探讨铸铁的特点及其铣削工艺

灰铁的加工特性

灰铸铁具有脆性和低抗拉强度的特性（铸铁组织可以看成是充满石墨孔隙的铁碳合金组织。片状石墨的存在降低了铸铁的塑性和韧性），是典型的脆性材料。

灰铸铁中片状石墨的石墨腔结构，其尖锐边缘易形成裂纹。切削时，在刀具剪切力作用下，裂纹沿最小抗力方向发展，导致切屑的崩碎断裂。因此灰铸铁在切削加工时形成易断的崩碎切屑，与此同时，刀具在灰铸铁加工过程中处于断续切削工作状态，在切削基体中的石墨时，刀具处于空程状态，在切削金属基体时，刀具发生切削作用，刀具不断切入切出，引起刀具靠近切削刃处产生高频次的拉、压应力循环，交变载荷使得刀具表层产生疲劳而导致刃口处的微小崩刃，降低了刀具的切削性能。

在切削过程中，被切削的灰铸铁组织频繁地无规则断裂，引起切削力的不稳定变化，对切削刃产生较大的冲击。灰铸铁切削时生成典型的崩碎切屑，切屑的变形系数小、其刀屑接触长度极短，使得切削力、切削热集中在刃口较小区域，对刀具产生了热冲击磨损。

刀具在切削灰铸铁时产生的崩碎切屑碎片及脱落的碳化物硬质点常常引起工件表面和后刀片研磨作用导致后刀面VB磨料磨损；后刀面一旦磨损后，切削温度明显升高，细小崩碎切屑易进入刀屑界面，在高温高压下，切屑中的铁元素与刀具及刀具表层的粘结相，形成无限置换固溶体，导致扩散磨损，同时切屑软化粘附在刀具表面，在刀具磨损表面形成了一层均匀的粘附层导致粘合磨损。一旦切削刀具刃口磨损或崩刃，造成切削力的急剧加大，使工件已加工表面质量明显下降，易出现边缘断裂或崩落，易崩边；

不同主偏角产生的结果

90主偏角会将进给力径向导入工件材料较薄的部分；

45主偏角会将力导向更宽基体所支撑的材料；

当进给力超出材料强度时会出现缺口和毛刺。铸铁等脆性材料往往会出现缺口，而更具有韧性的工件材料往往会出现毛刺。而更具有韧性的工件材料往往会出现毛刺。其将进给力导向了工件材料更强韧的部分。这减少或消除了工件缺口或毛刺的形成。

同刃口槽型所产生的效果

采用锋利槽型的刀片，可以有效的减小切削力，减小崩边的产生。在这个时候，fz是受到刀片的平均切屑厚度限制的。尽量选择强度好的刀片类型但刃口要锋利（切削轻快的槽形，大前角，锋利但不乏强度的刃型（较小的刃带宽度T），在粗加工的时候，如果在工况不太稳定的时候，采用大的fz（超过0.2）时候，会加剧崩边现象的产生。特别是在刀具切入和切出工件时候的出刀部位。在刀片磨损超过0.3以后，这种现象同样会加剧。

不同材质所产生的效果

物理气相沉积(PVD)，涂层应用厚度更薄，并适用于相对比较锋利的切削刃。涂层可以增加润滑性，并有利于减少刀具和工件之间产生的切削力，切削相对轻快。特别对于精加工时的崩边现象，会有很大的改善。

其它因素

在目前中国机加工市场上，对于铸铁材料的加工，从实际加工效果来看，球铁材料（主要是产生毛刺）（QT450以下）的刀具寿命要好于灰铁（主要是工件崩边）。工件崩边和毛刺导致换刀占了很大的因素。除了我们经常采用的采用45度主偏角，采用锋利槽型的刀片，相对小的每齿走刀。还有加强工件自身的装夹刚性（在薄弱部位添加辅助支撑），还可以采用改变刀具的位置等等。

铸铁加工过程中，需要用到哪些刀具？

与钢相比，虽然铸铁的强度、塑性和韧性较差，不能够进行锻造和冲压，其焊接性能也比较差，但是它却有优良的铸造性、减振性和切削加工性等优点，而且它的生产设备和工艺简单，成本低廉，一般制造一些强度、韧性要求不太高，有良好减振性、耐磨性的零件，尤其是形状较为复杂，或者较为大型的机械零件，在汽车制造业的绝对用量大得惊人。被用于制造各种零部件，包括发动机缸体、缸盖、差速器箱体、轴、飞轮、制动鼓和制动盘等。广泛地应用于机械制造、石油、化工、冶金、矿山、交通运输、国防工业等部门。

铸铁的种类与加工特性

铸铁按其分类可以分为；灰口铸铁、白口铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁、合金铸铁等等。其中灰铸铁广泛用于汽车行业，而汽车行业又是数控刀具的需求大户，所以加工厂经常有灰铸铁的加工需求。

加工普通铸铁用什么刀具

本文指的常见的普通铸铁是灰铸铁、球墨铸铁和奥氏体铸铁，灰铸铁的加工性能较好，如采用氧化铝涂层的硬质合金铣刀，大都能胜任灰铸铁的切削。球墨铸铁因其石墨的含量影响其加工性能，一般可以用整体硬质合金棒材经济型涂层合金铣刀。

普通铸铁加工刀具，经济型钨钢铣刀就可以胜任。其次可以采用含钴高速钢刀具。

难加工铸铁用什么刀具

这里暂时只举例冷硬铸铁，冷硬铸铁是一种抗磨铸铁，它为在浇铸铸铁时通过加快铸铁件表层冷却时间，让其表层获得白口铸铁组织，形成了硬度高，耐磨性高的特征。冷硬铸铁可分为普通冷硬铸铁、镍铬冷硬铸铁，高铬白口铁与铬钒白口铁等。

1）冷硬铸铁的加工特点

冷硬铸铁硬度很高，脆性很大，单位切削力也很大，而且其切屑呈崩碎形状，刀尖因为与切削接触超短短，造成切削力与切削热集中在切削刃附近，容易让刀具产生磨损与破坏。冷硬铸铁的加工件大多为毛坯，加工余量较大而且不均匀，这多增加了铸铁加工的难度。当然目前对铸铁加工刀具，铸铁铣刀等都有很好的解决方案。

2）冷硬铸铁加工刀具选择

加工冷硬铸铁最好选择硬度高，耐磨性好，具有一定强度的刀具材料。一般是采用涂层的细晶粒或超细晶粒YG类硬质合金或氧化铝陶瓷刀具。

3）加工冷硬铸铁铣刀的切削用量

硬质合金刀具；低速大进给。V=9m/min左右，进给量一般根据主偏角和背吃刀量来选择。铸铁粗加工选择0.5mm/r，铸铁精加工选择0.1~0.4mm/r。

陶瓷刀具；一般选择高速铣削，粗与半精加工铸铁V=50~80m/min，精加工时V=80~120m/min。

铸铁加工刀具，如刀粒，可以对其粗，半精与精加工。若还不知道铸铁用什么铣刀，加工铸铁铣刀当然是选YG类硬质合金刀具。