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1、難加工材料的切削加工技術潘飛（常州鐵道高等職業(yè)技術學校機械工程系江蘇常州213011）摘要：隨著社會的不斷發(fā)展，對材料的要求也越高，對切削加工也提出了更高的要求。本文針對這一問題，著重講述切削難加工材料應考慮的幾個方面。關鍵詞：難加工材料；切削加工近年來，機械產(chǎn)品多功能、高功能化的發(fā)展勢頭十分強勁，要求零件必須實現(xiàn)小型化、微細化。為了滿足這些要求，則所用材料必須具有高硬度、高韌性和高耐磨性，而具有這些特性的材料其加工難度也特別大，因此又出現(xiàn)了新的難加工材料。難加工材料就是這樣隨著時代的發(fā)展及專業(yè)領域的不同而出現(xiàn)，其特有的加工技術也隨著時代及各專業(yè)領域的研究開發(fā)而不斷向前發(fā)
2、展。另一方面，隨著信息化社會的到來，難加工材料切削技術信息也可通過因特網(wǎng)互相交流，因此，今后有關難加工材料切削加工的數(shù)據(jù)等信息將會更加充實，加工效率也必然會進一步提高。難加工材料的界定及具體品種，隨時代及專業(yè)領域而各有不同。一、切削領域中的難加工材料在切削加工中，通常出現(xiàn)的刀具磨損包括如下兩種形態(tài)：(1)由于機械作用而出現(xiàn)的磨損，如崩刃或磨粒磨損等；(2)由于熱及化學作用而出現(xiàn)的磨損，如粘結、擴散、腐蝕等磨損，以及由切削刃軟化、溶融而產(chǎn)生的破斷、熱疲勞、熱龜裂等。切削難加工材料時，在很短時間內(nèi)即出現(xiàn)上述刀具磨損，這是由于被加工材料中存在較多促使刀具磨損的因素。例如，多數(shù)難
3、加工材料均具有熱傳導率較低的特點，切削時產(chǎn)生的熱量很難擴散，致使刀具刃尖溫度很高，切削刃受熱影響極為明顯。這種影響的結果會使刀具材料中的粘結劑在高溫下粘結強度下降，WC(碳化鎢)等粒子易于分離出去，從而加速了刀具磨損。另外，難加工材料中的成分和刀具材料中的某些成分在切削高溫條件下產(chǎn)生反應，出現(xiàn)成分析出、脫落，或生成其他化合物，這將加速形成崩刃等刀具磨損現(xiàn)象。在切削高硬度、高韌性被加工材料時，切削刃的溫度很高，也會出現(xiàn)與切削難加工材料時類似的刀具磨損。如切削高硬度鋼時，與切削一般鋼材相比，切削力更大，刀具剛性不足將會引起崩刃等現(xiàn)象，使刀具壽命不穩(wěn)定，而且會縮短刀具壽命，尤其
4、是加工生成短切屑的工件材料時，會在切削刃附近產(chǎn)生月牙洼磨損，往往在短時間內(nèi)即出現(xiàn)刀具破損。在切削超耐熱合金時，由于材料的高溫硬度很高，切削時的應力大量集中在刃尖處，這將導致切削刃產(chǎn)生塑性變形；同時，由于加工硬化而引起的邊界磨損也比較嚴重。由于這些特點，所以要求用戶在切削難加工材料時，必須慎重選擇刀具品種和切削條件，以獲得理想的加工效果。二、難加工材料在切削加工中應注意的問題切削加工大致分為車削、銑削及以中心齒為主的切削(鉆頭、立銑刀的端面切削等)，這些切削加工的切削熱對刃尖的影響也各不相同。車削是一種連續(xù)切削，刃尖承受的切削力無明顯變化，切削熱連續(xù)作用于切削刃上；銑削則是
5、一種間斷切削，切削力是斷續(xù)作用于刃尖，切削時將發(fā)生振動，刃尖所受的熱影響，是切削時的加熱和非切削時的冷卻交替進行，總的受熱量比車削時少。銑削時的切削熱是一種斷續(xù)加熱現(xiàn)象，刀齒在非切削時即被冷卻，這將有利于刀具壽命的延長。日本理化研究所對車削和銑削的刀具壽命作了對比試驗，銑削所用刀具為球頭立銑刀，車削為一般車刀，兩者在相同的被加工材料和切削條件(由于切削方式不同，切削深度、進給量、切削速度等只能做到大體一致)及同一環(huán)境條件下進行切削對比試驗，結果表明，銑削加工對延長刀具壽命更為有利。利用帶有中心刃(即切削速度=0m/min的部位)的鉆頭、球頭立銑刀等刀具進行切削時，經(jīng)常出現(xiàn)
6、靠近中心刃處工具壽命低下的情況，但仍比車削加工時強。在切削難加工材料時，切削刃受熱影響較大，常常會降低刀具壽命，切削方式如為銑削，則刀具壽命會相對長一些。但難加工材料不能自始至終全部采用銑削加工，中間總會有需要進行車削或鉆削加工的時候，因此，應針對不同切削方式，采取相應的技術措施，提高加工效率。三、切削難加工材料用的刀具材料立方氮化硼CBN(CubicBoronNitride)的高溫硬度是現(xiàn)有刀具材料中最高的，最適合用于難加工材料的切削加工。新型涂層硬質(zhì)合金是以超細晶粒合金作基體，選用高溫硬度良好的涂層材料加以涂層處理，這種材料具有優(yōu)異的耐磨性，也是可用于難加工材料切削的
7、優(yōu)良刀具材料之一。難加工材料中的鈦、鈦合金由于化學活性高，熱傳導率低，可選用金剛石刀具進行切削加工。CBN燒結體刀具適用于高硬度鋼及鑄鐵等材料的切削加工，CBN成分含量越高，刀具壽命也越長，切削用量也可相應提高。據(jù)報道，目前已開發(fā)出不使用粘結劑的CBN燒結體。金剛石燒結體刀具適用于鋁合金、純銅等材料的切削加工。金剛石刀具刃口鋒利，熱傳導率高，刃尖滯留的熱量較少，可將積屑瘤等粘附物的發(fā)生控制在最低限度之內(nèi)。在切削純鈦和鈦合金時，選用單晶金剛石刀具切削比較穩(wěn)定，可延長刀具壽命。涂層硬質(zhì)合金刀具幾乎適用于各種難加工材料的切削加工，但
