如何應對難加工材料

難加（jiā）工材料之所以難以加工就是因為其相對切削性太差，如：高硬度和高強度、高塑性和高韌性、低導熱性、低（dī）塑性、高脆性、化學性能過於活潑等特點造成切削過程中切削力大、切削溫度高、切屑難於控製、加工（gōng）硬化嚴重和（hé）刀具耐用（yòng）度低等問題。

一、采用新型材料

金剛石刀（dāo）具具有極高的硬度和耐磨性、刃（rèn）口鋒利、低摩擦係數、高彈性（xìng）模量、高導熱係數以及與非鐵金屬親和力小（xiǎo）等優點。金剛石類刀具（jù）適用於難加工材料的精（jīng）加（jiā）工和超精（jīng）加工。金剛石的耐熱溫度隻有700~800℃，加工時必（bì）須進（jìn）行充分的冷卻和潤滑。

陶瓷刀具材料是通過在氧化鋁和氮化矽基體中分別加入碳化物、氮化（huà）物、硼化物、氧化物等（děng）得到的。陶瓷刀具的高溫性（xìng）能優（yōu）於硬質（zhì）合金，故適用於高速切削（xuē）。Si3N4基陶瓷（cí）刀具的（de）斷裂韌性和抗（kàng）熱震性高（gāo）於Al2O3基陶瓷刀具，適合於鑄鐵的高速切削。

立方氮化硼刀具的硬度雖（suī）然略低於金剛石，但卻遠遠高於其他高（gāo）硬度材料（liào），而且熱穩定比金（jīn）剛（gāng）石高得多，可達到 1200℃以上（shàng），適合高（gāo）溫幹切削。其另一個優點是化學惰性大。

高速鋼刀具的性能（néng）已不夠先進，在高速鋼的基體上（shàng），用物理氣相沉積（PVD）法塗覆耐磨材（cái）料薄層（一（yī）般為TiN），可顯著提高刀具壽命（mìng）和加工表麵（miàn）質量，降低切削力（lì）。

硬質合金刀具是碳化物（WC、TiC等）的粉末冶金製品。按晶粒的大小可分為普通硬質合金、細晶粒硬質（zhì）合金和超細晶粒硬質合金；按（àn）化學成分可分為鎢鈷類（YG）、鎢鈷（gǔ）鈦類（YT）和添加稀有碳化物類（lèi）（YW）。鎢鈷鈦（YT）類（lèi）刀具和（hé）鈦合金有強烈的（de）親和力。

二、采用非常規切削

(1)低溫切削法

低溫切削法（fǎ）用液氮(-180 ℃)或液（yè）體CO2(-76 ℃)為切削液，可降低切削區溫度，如圖3所示。據試驗，使用該方法主切削力可降低20%，切削溫度可降低300 ℃以上，同時積（jī）屑瘤消失，提高了已加工表麵質量，刀具耐用度可（kě）提高2~3倍，在加工高強度鋼、耐磨鑄鐵、不鏽鋼、鈦合金時均有（yǒu）效（xiào）果。

(2)豪克能加（jiā）工

豪克能是一種能量的加工方式，利（lì）用激活能和衝擊能（néng）的複合能量對金屬零件進行加工，一次加工即可使零件表麵達到鏡麵並實現改性的創（chuàng）新性能量加（jiā）工技術（shù）。利用（yòng）金屬在常溫下冷塑性的特（tè）點，運用豪克（kè）能對金屬表麵進行複（fù）合能量的加工方式，使金屬零（líng）件表麵達到更理想的表（biǎo）麵（miàn）粗糙度要求；同時（shí）屬於不去除材料（liào）的加工方式，能夠（gòu）在保證工件表（biǎo）麵完整（zhěng）性的前提下進行（háng）加工（gōng），預置理想可控的壓（yā）應力，延長工件的使用壽命；提高零（líng）件表麵的顯微硬度，耐磨性（xìng）及疲勞強度和疲（pí）勞壽命；適合不（bú）鏽鋼、鋁合金、銅合（hé）金、鈦合金、鎳基合金、等金屬材料的（de）鏡麵加（jiā）工要求。

(3)超高速切削法

在常規切削下（xià），提高切削速度將使刀具（jù）耐用度（dù）降低。有人提（tí）出，當切削速度提高到一個臨界值，切削溫度就達到最高值，然後溫度將隨著速度繼續提高而降低，切削（xuē）力也隨之下降，可獲得（dé）較高的表麵質量。這就是超高速切削的理論基（jī）礎。美國、德（dé）國、日本的學校和（hé）工廠在這方（fāng）麵有很多實踐，他們用硬質合（hé）金、陶（táo）瓷刀具切削鋼、鑄鐵、鈦、鋁合金等材料。這種切削方法（fǎ）常（cháng）受到設備條件限製而不能推廣，能否在難加工材料切削中發揮作用，尚有待探討。

(4)加熱切削法

加熱切削法一種（zhǒng）是導電加熱切削，即（jí）在工件和刀具（jù）的回路中(工件必須是導電體)施加低電壓（yā）(約（yuē）5 V)、大電流(約500 A)，使切削區產生熱量。另一種是等離子體加熱切（qiē）削，即用（yòng）等離子弧對靠近刀尖的工件材料進行加熱，使其硬度、強度降低，從（cóng）而改善了切削條件。

近年，國（guó）內發明了“電熔爆”切削法。帶電的（de）刀盤與被加工表（biǎo）麵產生劇烈放電，將被加工表（biǎo）層快速（sù）熔化（huà）、爆離，從（cóng）而切掉餘量。此方法工件內部（bù）材料不受熱的影響，效率高，對硬、軟（ruǎn）、黏料（liào）均適用（yòng），既可用於粗加工，又可用於精加工。

（5）采用特種加工方法

工程機械零件的加（jiā）工，除了上述各種方（fāng）法以外，相繼研究出一些（xiē）與切削加工原理完全不同的加工方法，如電火花加工、電解加工、超（chāo）聲加工、激光加工、電子束加工、離子（zǐ）束加工等（děng）被稱為特種加工方法。

在特種加工方法中，工具與工（gōng）件基本上不接觸，加工時（shí）無明顯的機械作用力，可加（jiā）工脆性材料、精密細微零件、薄壁和弱剛性（xìng）零件等。該方法利（lì）用電能、化學能、聲能（néng）、熱能去除被加工材（cái）料，瞬時能量密度很高，可加（jiā）工任何高硬度材料。