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难加工材料的切削技术及其新发展

难加工材料的切削技术及其新发展

难加工材料的切削技术及其新发展2010-10-0916：17来源：刀网

摘要：本文阐述了现代难加工材料的种类，介绍了各种难加工材料切削加

工的特点及其加工技术新发展。

：难加工材料；切削加工技术；特点

在切削加工中，工件与刀具有着对立、统一的关系。二者相互对立，又相

互依存。当一方有了进展或提出新的问题时，经常能够推动另外一方发展前

进。一般，由于生活、生产或战争的需要，工件一方情况经常发生变化。例

如，工件材料的力学性能(如强度、硬度)不断提高，产品的品种和批量逐渐增

多，加工精度的要求日益提高，工件的结构、形状不断复杂化和多样化，这

样，就不断向刀具提出更新、更高的要求。当刀具不能满足这些要求时，就促

使人们改进刀具，提高其性能，以适应新的情况。刀具性能提高后，反过来推

动工件进一步发展，接着工件又推动刀具继续前进。刀具对于被加工工件从适

应到不适应，再适应，再不适应，交替发展，就能推动切削加工技术不断向前

发展。

刀具的切削性能，不仅决定于刀具材料，还与刀具的结构及几何形状有

关。但是，刀具材料是最重要的因素。研制和选用先进的刀具材料是解决难加

工材料切削加工最有效的手段之一。

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除改进刀具以外，优化切削条件和采用新的切削方法也是解决难加工材料

加工问题的有效途径。切削条件指机床设备、切削用量和切削液等。新切削方

法是指非常规的切削加工方法，如加热切削、振动切削等。

本文从使用新刀具材料和新切削方法两个方面，论述难加工材料切削技术

的发展。

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1现代难加工材料的种类

随着航空航天工业、核工业、兵器工业、化学工业、电子工业以及现代化

机械工业的发展，对产品零部件材料的性能有着各种各样的高水平要求。有的

在高温、高应力状态下工作，有的要耐腐蚀、耐磨损，有的要能绝缘，有的则

需有高导电率。故现代新的工程材料形形色色，多种多样，不断涌现，犹如雨

后春笋。不仅使用一般的碳素结构钢，而且使用了高强度钢、超高强度合金结

构钢、高猛钢和不锈钢；不仅使用一般的灰铸铁、球墨铸铁和可锻铸铁，而且

使用了合金耐磨铸铁和冷硬铸铁；不仅使用黑色金属，而且使用了钛合金、铜

合金、铝合金及其它有色金属；不仅使用一般的铁碳合金，而且使用了多元合

金如高温合金等；不仅使用以珠光体、铁素体为主的普通钢材，而且使用了以

索氏体、托氏体为主的中硬钢和马氏体淬硬钢；不仅使用冶炼方法制成的金属

材料，而且使用了粉末冶金和热喷涂等方法制成的金属零件；不仅大量使用金

属材料，而且大量使用了各种非金属材料，如石材、陶瓷、工程塑料、纤维和

颗粒增强的复合材料等。

在上述各种新工程材料中，有不少是属于难切削的，即所谓难加工材料

。难加工的原因一般是以下几个方面：①高硬度，②高强度，③高塑性和高

韧性，④低塑性和高脆性，⑤低导热性，⑥有微观的硬质点或硬夹杂物，⑦化

学性质活泼。新工程材料的这些特性一般都能使切削过程中的切削力加大，切

削温度升高，刀具耐用度下降；有时还将使已加工表面质量恶化，切屑难以控

制；最终则使加工效率和加工质量降低

机械加工工作者的任务是针对难加工材料的特点，对症下药，提出措施，

采用新的加工技术，保证所需的加工效率和加工质量。

2各种难加工材料的切削加工特点

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1)高强度和超高强度钢调质(淬火，中温回火)后σs1000MPa或

σb1100MPa的结构钢，称为高强度钢。调质后σs1200MPa或σb1500MPa的

结构钢，称为超高强度钢。在这类钢材中，凡含碳量在0.30%~0.50%之间，合

金元素总量不超过6%的，为低合金高强度、超高强度钢，在生产中用得最

多。还有合金元素含量较多的中合金、高合金高强度与超高强度钢，它们的加

工难度更大。

高强度、超高强度钢的金相组织一般