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难加工材料切削加工技术Cutting Technology for Dif fi cult-to-Machine Material2011 年第 14 期·航空制造技术55钛合金切削加工特点及刀具材料选用沈阳理工大学机械工程学院 杜 敏 姜增辉 冯吉路刀具材料的选择对于钛合金的加工有很大影响。
加工钛合金的理想刀具材料必须同时具备较高的热硬度，良好的韧性、耐磨性，高的导热系数和较低的化学活性，在铣削时，刀具还应具有良好的抗冲击性。
杜 敏沈阳理工大学机械制造及其自动化专业硕士研究生，主要从事高速切削技术的研究。
Characteristics of Machining Titanium Alloys and the Choice of Tool Material钛合金以优异的综合力学性能、低密度以及良好的耐腐蚀性，被誉为是一种使人类走向太空时代的战略性金属材料，不仅在航空航天及军工领域得到广泛的使用，而且开始逐渐渗透到经济生活的各个方面。
随着中国航空航天事业的发展，钛合金的加工技术受到更多的关注和研究。
钛合金的分类钛合金按照不同的方法有不同的分类，最常用的分类方法是按退火后组织特点分类，可分成α、α+β、β型钛合金[1-4]。
α型钛合金密度小，有很好的热强性和热稳定性，焊接性能好，室温、超低温和高温性能良好，但不能进行热处理强化。
例如TiAl 在600℃时，仍然有很高的强度，而且蠕变性能、热稳定性、疲劳性能和断裂韧性等方面都有好的表现，常用于喷气发动机涡轮盘和叶片的制造。
α+β型钛合金双相合金，组织稳定，韧性、塑性和高温变形性能随着β相稳定元素的增加而提高；有较好的热压力加工性，能进行淬火时效使合金强化，热处理后的强度约比退火状态提高50％~100％；高温强度高，可在400~500℃的温度下长期工作，其热稳定性次于α钛合金。
α+β型钛合金中Ti-6Al-4V(中国牌号TC4)是钛合金中使用量最大的钛合金，在美国，其产量占钛合金产量一半以上，以其优良的综合力学性能和切削加工性大量用于航空零件制造[5-9]。
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。
硬脆材料切削加工特性分析研究近年来，随着科学技术的不断发展，工业制造领域中的材料加工也得到了极大的发展。
硬脆材料是其中一类重要的工程材料，其硬度高、脆性大的特点使得其加工变得更加具有挑战性。
本文将对硬脆材料切削加工特性进行深入分析研究。
一、硬脆材料的切削加工难点硬脆材料的切削加工由于其硬度高和脆性大的特点，使得其在加工过程中容易产生裂纹和断裂。
这种高难度的加工需求使得对硬脆材料的加工技术提出了更高的要求。
1.1 硬脆材料的特性硬脆材料的硬度高，常见的硬脆材料有氧化铝、碳化硅等。
其硬度为金属材料的几倍甚至几十倍，因此很难通过传统的金属切削工具进行加工。
同时，硬脆材料的脆性也非常大，对应力的承受能力较低。
因此，在切削加工时容易出现断裂和损坏的情况。
1.2 切削加工难题硬脆材料的切削加工过程中，容易出现一些难题。
例如，由于硬脆材料表面的硬度高，切削工具很容易磨损，导致切削效果下降，进而影响加工质量。
此外，硬脆材料的断裂风险较大，需要考虑如何减小应力集中、降低裂纹的产生。
二、硬脆材料切削加工分析为了解决硬脆材料切削加工过程中的难题，研究人员通过各种手段进行了深入的分析，以下将从切削效果、切削机理以及加工参数等方面进行分析。
2.1 切削效果分析硬脆材料的切削效果是评估加工质量的重要指标之一。
在硬脆材料切削过程中，切屑的形态、加工表面的光洁度等均会对切削效果产生影响。
研究人员通过实验观察和表面分析等手段，分析切削效果与切削刃的形状、切削速度、进给速度等因素之间的关联。
2.2 切削机理分析硬脆材料的切削机理是指硬脆材料在切削过程中物质的去向和能量的转化规律。
常见的切削机理有破碎型切削、切削溶熔、塑性变形等。
通过对切削机理的深入研究，可以优化切削工具的设计和加工工艺的控制，提高切削加工的效率和质量。
2.3 加工参数分析加工参数是切削加工过程中的重要因素，包括切削速度、进给速度、切削深度等。
研究表明，合理的加工参数选择对硬脆材料的切削加工效果具有重要的影响。
ZT:常用材料的切削加工性能parti良好的切削加工性能：1 ）刀具的寿命较高，或在一定的寿命下允许的切削速度较高2）在相同的切削条件下，切削力较小3）切削温度较低，容易获得较细的表面粗糙度，容易控制切削形状或者断屑§5-1工件材料和切削的加工性本章从工工件材料方面本分析影响生产率及表面质量的因素，以及提高它们的途径：从生产实际中了解到，有些材料容易切削（生产率高，表面质量好），而另一些材料却很切削；分析工件材料的机械物理性能以及化学成分如何影响切削加性，如何提高工件材料的切削加工性。
材料的切削加工性是指导某种材料进行切削加工性的难易程度，其易程度，一般与材料的化学成份，热处理状态、金相组织、物理力学性能以及切削条件有关。
一、衡量切削加工的指标工件材料的切削加工性，通常用下面的一个或数个指标衡量：1、刀具耐用度；2、一定刀具耐用度允许的切削速度；3、切削力；4、切削温度；5、加工表面粗糙度或表面质量。
目前，常用一定刀具耐用度下充许的切削速度V T作为衡量指标。
V T__-指刀具耐用度为T时，切削某种材料的允许的切削速度。
V T越高，说明该材料的切削加工性能好。
任何事情都是相对而言，那么对于材料的切削加工性，也要用相对加工性Kr表示。
它的基准是以切削抗拉强度& b = 0.735Gpa的45#钢，耐用度T=60min时的切削速度Vb60为基准。
相对加工性就是以该基准与切削其它材料时V60的比值。
即Kr=V60 / Vb60①当Kr>1时，说明该材料比45#钢易切削；切削加工性好；②当Kr<1时，该材料比45#钢难切削，切削加工性能差。
常用材料切削加工性，根据相对加工性Kr的大小切分为八级，见表 5 —1。
二、改善材料可切削性的途经1、改善材料的化学成份。
1*在黄铜中加入1 %〜3%的铅，在钢中加入0 .1%〜0.2 5%的铅。
铅可以球状粒子存在于材料的金相组织中，切削时能起很好润滑作用，减少摩擦，使刀具耐用度和表面质量得提咼。
不锈钢切削工作总结
不锈钢由于其自身特性,在切削加工过程中难度较大,容易产生磨损。
经过这次切削工作,我总结几点经验:
1. 使用正确的工具材料。
不锈钢最好使用陶瓷或超级陶瓷的刀具,降低磨损。
使用碳钢或高速钢的刀具在切削不锈钢时寿命较短。
2. 选择合适的切削参数。
切削速度和进给率不能太大,否则容易造成刀具断裂。
速度一般控制在100-150/之间,进给率控制在0.1-0.2/转之间。
3. 减小切屑厚度。
一次切除厚度控制在0.2以下,多次切削完成整个形状,减轻单次切削的负担。
4. 切削材料预热。
将不锈钢材料预热到150-200°,可以减少切削时的力量和延展冷缩应力,有利于延长刀具使用寿命。
5. 增大切削液流量。
合理使用切削液冷却和清洗作用,有效减少风化和磨损。
通过这次总结,下次切削不锈钢时能选择更合适的工具和参数,操作过程更顺利,也为日后不锈钢加工积累经验。
金属难加工材料切削及刀具磨损虚拟仿真报告(一)金属难加工材料切削及刀具磨损虚拟仿真报告挑战：金属难加工材料的切削加工•金属难加工材料的定义•高温、高硬度导致的切削困难•切削加工的关键问题方法：利用虚拟仿真技术进行分析•虚拟仿真技术的定义和优势•应用虚拟仿真技术分析金属难加工材料的切削行为•仿真模型的建立和参数设置结果：切削过程中的问题及研究成果•切削力的变化规律及影响因素•切削温度的分布和变化趋势•切削表面质量和切削力之间的关系讨论：刀具磨损与切削性能的关系•刀具磨损的原因和影响因素•切削力和刀具磨损的关系•如何通过优化切削参数延缓刀具磨损总结：虚拟仿真技术在切削加工中的应用前景•虚拟仿真技术的优势和局限性•未来发展方向和研究重点•为实际切削加工提供参考和决策依据金属难加工材料切削及刀具磨损虚拟仿真报告挑战：金属难加工材料的切削加工•金属难加工材料的定义–金属难加工材料是指具有高硬度、高强度和高耐磨性的金属材料，如钛合金、高速钢等。
•高温、高硬度导致的切削困难–由于金属难加工材料的硬度较高，切削时需要更大的切削力。
–高温会导致材料软化和脆性增加，使刀具损耗加剧。
•切削加工的关键问题–如何降低切削力和温度，提高切削效率和加工质量。
方法：利用虚拟仿真技术进行分析•虚拟仿真技术的定义和优势–虚拟仿真技术利用计算机模拟真实物理过程，可以减少实验成本、提高研究效率。
–通过虚拟仿真可以提前预测切削加工过程中的各种参数和结果。
•应用虚拟仿真技术分析金属难加工材料的切削行为–通过建立切削仿真模型，可以模拟金属难加工材料在切削过程中的变形、热力分布等行为。
–利用仿真结果可以分析切削力、切削温度和切削表面质量等参数的变化趋势。
•仿真模型的建立和参数设置–建立金属难加工材料的切削仿真模型。
–设置切削参数，如切削速度、进给速度和切削用量。
–调整模型和参数以获得准确的仿真结果。
结果：切削过程中的问题及研究成果•切削力的变化规律及影响因素–切削力随着切削速度的增加而增加，随着进给速度的增加先增加后减小。
难加工金属材料的切削加工技术分析
作者：杨可
来源：《科学与财富》2017年第24期
摘要：随着社会生产力的迅速发展，人们对一些难加工的金属材料的需求量越来越大。
而对于难加工金属材料的切削技术来讲，它一直存在着切削的效率不高，切割刀具极易损坏等一系列的问题，严重影响了国家和社会对这些难加工金属材料的使用，制约了社会经济的发展。
本文意从难加工金属材料的本身出发，进一步分析难加工金属材料的切削技术，从而为提高我国难加工金属材料的技术水平和应用做出贡献。
关键词：难加工金属材料；切削加工技术；
0引言
社会经济的迅速发展，难加工金属材料在社会生产和生活中的领域应用的越来越广泛。
然而，在对于难加工金属的切削加工技术上，我国技术还不成熟，切削的精准度还不高，离我们的要求还存在着很大的差距，这也严重制约了企业社会经济的发展。
因此，重点分析难加工金属材料在当今社会中的应用现状，不断提高难加工金属材料的切削加工技术水平则显得至关重要。
1 切削领域中的难加工金属材料
所谓的难加工金属材料，即指某种金属材料在切削过程中，切削难度系数较大，切削的精准度不易把握，同时也可能造成大量人力财力的浪费。
对于这种比较难加工的金属材料有很多，在生活中常见的、应用较为广泛的主要包括：钛和金、不锈钢、高温和金以及高锰钢等。
由于他们本身都是由含有高熔点的合金元素构成，其本身强度和硬度都比较强，再加上一些难加工的金属材料还具有化学活性较大、热传导率较低的特点，因此在对这些材料进行切削时，特别容易造成切削刀具的损坏或缩短刀具的使用寿命，影响难加工金属材料切削的精准度，这样势必会对其在社会生产中的运用产生重要的影响。
因此，解决难加工金属材料的切削加工技术迫在眉睫。
2切削领域中的难加工金属材料切削技术分析
对于难加工金属材料来讲，其切削加工技术直接影响着该金属材料能否被正常的使用。
而作为难加工金属材料的切削技术能不能切实保障其精准度，切削刀具的选择十分重要，甚至在某种程度上切削刀具材料的选择直接影响切削技术能否圆满的完成难加工金属材料的切削。
2.1切削难加工金属材料的刀具材料选用
传统的难加工金属材料在进行切削时，多采用比较常规的切削方法，尽管在想方设法的采取新型的工具材料进行完善，例如利用超硬度的高速钢、新型质地较硬的合金、硬质涂层等方式，这在切削难加工金属材料时发挥了一定的积极作用，但是其刀具的材料选用并没有完全实现工件材料在各个方面的完全统一，没有达到最佳的效果，具有一定的局限性。
作为CBN来讲，它在当今社会中属于硬度最高的刀具材料，因此在对难加工金属的切削时具有相当大的优势地位。
CBN的含量越高，其硬度越大，其在对难加工金属材料进行切削时就越发容易，刀具使用寿命也会相应的延长，切削的质量和效率也会相应的提升。
同时，作为刀具涂层的硬度对难加工金属材料的切削也有重要作用。
作为一种新型的涂层合金，其硬度也比较高，而且抗磨性超强，因此将其用于难加工金属材料的切削刀具中具有很强的实用价值。
由于作为碳分子也具有较强相对稳定性，这样的化学结构使得它也特别适合做难加工金属材料的切削刀具。
金刚石烧结体就是由这样材质炼造的刀具，具有极强的锋利性，而且使用这种材质的刀具进行切削时，不会在刀刃处形成较大的热量，进而避免刀柄的温差较大而导致的化学物的停留，在最大程度上保护刀具的锋利性，从而延长其使用寿命。
2.2 根据刀具几何参数，合理选择刀具的材质
要真正的保证难加工金属材料的切削加工技术的顺利广泛运用，我们也应该对其具体参数进行研究，进而最大程度的保障刀具的精准度以及使用寿命。
为了切实减轻对难加工金属材料的切削压力，我们可以对刀具的形状进行某种尝试。
作为前角、后角、切入角等形状的刀具，之后在对刀尖等进行一些适度的改变，那么将能很好的与难加工金属材料的切削加工相适应，不仅会提高其切削的精确度，同时将这两者有机结合与统一，还会最大程度的延长刀具的使用寿命。
为了在切削加工过程中不断的进行排屑，我们也可以采取对刀具的钻头后侧设立冷却液喷出口，可降低刀具与难加工金属材料进行切削时所产生的热量，对其进行积极冷却，从而使得其排屑更加方便。
通过这样的一种参数优化组合，最大限度地提高对难加工金属材料的切削能力，并提高切削的精准度以及刀具的使用寿命。
2.3合理选择难加工金属材料的切削条件
对难加工金属材料的切削时，也必须要准确判断并合理选择其切削的条件。
因为人们的观念中，对难加工金属材料的切削条件和要求并不高，认为不需要对其条件进行选择和界定，这种观点是没有科学依据的。
随着科学技术的不断发展，人们对难加工金属材料的切削技术也要求越来越精准和完美，同时也希望刀具的使用寿命越来越长。
这在传统的使用过程中，人们对切削的条件没有十分在意，认为只要能进行切削，其他的都无所谓的观点发生了重大矛盾，这也继续要求我们顺应时代和社会发展的要求，更新观念。
例如，在如今社会，我们在进行难加工金属材料的切削时，一般情况下应该注意使用那些相对比较轻巧方便的切削工具，这不仅能够提高难加工金属材料的切削质量，同时还能减轻切削的压力，提高切削的效率。
但对于一些特殊情况出现时，比如对一些硬度特别大的金属材料进行切削时，我们则可以适度的降低切削的效率，只有这样，才能保质保量的进行切削。
随着切削技术水平要求的不断提高，对于切削的方式技巧也在不断的发生变化，但由于其对材料没有限制，因而可以适用于各种条件之中。
3结语
随着难加工金属材料在社会各个领域的不断应用，对其切削加工技术要求也越来越高。
只有不断的提高难加工金属材料切削加工技术的水平，才能更好的保证其切削的精准度，也才能更好的适用于社会主义社会经济发展的需要。
相信：在我们的不断努力下，难加工金属材料一定会有更加广阔的发展空间。
参考文献：
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[3]王琳，刘志东，邱明波，等. 钛合金TC4电火花诱导可控烧蚀高效磨削技术研究[J]. 航空学报， 2012， 33（8）：1524-1530.。
