
硫易切钢以碳钢为基材,加入0.1%~0.35%的S,因FeS在晶界上析出,而引起热脆性,故应同时加入少量的Mn,以生成MnS(熔点高达1600℃)。硫以MnS的形式存在于钢中,有润滑断屑作用,缩短刀具和切屑的接触长度,减小了变形,减缓了工件对刀具的擦伤与磨损,从而改善了材料的切削加工性。
此外,还有铅易切钢和钙易切钢等,都是调整化学成分发展的易切削材料。
(2)改变金相组织
相同成分的材料,当金相组织不同时,加工性有差别。所以用热处理控制金相组织,可以改善材料的切削加工性。
材料硬度太高或太低都不易切削。实践证明,把材料硬度控制在170~230HB范围内,加工性最好。或者说,对切削加工性而言,这是最佳硬度范围。为改善表面粗糙度,硬度可适当提高到250HB。生产中经常采用的预备热处理,其目的就是通过控制硬度改善材料加工性。例如:低碳钢退货处理后塑性好,加工性差,改用正火处理(或冷拔塑料变形),使其硬度略有提高,改善加工性。高碳钢,通过退货后组织中碳化物为片状,硬度较高不易加工,改用球化退货可使硬度降低,有利于切削加工。含碳量较低的中碳钢,为改善表面粗糙度,常用正火处理以适当提高硬度;中碳钢则采用退火或调质处理,降低硬度,有利于切削加工。
总之,通过热处理来控制金相组织,从而改善材料的切削加工性,既行之有效,又便于实施,故得以广泛应用。
其次,从切削加工上去考虑。
1)选用合理的刀具材料。根据被加工材料的性能、加工方法、加工的技术条件和现在采购供应的刀具材料,进行合理选用。很多难切削材料在切削时,刀具材料十分关键。
2)改善切削条件。切削难切削材料时,由于切削力大,应选择良好技术状态,而且有足够功率和刚性的机床及工艺装备。
3)选择合理的刀具几何参数和切削用量。根据不同的刀具材料、工件材料的性能和工艺条件,进行综合考虑,选择合理的刀具几何参数与切削用量,做到既发挥刀具材料的切削性能,又保证一定的刀具耐用度,使切削顺利进行,获得合理的加工质量和效率。
4)重视切屑控制。由于难切削材料特有的性能和切削特点,切屑控制是普遍存在的问题。特别是自动化程度高的机床,更为重要。只有具有可靠的断屑措施,才能顺利地进行切削。
5)采用其他加工措施。如采用等离子加热切削、振动切削、电熔爆切削,都可以获得较高的切削效率。