如何應對難加工材料

難加工材料之所以難以加工就是因為其相對切削（xuē）性太差，如：高硬度和高強度、高塑性和高韌性、低導熱性、低塑性、高脆性、化（huà）學性能（néng）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（yú）控製、加工硬化嚴重和刀具耐（nài）用度低等問題。

一、采（cǎi）用新型材料

金剛石刀具具有極高（gāo）的硬度和耐磨性、刃口鋒利、低摩（mó）擦係數、高彈性模量、高導熱係數以（yǐ）及與非（fēi）鐵（tiě）金屬親（qīn）和力小等（děng）優點。金剛石類刀具適用（yòng）於難（nán）加（jiā）工材料的精加工和超精加工。金剛石的耐熱溫度隻有700~800℃，加工時必須進行充分的冷卻和潤滑。

陶瓷（cí）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（wù）、氮化物、硼化物、氧化物等得到的。陶瓷刀具的高溫性能優於硬質合金，故適用於高速（sù）切削。Si3N4基陶瓷刀具的（de）斷裂韌性和抗熱震（zhèn）性高於Al2O3基陶瓷刀具，適合於（yú）鑄鐵的高速切削。

立方氮（dàn）化硼刀具的硬度雖然略低於金剛石，但卻遠遠高於其他高硬度材料，而且熱穩定比金（jīn）剛（gāng）石高得多，可達到 1200℃以上，適合高溫幹（gàn）切削。其另一（yī）個優（yōu）點是化學惰性大。

高速鋼刀具的性能已不夠先進（jìn），在（zài）高速鋼（gāng）的基體上，用物（wù）理氣相（xiàng）沉（chén）積（PVD）法塗覆耐（nài）磨材料薄層（一般為TiN），可顯著提（tí）高刀具壽命和加工表麵質（zhì）量，降低切削力。

硬質合金刀具是（shì）碳（tàn）化物（wù）（WC、TiC等）的粉末冶金（jīn）製品（pǐn）。按晶粒的（de）大小可分為（wéi）普通硬質合金、細晶粒（lì）硬質合金和超細晶粒硬質合金；按化學成分可分為鎢鈷（gǔ）類（YG）、鎢鈷鈦類（YT）和添加稀有碳化物類（YW）。鎢鈷鈦（YT）類刀具和鈦合金有強烈的親和力（lì）。

二、采用非常規切削（xuē）

(1)低溫切削法

低溫切削法（fǎ）用液氮(-180 ℃)或液體CO2(-76 ℃)為切（qiē）削液，可降低切削區溫度，如圖3所（suǒ）示。據試驗，使用該方法主（zhǔ）切削力可（kě）降低（dī）20%，切削溫度可降低300 ℃以上，同（tóng）時積屑瘤（liú）消失，提高了已（yǐ）加工（gōng）表麵（miàn）質量，刀具耐用度可提高2~3倍，在加（jiā）工高強度鋼、耐磨鑄鐵、不鏽鋼、鈦合金時均有（yǒu）效果。

(2)豪克能（néng）加工

豪克能是一種能（néng）量的加（jiā）工方式，利用激活能和衝擊能的複合能量對金屬零件（jiàn）進（jìn）行加工，一次加工即可使零件表麵達到（dào）鏡麵並實現改性的創（chuàng）新性（xìng）能量加工技術。利用金屬在常溫下冷（lěng）塑性的特點，運用豪克能對金屬表麵進（jìn）行複合能量的加（jiā）工方式，使金屬（shǔ）零（líng）件表麵達到更理想的表麵粗糙度（dù）要（yào）求；同時屬於不去除材料的加工方式（shì），能夠在保證（zhèng）工件表麵完整性的前提下進行加工，預置理想可控的壓應力，延長工件的使（shǐ）用壽命；提高零件表麵的顯微硬度，耐磨性及疲勞強度和疲（pí）勞壽命；適合不鏽鋼、鋁合金、銅合（hé）金、鈦（tài）合金、鎳（niè）基（jī）合金、等金屬材料的鏡麵加工（gōng）要（yào）求。

(3)超高速切削法

在常規切削下，提高切削速度將使刀具耐用度降低。有（yǒu）人提（tí）出，當切削速度（dù）提高到一個臨界值（zhí），切削溫度（dù）就達到最高（gāo）值，然後溫度將隨（suí）著速度繼續提高而降（jiàng）低，切（qiē）削力也隨之下降，可獲得（dé）較高的表（biǎo）麵（miàn）質量。這就是超高速切削的理論基礎。美國、德國、日本的（de）學校和工廠在這方麵有很多實踐，他（tā）們用硬質合金、陶瓷刀具切削鋼、鑄鐵、鈦、鋁合金等材料。這種切削方法常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

加熱切削法一種是導電加熱（rè）切削（xuē），即在工件和刀（dāo）具的回路中(工件必須（xū）是導電體)施（shī）加低電壓(約5 V)、大電流(約（yuē）500 A)，使切削（xuē）區產生熱量（liàng）。另一種是（shì）等離子體加熱切削，即用等離子（zǐ）弧對靠近刀尖的工件材料進行加熱，使其硬度、強度（dù）降低，從而改善了切削條件。

近年，國內（nèi）發明了“電熔爆”切削法。帶電的刀盤與被加工表麵產生劇烈放電，將被加工表（biǎo）層快速熔（róng）化、爆離，從而切掉餘量。此（cǐ）方（fāng）法工件內部材料不受熱的影響，效率高，對硬、軟、黏料（liào）均適用，既可用於（yú）粗加工，又可用於精加工。

（5）采（cǎi）用特種加工（gōng）方法

工程機械零件的加工，除了上述各種方法（fǎ）以外，相繼研究出（chū）一些與切（qiē）削加工原理完全不同的加工方法，如電火花加工、電解加工、超聲加工（gōng）、激光加工、電子束加工（gōng）、離子束加工等被（bèi）稱（chēng）為特種加工方法。

在特種（zhǒng）加工方法中，工具與工件基本上不接觸，加工時無明顯的機械作用力，可加工脆性材料、精密細微零（líng）件、薄壁和弱剛性零件等（děng）。該方法利用電能、化學能、聲能、熱能去除被加工材料，瞬時能量密度很（hěn）高，可加工任何高（gāo）硬度材料。