難加工材料的切削加工技術(shù)

1、難加工材料的切削加工技術(shù)難加工材料的切削加工技術(shù)難加工材料的界定及具體品種，隨時(shí)代及專業(yè)領(lǐng)域而各有不同，例如，宇航產(chǎn)業(yè)常用的超耐熱合金、鈦合金及含有碳纖維的復(fù)合材料等，都是該領(lǐng)域的難加工材料。宇航業(yè)的工程技術(shù)人員開展了加工技術(shù)的研究與開發(fā)工作，已經(jīng)研究出適合該領(lǐng)域使用的切削工具和加工方法。近年來(lái)，機(jī)械制品多功能、高功能化的發(fā)展勢(shì)頭十分強(qiáng)勁，要求零件必須實(shí)現(xiàn)小型化、微細(xì)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

2、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(shí)代的發(fā)展及專業(yè)領(lǐng)域的不同而出現(xiàn)，其特有的加工技術(shù)也隨著時(shí)代及各專業(yè)領(lǐng)域的研究開發(fā)而不斷向前發(fā)展。另一方面，隨著信息化社會(huì)的到來(lái)，難加工材料切削技術(shù)信息也可通過因特網(wǎng)互相交流，因此，今后有關(guān)難加工材料切削加工的數(shù)據(jù)等信息將會(huì)更加充實(shí)，加工效率也必然會(huì)進(jìn)一步提高，本文以難加工材料的切削加工為核心，介紹該技術(shù)近年來(lái)的發(fā)展動(dòng)向。切削領(lǐng)域中的難加工材料切削領(lǐng)域

3、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(jī)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(xué)作用而出現(xiàn)的磨損，如粘結(jié)、擴(kuò)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(shí)，在很短時(shí)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)難加工材料均具有熱傳導(dǎo)率較低的特點(diǎn)，切削時(shí)產(chǎn)生的熱量很難擴(kuò)散，致使刀具刃尖溫度很高，切削刃受熱影響極

4、為明顯。這種影響的結(jié)果會(huì)使刀具材料中的粘結(jié)劑在高溫下粘結(jié)強(qiáng)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(yīng)，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(shí)，切削刃的溫度很高，也會(huì)出現(xiàn)與切削難加工材料時(shí)類似的刀具磨損。如切削高硬度鋼時(shí)，與切削一般鋼材相比，切削力更大，刀具剛性不足將會(huì)引起崩刃等現(xiàn)象，使

5、刀具壽命不穩(wěn)定，而且會(huì)縮短刀具壽命，尤其是加工生成短切屑的工件材料時(shí)，會(huì)在切削刃附近產(chǎn)生月牙洼磨損，往往在短時(shí)間內(nèi)即出現(xiàn)刀具破損。在切削超耐熱合金時(shí)，由于材料的高溫硬度很高，切削時(shí)的應(yīng)力大量集中在刃尖處，這將導(dǎo)致切削刃產(chǎn)生塑性變形；同時(shí)，由于加工硬化而引起的邊界磨損也比較嚴(yán)重。由于這些特點(diǎn)，所以要求用戶在切削難加工材料時(shí)，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。難加工材料在切削加工中應(yīng)注意的問題難加工材料在切削加工中應(yīng)注意

6、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(duì)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(wú)明顯變化，切削熱連續(xù)作用于切削刃上；銑削則是一種間斷切削，切削力是斷續(xù)作用于刃尖，切削時(shí)將發(fā)生振動(dòng)，刃尖所受的熱影響，是切削時(shí)的加熱和非切削時(shí)的冷卻交替進(jìn)行，總的受熱量比車削時(shí)少。銑削時(shí)的切削熱是一種斷續(xù)加熱現(xiàn)象，刀齒在非切削時(shí)即被冷卻，這將有利于刀具壽命的延長(zhǎng)。日本理化研究

7、所對(duì)車削和銑削的刀具壽命作了對(duì)比試驗(yàn)，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(jìn)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(jìn)行切削對(duì)比試驗(yàn)，結(jié)果表明，銑削加工對(duì)延長(zhǎng)刀具壽命更為有利。性，且有利于延長(zhǎng)工具壽命。難加工材料的切削條件難加工材料的切削條件難加工材料的切削條件歷來(lái)都設(shè)定得比較低，隨著刀具性能的提高，高速高精度CNC機(jī)床的出現(xiàn)，以及高速銑削方式的引進(jìn)等，目前，

8、難加工材料的切削已進(jìn)入高速加工、刀具長(zhǎng)壽命化的時(shí)期?，F(xiàn)在，采用小切深以減輕刀具切削刃負(fù)荷，從而可提高切削速度和進(jìn)給速度的加工方式，已成為切削難加工材料的最佳方式。當(dāng)然，選擇適應(yīng)難加工材料特有性能的刀具材料和刀具幾何形狀也極為重要，而且應(yīng)力求刀具切削軌跡的最佳化。例如，鉆削不銹鋼等材料時(shí)，由于材料熱傳導(dǎo)率很低，因此，必須防止切削熱大量滯留在切削刃上，為此應(yīng)盡可能采用間斷切削，以避免切削刃和切削面摩擦生熱，這將有助于延長(zhǎng)工具壽命和保證切削的

9、穩(wěn)定。用球頭立銑刀對(duì)難加工材料進(jìn)行粗加工時(shí)，工具形狀和夾具應(yīng)很好配合，這樣可提高刀具切削部分的振擺精度和夾持剛性，以便在高速回轉(zhuǎn)條件下，保證將每齒進(jìn)給量提高到最大限度，同時(shí)也可延長(zhǎng)工具壽命。結(jié)束語(yǔ)結(jié)束語(yǔ)如前所述，難加工材料的最佳切削方法是不斷發(fā)展的，新的難加工材料不斷出現(xiàn)，對(duì)新材料的加工總是不斷困擾著工程技術(shù)人員。最近，新型加工中心、切削工具、夾具及CNC切削等技術(shù)發(fā)展非常迅速，而且在切削加工之外，CNC磨削、CNC電加工等技術(shù)也得到空

10、前的發(fā)展，難加工材料的加工技術(shù)選擇范圍已大為擴(kuò)展。當(dāng)然，有關(guān)難加工材料加工信息的收集與對(duì)該技術(shù)的深入理解，還不能盡如人意，正因?yàn)槿绱?，而?duì)難加工材料的不斷涌現(xiàn)，人們總是感到加工技術(shù)有些力不從心。例如，前述車削加工由連續(xù)切削向間斷切削轉(zhuǎn)換，便有利于延長(zhǎng)工具壽命，新型涂層硬質(zhì)合金刀具的使用，使難加工材料切削技術(shù)水平得到進(jìn)一步提高。在難加工材料的切削加工中應(yīng)特別重視工具壽命的穩(wěn)定，不僅工件材料要和刀具性能妥善配伍，而且對(duì)加工尺寸、加工表面粗糙

11、度、形狀精度等的要求也極嚴(yán)格，因此，不僅應(yīng)特別注意刀具選用，對(duì)工件的夾持方式等相關(guān)技術(shù)也不能掉以輕心。今后，難加工材料零件的加工將采取CADCAM、CNC切削加工等計(jì)算機(jī)控制的生產(chǎn)方式，因此，數(shù)據(jù)庫(kù)的建構(gòu)、工具設(shè)計(jì)與制作等工具管理系統(tǒng)的完善，都極為重要。難加工材料切削加工中，適用的刀具、夾具、工序安排、工具軌跡的確定等有關(guān)切削條件的數(shù)據(jù)，均應(yīng)作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)加以積累，使零件生產(chǎn)方式沿著以IT化為基礎(chǔ)的方向發(fā)展，這樣，難加工材料的切削加工技術(shù)