难加工材料数控加工

   随着科学技术的发展，钛合金、高温合金、超高强度钢、陶瓷材料、复合材料等难加工材料
在航空、航天、舰船、兵器、核能等国防工业中的应用越来越广泛。同时，新产品、新装备研制
的周期明显缩短，型号数量增多、批量减少的发展趋势要求制造企业必须改善零件加工质量，
提高加工效率，降低消耗。难加工材料的切削加工具有切削力大、切削温度高、加工硬化倾向
大、刀具磨损大等特点，不仅切削效率低，而且刀具寿命短，一直是切削加工中的难题。为
此，广泛开展难加工材料高效加工技术的研究和推广应用，对于提高企业竞争力具有十分
重要的现实意义。
　　常用的工件材料类别如下：
　　

> 一般钢材---普通碳钢、合金钢、工具钢

　　

> 淬火钢

　　

> 不锈钢

　　

> 铸铁---灰铸铁、球墨铸铁

　　

> 钛合金

　　

> 高温合金---镍基合金、钴基合金

　　

> 有色金属---铜合金、铝合金

　　

> 复合材料

　　所谓难加工材料，就是切削加工性差的材料，即硬度高、强度高、延伸率高、冲击值大、
导热系数小的材料。但在日常生产中，切削加工所用的材料种类很多，性能各异，对于某一
种类材料性能并非全面达到或超过以上指标，其中一项或两项超过以上指标者，也是难加
工材料。常用难加工材料有五大类，即高温合金（包括铁基、镍基和钴基三大类）、钛合金、
不锈钢（如奥氏体不锈钢、马氏体不锈钢、沉淀硬化型不锈钢）、超高强度钢、以及高温结构
陶瓷材料等。
　　材料切削加工性的衡量指标通常有四种标志方法：刀具耐用度

T、已加工表面质量、单

位面积切削力、断屑性能。
　　超高强度钢难加工材料加工特点。如

38CrNi3MoVA、 40CrNi2Si2MoVA 超高强度钢，其

半精加工、精加工和部分粗加工常在调质状态下进行。调质后的金相组织为索氏体或托氏体，
硬度高达

HRC55。一般 σs>1GPa 或 σb>1.1Gpa 的结构钢，称为高强度钢； σs>1.2GPa 或

 

σb>1.51Gpa 的结构钢称为超高强度钢。与普通碳素结构钢相比，高强度钢、超高强度钢的强
度高，导热系数偏低，故切削力大，切削温度高（比

45 钢高出 100～200

℃），刀具磨损

快，使用寿命短，断屑亦稍难。
　　超高强度钢必须采用耐磨性强的刀具材料。按粗加工、半精加工、精加工的要求，应分别
采用不同牌号的

YT（P）类硬质合金，最好是添加钽、铌的牌号。高速精加工时，应采用高

TiC 含量并添加工钽铌的 YT 类合金、TiC 基和 Ti（C，N）基硬质合金，涂层硬质合金和复
合

Al2O3 陶瓷等。刀具前角应较小。在工艺系统刚性允许的情况下，应采用较小的主偏角和

较大的刀尖圆弧半径。切削用量，尤其是切削速度，应比加工中碳正火钢时适当降低。尽量
采用切削液与断屑措施以改善切削条件。
　　高温合金和不锈钢材料加工特点。不锈钢按金相组织分，有铁素体、马氏体、奥氏体三种。
奥氏体不锈钢的成分以铬、镍等元素为主，淬火后呈奥氏体组织，切削加工性比较差，表现
在：
　　

> 塑性大，加工硬化很严重，易生成积屑瘤而使已加工表面质量恶化。切削力约比 45

钢（正火）高

25%。加工表面硬化程度及硬化层深度大，常给下序带来困难。且不易断屑

　　

> 导热系数小，只为 45 钢的 1/3，产生的热量不易传出，所以切削温度高。