难加工材料的切削加工
难加工材料有哪些
难加工材料有哪些难加工材料是指那些在加工过程中难以获得理想加工表面质量和形状精度，以及难以获得较高的加工效率的材料。
这些材料通常具有高硬度、高强度、高熔点、高塑性变形抗力、高切削温度等特点。
难加工材料的加工难度主要表现在切削加工、磨削加工和电火花加工等方面。
下面将介绍一些常见的难加工材料。
1. 高硬度合金钢。
高硬度合金钢是一种具有较高硬度和强度的金属材料，通常用于制造刀具、模具等工具。
由于其硬度高，切削加工时易导致刀具磨损严重，加工表面质量难以保证。
2. 耐磨铸铁。
耐磨铸铁是一种具有较高硬度和耐磨性能的铸铁材料，常用于制造耐磨零件。
在磨削加工过程中，由于其硬度高、磨损性能好，磨削难度大，加工效率低。
3. 钛合金。
钛合金是一种具有优良的耐腐蚀性能和高强度重量比的金属材料，广泛应用于航空航天、航空发动机、航空航天器等领域。
由于其熔点高、塑性变形抗力大，切削加工难度大，易引起刀具磨损严重。
4. 陶瓷材料。
陶瓷材料具有优良的耐磨、耐腐蚀性能，常用于制造高温零部件、切削工具等。
然而，由于其脆性大、导热性差，磨削加工难度大，易导致加工表面裂纹和破损。
5. 难加工不锈钢。
难加工不锈钢是一种具有较高硬度和耐腐蚀性能的不锈钢材料，常用于制造化工设备、食品加工设备等。
由于其切削性能差，易导致刀具磨损，加工难度大。
6. 高硬度陶瓷。
高硬度陶瓷是一种具有极高硬度和耐磨性能的材料，常用于制造切削工具、轴承零件等。
然而，由于其脆性大、导热性差，磨削加工难度大，加工效率低。
综上所述，难加工材料主要包括高硬度合金钢、耐磨铸铁、钛合金、陶瓷材料、难加工不锈钢和高硬度陶瓷等。
这些材料在加工过程中具有较高的硬度、强度和耐磨性能，因此加工难度大，加工效率低。
针对这些材料的加工难题，需要采用合适的切削工艺、磨削工艺和电火花加工工艺，以提高加工质量和效率。
难加工材料硬态干车削中切削参数对残余应力的影响
随 着 刀尖 圆弧 半 径 的增 大 ，已 加 工 表 面残 余 应 力 由 拉 应 力 转 化 为 压 应 力 ，随 着 刀具 磨 损 的 增 大 ， 已 加 工 表面 残 余 拉 应 力增 加 ，而且 亚 表面 残余 压 应 力也 显著 增 加 ，同 时 刀尖 半 径 对 残 余 应 力分 布 的 影 响 随 着 刀具 磨 损 的 增 加 而 大 大 减 少 ；瑞 典
（ 北京 理工大学 先进加工技术国防重点学科实验 室 ．北京 １ ０ ８ ） ０ ０ １
摘
要 ： 本文对切 削参 数和残余 应力之间的 关系的进行研 究。针对某型号 高强高硬钢在 硬态干车削过 程 ，研究 了各切削参数 对已加工表面残 余应力及残余 应力层深分布 的影响 。结果 发现 ，不 同 的切削参 数条件下 ，工件已加工表面残 余应力可 以为拉应力也 可以为压应 力 ，残余应力作用 层深度为 ３０ ｍ ０ 左右 。对残 余应力影响较大 的切 削因素为切削速度和进给 量 ，切深对残 余应 力影 响较小 ，切 削参数选择低 速低进给 时，容 易得到有利于提 高工件疲劳 寿命 的表面残 余压
余压 应力增 加 ；切 削深 度不影 响残 余 应力 Ｌ；法 国 ５ 】 的 Ｄｅｉｅ ｖｌ ｚ等 人 对 切 削 Ｉｃ ｎｌ １ ｌ ｎ ｏ ｅ ７ ８的 表 面 完 整 性
此 对 难 加 工 材料 加 工 表面 残 余 应 力 研 究 就 显ｏ等 人 研 究 了 Ｉ Ｏ Ｌ １ ｉ ＮＣ ＮＥ ７ ８干
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难加工材 料硬态千车削中切削参数对残余应 力的影响
Ｔｈｅ ｆ ｅｃｔｏｎ ｏｆｃｕｔ ｉ ａｒ ａ ｉ ｔｎｇ ｐ ａｍ ｅｔ ｓ ｏｎ ｒ ｉ ａＩ ｒ ｅｒ ｅｓ ｄｕ ｅｓｓ ｉ ｈｅ ｙ ｈａｒ ｕｒ ｎｇ ｓｔ ｎ ｔ ｄｒ ｄ ｔ ｎｉ
难加工材料切削研究
加工 性 ， 选择 台理 的切削条件 ， 采用 台适 的切具材
料 、 理 的 刀 具 几 何 参 数 和 切 削 用 量 ， 解 决 难 切 台 来
削问题 ．
不锈 钢 、 温台金 等属 于此 类材料 ， 高 这类 材料
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第２ ６卷 第 １ 期
２０ ０ ２年 ２月
武汉理 大学学报 吾 裂 ） （ 差
Ｊ ｕ ｎ ｌ ｆＷ ｕ ａ ｉｅｓｔ ｆＴｅ ｈ ｏｏ ｙ ｏ ｒ ａ ｈ ｎ Ｕｎ ｖ ｒ ｉ ｏ ｃ ｎ ［ｇ ｏ ｙ
（ ａ ｓ ｏ ｔｔｏ ｃｅ ｃ Ｔｒｎ ｐ ａｉｎ Ｓ ｉｎ ｅ＆ Ｅ ｇｎ ｅ ｉｇ ｒ ｎ ｉｅ ｒｎ ）
淬 火钢 、 冷硬 铸 铁及 耐 磨 台金 铸 铁 等属 于此
类 材 料 ． 类 材 料 的 主 要 特 点 是 硬 度 高 、 性 几 乎 这 塑 为 零 ， 硬 度 在 ５ ～ ７ Ｃ 之 间 ． 些 特 点 导 致 其 ｊ ２ＨＲ 这 切 削 时 刀 具 前 刀 面 与 切 屑 接 触 长 度 短 ． 削 力 呈 切 冲击 状 ， 削 力 和 切 削 热 集 中在 刀 具 刃 口 ， 削 中 切 切 刀具 突然崩刃 破碎而 损坏 ．
路 ， 别车 削加工 每类典 型材料 ， 分 由切削 实验 得出
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８ ・ ４
武 汉 理
２０ ０２年
第 ２ 卷 ６
有 效 完成 切 削 加 工 中的 切 削条 件 ， 即选 用 合适 的
ＧＰ ａ者 称 为超 高 强 度锕． 料如 此 高 的强度 致 使 材
切 削 时 切 削 力 很 大 ， 削 力 比切 削 ４ 切 ｊ钢 （ 火 ） 正 提
难加工材料的主要种类及应用领域
难加工材料的主要种类及应用领域难加工材料是指具有较高硬度、强度和耐磨性的材料，其加工性和可塑性较差。
这些材料通常需要使用特殊的加工工艺和设备来进行加工和形成。
主要的难加工材料包括高速钢、高铬铸铁、硬质合金、陶瓷材料、航空铝合金和钛合金等。
以下将对每种材料的性质和应用领域进行详细介绍。
高速钢：高速钢是一种含有大量合金元素（如钨、钼、钴等）的高温刚性材料。
其具有耐高温、耐磨和耐热腐蚀的特点，硬度较高，加工性较差。
高速钢广泛应用于切削工具、模具零件和刀具等领域，如数控机床刀具、高硬度切削刀具等。
高铬铸铁：高铬铸铁是一种具有较高强度和硬度的铸造材料。
其含有较高的铬含量，能够增加材料的耐磨性和耐蚀性。
高铬铸铁被广泛应用于矿山机械、冶金工程、水处理设备和石化设备等领域，如磨矿机、破碎机、球磨机等。
硬质合金：硬质合金是一种由硬质颗粒（如碳化钨、碳化钼等）和金属结合剂（如钴或镍）组成的复合材料。
硬质合金具有较高的硬度和耐磨性，广泛应用于切削和研磨工具、矿山工具、粉末冶金等领域，如车削刀片、铣削刀片、刨刀等。
陶瓷材料：陶瓷材料是由金属元素和非金属元素形成的非金属材料。
其具有较高的硬度、耐磨性和耐腐蚀性。
陶瓷材料广泛应用于高温炉具、电子器件、医疗器械和化学工业等领域，如陶瓷刀具、瓷砖、陶瓷零件等。
航空铝合金：航空铝合金是一种具有良好强度和轻质的金属材料。
其具有较高的硬度和耐磨性，加工难度较大。
航空铝合金广泛应用于航空航天工业和汽车工业的结构部件，如飞机主机壳、发动机部件、汽车车身等。
钛合金：钛合金是一种具有较高强度和轻质的金属材料。
其具有较高的硬度、耐腐蚀性和耐高温性，加工性较差。
钛合金被广泛应用于航空航天工业、化工设备和医疗器械等领域，如航空发动机零部件、化工反应容器、人工关节等。
综上所述，难加工材料主要包括高速钢、高铬铸铁、硬质合金、陶瓷材料、航空铝合金和钛合金等。
这些材料具有较高的硬度、强度和耐磨性，但加工性较差。
难加工材料的切削加工研究
难 加工材 料种类 繁 多 ，分类 方法 也很 多 ，按 照材 料 的种类 可分 为 ：不 锈钢 、钛合 金 、高强度 与超 高强 度 钢 、高锰钢 、高温 合金 、冷硬铸 铁 、喷焊 （ ） 料 涂 材 及淬 硬 钢等金 属材料 ， 外 ， 此 还有 石材 、 程 陶瓷 、 工 工 程 塑料 和复合材 料等许 多非 金属材 料 。 切 削加工 性 是 指工 件 材料 切 削加 工 的难 易 程度 。
杨 卫 亮 ，等 ：难 加 工材 料 的切 削加 工 研 究
・２ ５ ・ １
下具有较 高强 度而在 机械 制造 、 空 、 天 、 油 、 航 航 石 化 工及人们 的 日常生 活 中得 到 了广 泛 的应 用 。不锈 钢 的 切削加工性 较差 ， 其加工 性 约是 ４ 钢 的一半 ， 削时 ５ 切
化严 重 和刀具 耐用度 低 ，这 是难 加工材 料切 削加 工 中
收 稿 日期 ： ２０ —６３ ；修 回 日期 ：２ ０ —１０ ０ ９０ —１ ０ ９１－ １
出来 ， 比如 ，陶瓷 和立方 氮化 硼刀具 切削 时要求 切削 速 度高 ，如果 在较 低 的速 度下 切削 ，其耐 用度并不 比 高 速钢 刀具好 ，因此 要确 定所 选择 刀具适应 的切 削速 度 范 围。
难 加 工材 料 的切 削加 工研 究
杨 卫 亮 ，李淑 娟
（ 原 科技 大 学 机 电． 程 学 院 ， 山西 太 原 太 Ｔ － ００２） ３０ ４
摘 要 ： 析 了难 加 工 材 料 切 削时 刀 具材 料 的选 用 原 则 ， 典 型 难 加 工材 料 的切 削进 行 了研 究 ， 括 难 加 工材 料 分 对 包 的特 性 以及 刀 具 材 料 及其 几何 参数 的合 理 选 择 ，对 难 加 工 材料 的切 削加 工 有 一 定 的 帮 助 和 指 导 作 用 。 关 键 词 ：难 加 工 材 料 ；切 削加 工 性 ；刀 具 材 料 中 图 分 类 号 ：Ｔ Ｏ Ｇ５ ６ 文 献 标 识 码 ：Ａ
浅谈难加工材料的低温切削
３ ２ 低 温切 削 的 特 点 ．
低 温加 工可 以快速 地 去除切 削热 ，有效控 制 加工
温度 。切 削过程 中，刀 尖切 削点 的温升 对刀具 寿命 的 影响很 大 ，低温 切削法 通过 低温 冷媒冷 却使 得刀尖 加 工 部 位 温 度 有 效 降 低 ，此 外 ，油 雾 、 冷 气 流 和 冷 却 液
切削 过程 中 的切 削 热是伴 随材料 切削 加工 的一种 物理 现象 ， 它对工 件质 量 、 刀具 寿命 有着重 要 的影响 。 低速 切削 时刀具 磨损 的 主要原 因是机 械磨损 ；进 行高 速切 削时 ，切 削高 温直接 导致 了刀具 的磨损 ，磨 损机 理也 由机 械磨 损为 主转化 为 以扩散磨 损 、相 变磨 损和 炭化 磨损 为主 ， 同时 还会 引发刀 具表 面的粘 结磨损 。 另
２ 改 善 难 加 工 材 料 加 工 性 能 的 方 法 提高难 加 工材 料 加工 性 能 的一 种 方法 是 热 加工 。 早期 曾试 图用炉子 、 火炬 或者 感应加 热等传 统 热源 ， 后
收 稿 日期 ：２ １ — ９ ｌ ０ ００一 ３
工件 温升对 提 高数控 加工 精度 、速度 ，延 长刀具 寿命 具有 十分重 要 的意义 。 要控 制金 属 的切 削热及 刀具 、 工 件 的温升 ，最直 接 的措 施 是利用 各种 冷却介 质迅 速带 走刀 具和工 件上 的切 削热 量 ，降低它们 的温 度 ，采用 的 办法 就是 喷 射 制 冷 气 体 或 者 液 体 到刀 具 和 加 工 表 面 ，或者通 过直 接浸入 冷却 剂 ，保持 加工过 程处 在低
３ 低 温 切 削 加 工 及 特 点
３ １ 低 温 切 削 ．
难加工金属材料的切削加工技术
效率低 ． 刀具寿命短。２ 世纪 ， １ 这些材料 的用量将迅 速增 加 ， 加工 的矛 盾将更加 突出 。 与此 同时 ， 机械制 品 多功能 、 高功能化的发展势头十分强劲 ， 要求零件必 须 实现小 型化 、 细化 。 微 为了满足这 些要求 ， 所用材 料
必 须具 有高 硬度 、 高韧 性 和高耐 磨性 ， 而具 有 这些 特 性 的材料其加工 难度也特 别大 ， 因此又 出现 了新 的难 加工 材料 。 难加 工材料 随着 时代 的发 展及专业领域 的
ｍａ ｈｉｉ ｇ ｃ ｎ ｎ ｗｉ ｂ ｍｏ ｅ ｌ ｅ ｌ ｒ ｐｒ ｍｉ ｎ ． Ｔｈ ｃ ｎｔｒ ｄｉ ｃ ｔ ｏ ｌ ｍ ｏ ａ ｓｖ ｕ ｅ ｏ ｈ ｍａ ｅ ｉｌ ｎｄ ｈ ｖ ｒｅｙ ｅ ｏ ｍ ａ ｃ ｏ ｎｅ ｔ ｅ ｅ ｕｙ ｉ ｆ ｕｌ ｐｒ ｂ ｅ ｆ ｍ ｓ ｉｅ ｓ ｓ ｆ ｔ ｅ ｔ ｒａ ａ ｔ ｅ ａ ｉｔ ｐ ｒ ｒ ｎ ｅ ｆ
ｄ ｖ ｒ ｉ ｃ ｔ ｎ ｍｕ ｔｂ ｕ ｄ ｍｅ ｔ ｌ ｏｖ ｄ，ｄ ｖ ｌ ｐ ｎ ｎ ｐ ｌ ａ ｉｎ ｏ ｅ ｅ ｈ ｏｏ ｉ ｓ ｂ ｐ ｄ ｕ ｉ ｅ ｓ ｉａ ｉ ｓ ｅ ｆ ｎ ａ ｎ ａ ｙ ｓ ｌｅ ｆ ｏ ｌ ｅ ｅｏ ｍｅ ｔ ａ ｄ ａ ｐ ｉ ｔ ｆ ｋ ｙ ｔ ｃ ｎ ｌｇ ｅ ｅ ｓ ｅ ｐ，ｃ ｔ ｎ ｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ｂ ｃ ｏ ｕ ｔ ｇ ｔｃ ｎ ｌ ｇ ｅ ｉ
引言
长期 以来 ， 难加工材 料如奥 氏体不锈 钢 、 高锰 钢 、 淬 硬钢 、 耐磨 铸铁 等一 直是 切 削加工 中的难题 ， 削 切
料， 直接关 系到汽车、 航空航天等重要工业的发展速 度 和制造 业 的整体 水平 。 我们 必须 从根本 上解 决难加
难切削材料加工参数选择
1． 前角选择的原则：刀具材料的抗弯强度和韧性较高时，可选用大前角。
高速钢刀具的前角，在同样条件下，可比硬质合金刀具的前角大5-10°，而陶瓷的前角又要比硬质合金的小一些。
加工塑性材料宜选较大的前角，以减少金属变形和摩擦。
加工脆性材料时，应选5-15读的较小前角。
工件材料硬度、强度较低时，应选用较大前角，反之，选负前角或较小的正前角，以增强刀刃的强度和散热的体积。
粗加工取较小的前角，精加工取较大的前角，精密成型刀具取零度前角。
2． 倒棱选择原则：倒棱宽度和进给量有关。
倒棱宽度一般取（0.3~0.8）f 粗加工取大值。
进给量f<=0.2mm/r 的精加工刀具，不宜磨出负倒棱。
高速钢倒棱前角取-5~0°，硬质合金倒棱角去-15~-5。
另外也可以采用刃口钝圆形式代替倒棱，可以增强刃口强度，一般用于粗加工。
3． 后角选用原则：后角主要按照切削厚度来选择。
切削厚度小时，宜选用大后角，以减少刃口圆弧半径，使刃口锋利。
当f<=0.25mm/r 时，取后角为10~12°，反之，取后角为6~8°。
后角还依据材料强度和硬度选择，材料强度和硬度高，应取小的后角，相反则取大的后角，当工艺系统刚性差时，应选用小的后角或刃带宽=0.1mm~0.2mm,角度为0的刃带。
另外后角的选择与刀具的运动轨迹有关。
副后角选择原则与主后角相似。
4． 主偏角选择原则：在工艺系统和工艺要求允许的情况下，主偏角宜选的小一些。
工艺系统刚性好、切深小和工件硬度高时，如对冷硬铸铁和淬火钢的加工，取10~30°，工艺系统差可取75~93°。
粗加工时为了增加刀尖强度，改善散热条件，应取较小主偏角。
5． 副偏角的选择原则：在工艺系统刚性较好的情况下，副偏角不宜取得太大，精加工时取5~10°，粗加工时取10~15°。
切断刀或切槽刀为了增强刀头强度，取1~2°。