ISO P 類工件材料包括通常被人們稱為鋼件的金屬材料。盡管鋼件在材料層面上未表現(xiàn)出明顯的加工挑戰(zhàn)（比如航空航天領(lǐng)域使用的耐熱航天合金），但是合金鋼和鐵卻是各行各業(yè)應(yīng)用最廣的工件材料。如此廣泛的用途催生了人們開發(fā)各種各樣具有不同物理屬性的合金鋼慈琼，這就產(chǎn)生了各種金屬切削性能問題。除了大批量生產(chǎn)需要考慮經(jīng)濟(jì)因素之外憾擒，這些問題還使得 ISO P 類鋼件的加工成為零件制造商以及這些零件的刀具制造商面臨的一項(xiàng)重大挑戰(zhàn)芋沽。

ISO 體系

ISO 金屬加工工件材料分類體系分為六大類。K 類包括鑄鐵七冲。鎳基和鈦基合金等耐熱高溫合金屬于 S 類痛倚。H 類的材料特點(diǎn)在于硬度，基本包括硬度為 45-65 HRc 的鋼件澜躺。不銹鋼（鉻含量大于 12% 的合金鋼）組成了 M 類蝉稳。N 類包含有色金屬，主要是鋁掘鄙、銅和黃銅耘戚。最后是包含碳素鋼、低合金鋼及高合金鋼的 P 類操漠，其中包括硬度高達(dá) 400HB 的合金鋼和鉻含量不超過 12% 的不銹鋼毕莱。有些長切屑的可鍛鑄鐵也屬于 ISO P 類。

上述分類基本上是依據(jù)不同材料的主要物理屬性颅夺。這些屬性本質(zhì)上決定著材料的加工表現(xiàn)及其對切削的影響。K 類金屬的特點(diǎn)是磨蝕性蛹稍，這會(huì)加快刀具的磨損吧黄。S 類中的耐熱高溫合金通常導(dǎo)熱性不良部服，這會(huì)導(dǎo)致切削區(qū)積聚熱量而使切削刀具變形。H 類金屬的硬度不僅會(huì)對刀具產(chǎn)生很大的壓力竖沦，而且還會(huì)產(chǎn)生熱量胎融。M 類具有應(yīng)變硬化的特點(diǎn)，工件材料在切削過程中會(huì)隨著變形而變硬舍屠。切削壓力和發(fā)熱量的增加會(huì)造成溝槽磨損及其他問題美怪。N 類金屬表現(xiàn)出粘著切削刀具的傾向，會(huì)造成積屑瘤胸牲、表面質(zhì)量不佳以及切削刀具斷裂蒸咏。

由于上述五類 ISO 材料或多或少各有一種主要物理屬性，因此設(shè)計(jì)切削刀具時(shí)可以在一定程度上消除其屬性對切削刀具的不利影響蝉蛙。例如悬坎，用于切削 H 類材料的刀具一般需要較高的強(qiáng)度，而 切削N 類金屬的刀具更加鋒利傅笨，并采用有利于形成切屑流的設(shè)計(jì)伸义，以最大限度地降低切削刃粘著的風(fēng)險(xiǎn)。

但是篮啦，ISO P 類工件帶來了更復(fù)雜的挑戰(zhàn)胯恤。鋼件，尤其是千差萬別的合金鋼绰姻，通常會(huì)表現(xiàn)出不止一種甚至所有影響切削刀具性能的屬性枉侧，盡管通常不是極端情況。這給刀具的開發(fā)造成了難題龙宏；例如棵逊，在許多情況下，為應(yīng)對低合金鋼粘著傾向而設(shè)計(jì)的鋒利刃口刀具可能無法承受另一種鋼成分的磨蝕特性银酗。此外辆影，由于制造商追求與客戶零件的特定性能需求相匹配的材料，所以各種專用合金鋼的開發(fā)仍舊勢頭不減黍特。

了解金屬切削

加工合金鋼時(shí)蛙讥，如何高效地平衡刀具的各種性能屬性如同在鋼絲上跳舞一般。要達(dá)到這種平衡灭衷，需要了解金屬切削的本質(zhì)以及工件材料與切削刀具之間的相互作用次慢。

金屬切削不是與刀切方式類似的劈開過程，而是對工件材料施加壓力翔曲，直到使其變形并以切屑形式剪切下來的過程迫像。剪切操作伴隨著許多附加影響。使材料充分變形所需的機(jī)械力會(huì)產(chǎn)生高壓力和高熱量误即，導(dǎo)致溫度達(dá)到 800-900 ?C 水平薇兆。斷續(xù)切削或者加工帶有硬內(nèi)含物的零件會(huì)使切削刀具受到?jīng)_擊作用牌君。除了機(jī)械因素之外，高溫高壓還會(huì)催化切削材料與工件材料之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)肯矾，導(dǎo)致出現(xiàn)擴(kuò)散或月牙洼形式的化學(xué)磨損截剩。最后但同樣重要的是，金屬切削會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的磨擦界赦。由于切削過程形成切屑并在刀具上磨擦诬忱，因此會(huì)產(chǎn)生摩擦，這稱為磨擦學(xué)效應(yīng)焰箩；摩擦學(xué)是研究一定溫度和壓力下相互接觸的表面并測定這些表面相互改變程度的科學(xué)疚编。所有這些作用力和相互作用都會(huì)產(chǎn)生不同的結(jié)果；或許最重要的結(jié)果是造成刀具磨損节霸。

不同的鋼件選用不同的刀具

加工過程對鋼件的影響取決于合金鋼成分和鋼件的制造工藝骑跳。例如碳含量低于 0.25% 的碳素鋼，它用于那些要求強(qiáng)度高怒医、耐沖擊炉抒、抗斷裂的汽車輪軸等應(yīng)用中。經(jīng)過軋制或鍛造的合金鋼會(huì)產(chǎn)生難以斷開的切屑稚叹，這些切屑會(huì)刮擦刀具表面并產(chǎn)生月牙洼磨損甚至粘著問題焰薄。對于這些成分，切削刀具設(shè)計(jì)具有鋒利的刃口扒袖，以便更加高效地剪切工件材料塞茅，同時(shí)采用鍍層抵抗化學(xué)磨損，并為切削表面提供潤滑季率。

另一方面野瘦，合金（包括錳等元素）含量超過 5% 的高合金鋼可以經(jīng)過硬化用于制造需要耐磨性和剛性的部件，比如液壓部件和機(jī)床零件等飒泻。通常產(chǎn)生的切屑容易成形和斷開鞭光，但是加工這些合金的刀具會(huì)承受高壓高溫。對于通過鑄造或鍛造工藝生產(chǎn)的未加工工件泞遗，其堅(jiān)硬的表面和可能來自模具的內(nèi)含物會(huì)要求切削刀具兼具韌性和耐磨蝕性惰许。

專為鋼件車削設(shè)計(jì)的刀片示例：WNMG080404-MF2，TP1500

專為鋼件銑削設(shè)計(jì)的刀片示例：LOEX080404TR-M08史辙，F(xiàn)40M

經(jīng)濟(jì)因素

加工操作的傳統(tǒng)目標(biāo)是以更快的速度生產(chǎn)更多的零件胜玖，因此需要盡可能采用最激進(jìn)的切削參數(shù)。但是鹏愚，其他問題會(huì)限制這個(gè)簡單的目標(biāo)竿疫。在選擇切削參數(shù)時(shí)，經(jīng)濟(jì)因素起著十分關(guān)鍵的作用。特種合金制造的航空航天部件等零件在大多數(shù)情況下產(chǎn)量相對較低军笑。制造商之所以以這種速度加工零件雨株，是為了最大限度地提高工藝可靠性，保護(hù)昂貴的工件材料和已投入的寶貴制造時(shí)間擅暴。因此，高級工件材料采用的加工速度和進(jìn)給量通常高效但相對保守馒毙。

鋼件加工方法通常各不相同项栈。許多鋼件需要大批量生產(chǎn)，并且要求盡快完成疫壕，以便用低廉的工件材料來加工相對簡單的零件來從而獲取最大的經(jīng)濟(jì)回報(bào)映检。加快切削速度通常會(huì)提升生產(chǎn)率，但這要求切削刀具的基體能在高切削溫度下保持高強(qiáng)度秸谢。鑒于合金鋼的品種日益增多凛澎，制造商或機(jī)床車間有必要咨詢刀具制造商，以便確定最適合某一特定應(yīng)用的刀具材質(zhì)等級和槽形估蹄。當(dāng)前進(jìn)行的刀具開發(fā)旨在生產(chǎn)出可以解決合金鋼多種加工問題的刀具塑煎。制造商尋求更鋒利且更強(qiáng)壯的刀具，并能夠通過鍍層和槽形克服熱量臭蚁、壓力最铁、化學(xué)和粘著磨損問題。

環(huán)境因素

環(huán)境因素是制造商近幾年才考慮的一項(xiàng)因素垮兑，它也影響鋼件材料加工參數(shù)的選擇冷尉。許多制造商現(xiàn)在注重環(huán)境意識或“綠色”加工倡議。其中包括降低能源消耗系枪、盡量減少加工過程產(chǎn)生的廢物雀哨。盡管在加工特種金屬時(shí)，技術(shù)方面的挑戰(zhàn)仍是主要問題私爷，但環(huán)保因素在加工鋼件時(shí)的重要性變得日益突出雾棺。

減少能耗的一種方法是降低切削速度。在許多情況下咸婿，制造商可以通過成比例地增加進(jìn)給率和切削深度來保持生產(chǎn)率姚转。除了節(jié)省能源外，該策略還能延長刀具壽命棒嚼。這反過來又會(huì)減少加工產(chǎn)生的廢料流们敢，因?yàn)樯a(chǎn)同樣數(shù)量的零件會(huì)消耗更少的切削刃和“用完即扔的”刀片。降低切削速度還會(huì)減少發(fā)熱啃掠，從而可以減少金屬加工冷卻液的需求慷训，因?yàn)槔鋮s液本身也會(huì)變成金屬加工過程不需要的廢物。

結(jié)論

由于 ISO P 類鋼件廣為人知，并且廣泛用于制造常規(guī)零件蝉橘，所以涉及合金鋼的加工通常不會(huì)受到密切關(guān)注和詳細(xì)分析苔眼。但是，如果制造商了解到鋼件的許多加工難題可以通過仔細(xì)選擇刀具加以消除润邑，那么他們即使對大批量零件的生產(chǎn)率進(jìn)行細(xì)小的改進(jìn)稽星，也會(huì)顯著地提升盈利能力，甚至還對環(huán)保大有好處哄谆。

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