难加工材料
机械行业难加工材料与结构的加工技术(ppt 80页)
外型面难加工结构件主要有：薄壁件、叶片、涡轮盘 、微小微细零件外型面及其它特殊复杂的型面。
内型面难加工结构主要有：蜂窝结构、阵列孔、有特 殊要求的小孔、窄缝及其它特殊复杂的形腔结构。
南京航空航天大学机电学院052系
难加工材料的加工技术
南京航空航天大学机电学院052系
难加工材料与结构概述－分类
（4）低温性能好 钛合金在低温和超低温下能保 持力学性能。
（5）化学活性大 钛的化学活性大，与大气中的 O2、N2、H2、CO、CO2、水蒸气、氨气等均产 生剧烈的化学反应。
（6）导热性差 钛的导热系数低，约为Ni的1/4， Fe的1/5，Al的1/14
（1）钛合金具有密度小、强度高、能耐各种酸、碱、 海水、大气等介质的腐蚀等一系列优良的力学、物理 性能，因此在航空、航天、核能、船舶、化工、冶金 、医疗器械等工业中得到了越来越广泛的应用。
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难加工材料与结构概述－应用
1.钛合金
记忆钛合金镜架
钛合金刀具
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2.主要内容：
1）难加工材料
1）难加工材料的分类
2）难加工材料的应用
2） 难加工结构
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难加工材料与结构概述－分类
1.钛合金 2.高温合金 3.不锈钢 4.高强度钢与超高强度钢 5.复合材料 6.硬脆性材料
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难加工材料与结构概述－应用
2.高温合金
低膨胀、恒弹性、高弹 性高温合金
精密合金高温合金不锈钢棒
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难加工材料有哪些
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。
难加工材料的主要种类及应用领域
难加工材料的主要种类及应用领域难加工材料是指具有较高硬度、强度和耐磨性的材料，其加工性和可塑性较差。
这些材料通常需要使用特殊的加工工艺和设备来进行加工和形成。
主要的难加工材料包括高速钢、高铬铸铁、硬质合金、陶瓷材料、航空铝合金和钛合金等。
以下将对每种材料的性质和应用领域进行详细介绍。
高速钢：高速钢是一种含有大量合金元素（如钨、钼、钴等）的高温刚性材料。
其具有耐高温、耐磨和耐热腐蚀的特点，硬度较高，加工性较差。
高速钢广泛应用于切削工具、模具零件和刀具等领域，如数控机床刀具、高硬度切削刀具等。
高铬铸铁：高铬铸铁是一种具有较高强度和硬度的铸造材料。
其含有较高的铬含量，能够增加材料的耐磨性和耐蚀性。
高铬铸铁被广泛应用于矿山机械、冶金工程、水处理设备和石化设备等领域，如磨矿机、破碎机、球磨机等。
硬质合金：硬质合金是一种由硬质颗粒（如碳化钨、碳化钼等）和金属结合剂（如钴或镍）组成的复合材料。
硬质合金具有较高的硬度和耐磨性，广泛应用于切削和研磨工具、矿山工具、粉末冶金等领域，如车削刀片、铣削刀片、刨刀等。
陶瓷材料：陶瓷材料是由金属元素和非金属元素形成的非金属材料。
其具有较高的硬度、耐磨性和耐腐蚀性。
陶瓷材料广泛应用于高温炉具、电子器件、医疗器械和化学工业等领域，如陶瓷刀具、瓷砖、陶瓷零件等。
航空铝合金：航空铝合金是一种具有良好强度和轻质的金属材料。
其具有较高的硬度和耐磨性，加工难度较大。
航空铝合金广泛应用于航空航天工业和汽车工业的结构部件，如飞机主机壳、发动机部件、汽车车身等。
钛合金：钛合金是一种具有较高强度和轻质的金属材料。
其具有较高的硬度、耐腐蚀性和耐高温性，加工性较差。
钛合金被广泛应用于航空航天工业、化工设备和医疗器械等领域，如航空发动机零部件、化工反应容器、人工关节等。
综上所述，难加工材料主要包括高速钢、高铬铸铁、硬质合金、陶瓷材料、航空铝合金和钛合金等。
这些材料具有较高的硬度、强度和耐磨性，但加工性较差。
刀片材质分类
涂层CVD用途材质/ISO用分类代号特征P钢 T9005/ P05 - P10 钢加工用材质。
P钢 T9015/ P10 - P20 通过双桥效果可实现良好的覆盖抗剥落性。
采用专用基P钢 T9025/P20 - P30 及4种材质系列可应用到钢材车削加工的所有领域。
P钢 T9035/P30 - P40 T9005：在高速切削等要求耐磨损性的领域内，能发挥良好性能。
T9015：耐磨损性和抗崩刃性的平衡性合宽范围的切削条件。
T9025：在轻型~中等断续切削中，发挥良好的抗崩刃性。
T9035：具有极高抗崩刃性，更适用于强断续切削。
M不锈钢 T6020/M15 – M25 不锈钢加工用材质。
M不锈钢 T6030/M25 – M35 采用专用基体和高致密性涂层的组合，大幅度提高了抗极度磨损性和抗崩刃性。
T6020：适用中速~高速领域，连续~轻型断续切削。
T6030：适用低速~中速领域，有极高抗崩刃性，连续~断续切削。
K铸铁 T5104/K05 – K15 铸铁、球墨铸铁材质。
K铸铁 T5115/K10 – K20 涂层采用比以往更精细更高硬度的柱状晶体Ti(K铸铁 T5125/K15 – K30 C,N)膜，大幅度提高了耐磨损性。
并且通过和高强度K铸铁 T5010/K05 –K15 专用微粒硬质合金基体的组合，使T5100系列3种材K铸铁 T5020/K10 – K25 质在FC.FCD车削加工的广泛领域内实现了卓越的性能。
T5105:可在高速，连续切削中发挥良好的耐磨损性和抗塑性变形性。
T5115:从连续切削到连断续，断续切削的广泛领域中，可实现稳定加工的通用材质。
T5125:适合强断续切削，较为强韧，很难出现突发性崩刃。
车螺纹专用 T313V 车螺纹专用。
采用抗塑性变形优良的基体和高致密性涂层的组合，可实现较高的加工面粗糙度和尺寸精度。
用途材质/ISO用分类代号特征P钢 T3030/P20 – P40 钢，不锈钢加工用材质。
难加工材料
难加工材料材料加工是指对原料进行加工改造，使其达到设计要求的一系列工艺。
在材料加工中，有些材料由于其特殊的性质，使得加工变得困难，需要采取一些特殊的加工方法。
下面就为大家介绍几种难加工材料及其加工方法。
首先，难加工材料之一是高温合金。
高温合金由于其高熔点和高硬度，使得加工变得困难。
在加工高温合金时，常用的加工方法包括电火花加工、激光加工和超音波加工等。
电火花加工是利用电火花放电腐蚀工件表面，使其形成所需轮廓的一种加工方法。
激光加工则是利用激光束将工件表面的材料熔融并挥发，从而获得所需形状。
超音波加工是利用超音波振动工具切割工件表面的一种加工方法。
其次，还有难加工材料是复合材料。
复合材料由于其由不同性质的材料组合而成，使得加工变得困难。
在加工复合材料时，常用的加工方法包括研磨加工、射出成型和压制成型等。
研磨加工是利用砂轮或研磨片对工件表面进行切削磨削的一种加工方法。
射出成型是将熔融的复合材料通过射出机加热喷射到模具中，并经冷却固化得到所需形状。
压制成型则是利用压力将熔融的复合材料填充到模具中，经冷却固化得到所需形状。
最后，还有难加工材料是硬质合金。
硬质合金由于其高硬度和脆性，使得加工变得困难。
在加工硬质合金时，常用的加工方法包括电火花加工、磨削加工和激光加工等。
电火花加工能够在硬质合金表面形成一层陶瓷膜，从而减小工件和工具的接触面积，降低切削力，从而使得加工更容易进行。
磨削加工则是利用砂轮或研磨片对硬质合金表面进行切削磨削的一种加工方法。
激光加工则是利用激光束将硬质合金表面的材料熔融并挥发，从而实现加工目的。
综上所述，对于难加工材料，我们需要结合其特殊性质采取相应的加工方法。
这些方法中包括电火花加工、激光加工、超音波加工、研磨加工、射出成型和压制成型等。
这些方法能够较好地克服难加工材料的特点，实现高质量、高效率的加工过程。
典型难加工零件工艺分析及编程
绿色制造的推广
要点一
环保材料
采用环保材料，如可回收材料、低毒材料等，减少对环境 的污染。
要点二
节能技术
采用节能技术，如高效加工技术、能源回收技术等，降低 能源消耗和排放。
THANKS
感谢观看
工艺分析的方法
工艺流程规划
根据零件的结构和加工要求，规划合理的加工流 程和顺序。
刀具与夹具选择
根据加工要求和零件结构，选择合适的刀具和夹 具，确保加工过程的稳定性和精度。
ABCD
加工参数确定
根据材料特性、刀具性能和加工条件，选择合适 的切削速度、进给速度和切削深度等参数。
工艺风险评估
对工艺流程和参数进行风险评估，确保加工过程 的安全性和可靠性。
编程技巧的应用
总结词
运用有效的编程技巧可以提高程序的可读性和执行效率。
详细描述
使用条件语句、循环语句和子程序等结构化编程技巧，可以简化复杂的加工过程。同时，利用优化算法和并行处 理技术可以提高程序的运行速度。
数控编程软件的使用
总结词
熟练掌握数控编程软件是实现高效编程的关键。
详细描述
常用的数控编程软件包括Mastercam、Fusion 360和SolidWorks等。这些软件提供了丰富的库函数 和工具，可以帮助程序员快速生成准确的数控代码。此外，程序员还需要了解如何设置工件坐标系、 选择合适的加工策略和刀具路径优化等技术。
降低生产成本
准确的工艺分析有助于减少 材料浪费、降低能耗和减少 刀具磨损，从而降低生产成 本。
提高产品质量
合理的工艺安排和参数选择 有助于减小加工误差，提高 零件的精度和一致性，从而 提高产品质量。
保障生产安全
正确的工艺分析可以避免因 不合理的加工方法和参数导 致的设备故障或生产事故， 保障生产安全。
工件切削加工性
刃和刀尖的强度，一般取γ。＝-4—0º，主偏角kr适当减小,刀
尖圆弧半径rε适当加大。
淬硬钢的组织为回火马氏体，硬度达HRC60以上，塑性
和导热系数都很低。其加工性及刀具材料、刀具几何参数的 选择基本上与冷硬铸铁同。对它们进行精加工，可采用CBN 刀具。
κr= 45° ~ 75°、λs= -10 °
6.钛合金切削加工性分析
1)．钛合金特点和分类
a）密度小（约为 4.5g / cm3 ）,比钢约小一倍。
b）强度极限高（可达σb=0.981~1.37GPa）， 钛合金的比强度（单位重量强度）很高，尤其在高温下比强度仍 很高，这一点对航空、航天工业尤为重要。
工件切削加工性
表 7– 1 材料可加工性分级
分级
名称及种类
Kv
1 很容易切削材料 一般有色金属
> 3.0
2
易切削钢
容易切削材料
3
较易切削钢
2.5 ~ 3.0 1.6 ~ 2.5
4
一般钢及铸铁
1.0 ~ 1.6
普通材料
5
稍难切削材料 0.65 ~ 1.0
6
较难切削材料 0.5 ~ 0.65
7
难切削材料
理 ；对镍基高温合金可采用固溶处理（淬火）
b）、首选一足够的vc以保证加工质量，再选f 、ap
c）、选择合适的刀具材料和角度 连续切：YG6X、YW1 断续切：M42、501、B201
高速钢刀具：γo=15 ° ~20°、αo=12 ° 、κr=45 ° 硬质合金刀具：γo=5° ~ 10°、αo= 8° ~ 15° 、
在自动机床或自动生产线上，常常以切屑
难加工材料
加工高温合金、不锈钢材料时，刀具切削用量的选用一、高温合金的切削特点1.性能特征高温合金是一种多组元、激活能很高的高熔点，金属元素含量很多的复杂合金化材料。
有极好的热稳定性及热强性。
热稳定是高温下抗氧化、抗腐蚀的能力。
热强性是指高温下抵抗塑性变形和断裂的能力。
如以45号钢的切削加工性为100%，则高温合金的相对切削加工性为5%—20%。
可以说高温合金是各种各种难加工材料中最难切削的材料。
2.切削特点⑴切削力大：由于高温合金出众的高熔点、激活能大的组元，原子结合十分稳定。
切削时要使其原子脱离平衡位置，所需的能量很大，变形抗力大大上升。
合金中沉淀的硬化相对会增大塑性变形抗力，而塑性变形抗力使晶格严重扭曲，硬度大大提高，使变形抗力加大。
所以切削高温合金时，切削力比一般钢大2-3倍。
⑵切削温度高：由于切削时巨大的塑性变形，刀具与工件，切屑之间存在着强烈的摩擦，产生大量的切削热。
高温合金的导热系数很低，致使变形区的切削热高度集中于极小的切削区域内，使刀具切削刃及刀尖处的温度非常高。
在高温下会加剧刀具的扩散磨损和氧化磨损。
⑶加工硬化现象严重：高温中，高温合金的强化系数大，并且在切削过程中，合金中的强化相从固液中分解出来，弥散分布，使强化能力增加，加大了硬化程度。
切削高温合金时，已加工表面硬度要比基体硬度高的多约50%—100%。
⑷刀具易磨损：由于高温合金中的各种强化相和加工硬化现象，在切削过程中给刀具造成了巨大的摩擦，发生磨料磨损。
在高温高压条件下，刀具材料与被加工材料之间的亲和作用而造成粘附，使切屑与刀具之间出现粘结现象，造成粘结磨损。
在切削高温合金时，刀具除出现一般的正常磨损外，还会出现边界磨损及沟纹磨损。
主要原因是加工过程中高温合金的加工硬化所造成。
3.刀具的选用根据前面的了解，高温合金的切削加工性的确很差，导致刀具的耐用度低。
因此，应当寻求各种提高刀具的耐用度的措施。
⑴从刀具材料的选择着手：切削高温合金的刀具，要具备有高温硬度，高的耐磨性，强度和冲击韧性，良好的导热性，抗粘性及抗氧化性。
难切削材料切削加工性论文
难切削材料的切削加工性研究【摘要】新材料的出现，使得传统的切削加工变得困难，切削加工性降低。
本文主要介绍了三种难切削材料的切削加工性的一些特点，并以此提出了提高难切削材料切削加工性的途径。
【关键词】切削加工性；钛合金；镍基高温合金；高强度钢一、钛合金的切削加工性钛合金是一种比强度和比刚度较高，在温度550℃以下耐腐蚀很高的材料。
它是应用很广泛的飞行器结构材料，也应用于造船、化工等行业。
钛合金从金属组织上可分为α相钛合金、β相钛合金、（α+β）相钛合金。
硬度及强度按α相、（α+β）相、β相的次序增加，而切削加工性按这个次序下降。
钛合金的切削加工性是较低对的，其原因如下：（1）钛合金导热性能低，切屑与前刀面的接触面积很小，致使切削温度很高，可为45钢切削温度的2倍。
（2）钛合金在600℃以上的温度时，与气体发生剧烈的化学作用。
（3）钛合金塑性较低，特别是和周围的气体发生化学变化后，硬度增高，剪切角增大，切屑与前角面的接触长度很小，使前刀面上应力很大，刀刃容易发生破损。
（4）钛合金的弹性模量低，弹性变形大，接近后刀面处工件表面的回弹量大，故已加工表面与后刀面的接触面积特别大，磨损也比较严重。
根据钛合金的性质和切削过程中的特点，切削时应该考虑的措施是：（1）尽可能使用硬质合金刀具，以提高生产率，应该选用与钛合金亲和力小，导热性能良好的强度高的细晶粒钨钴类硬质合金。
成型和复杂刀具可选用高温性能好的高速高。
（2）为增大切屑与前刀面的接触长度，以提高耐用度，应采用较小的前角。
后角应比切普通钢的大。
刀尖采用圆弧过渡刃，刀刃上避免有尖角出现。
（3）刀刃的粗糙度应尽可能小，以保证排屑流畅和避免崩刃。
（4）切削速度宜低，切削深度可以较大，进给量应适当。
进给量过大易引起刀刃的烧损；进给量过小将因刀刃在加工硬化层中工作而磨损过快。
（5）应进行充分冷却，慎用含氯的极压切削液。
在使用含氯的切削液时，使用后应将工件充分清洗，以防止应力腐蚀。
第12章 硬脆材料与难加工材料磨削
上两式分别预测了四面体压头时P与C的比例 关系及球面体压头时P与C的比例关系。 • 材料强度的降低通常是由中央 ／径向裂纹 和残余应力的扩展作用引起的。靠近接触 表面的残余压应力在次表面弹 ／塑性边界 突然跃迁为拉应力，达到0.1～0.5H （硬 度）。研究表明由压痕引起的残余应力将 使材料强度降低约30%。
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第12章 硬脆材料与难加工材料磨削
• 塑性磨削可以提高表面质量，但效率低，经济性差。一种提高塑性变形以获 得较高去除比的可能方法是提高砂轮速度。提高砂轮速度能降低切屑厚度， 从而降低每磨粒磨削力，增加塑性变形，减少强度损失。砂轮速度越高，每 粒法向磨削力，越降低。当然塑性变形的比例还与磨削温度有关。普遍认为 温度的增高会降低工件质量，然而当磨削热压氮化硅陶瓷的温度达到800。C 时，工件强度却有所提高。这是由于玻璃质状态使裂纹钝化的缘故。因此， 表面破裂比的降低和塑性的明显增加与磨削温度升高时产生的玻璃质状态有 关。使用移动热源理论，最大的磨削区温度增加值可计算如下：
•
c.塑性流动引起的材料去除——压痕断裂力学指出了在其之下不会出现横向断裂的临 界载荷力的存在。因此在临界载荷以下，塑性磨削方式是普遍存在的。塑性状态下的 磨削样件在强度上都有所提高，表面粗糙度值有所降低。使用装有超精密进给控制的 特殊平面磨床来系统地研究塑性状态下的磨削，得到与单颗磨粒上临界断裂载荷 相对应的临界切深bd可表示为：
•
除横向裂纹外，材料去除还与破碎有关。磨粒前端和其下面的材料破碎是表面圆周 应力和剪切应力分布引起的各种形式破坏的结果。关于陶瓷材料破碎的产生原因， 有的研究解释为破碎是由弹性张力超过临界值以前存在着分散的裂纹引起的。还有 的认为破碎是由运动压头下连续的裂纹分支引起的。这种模型成功地预测了玻璃的 单刃磨削的破碎深度，但对Si3N4 陶瓷磨削的破碎深度的预测值却偏大。这与纯弹性 应力场的假设有关。而实际上材料局部塑性变形对Si3N4的影响很大，则导致应力强 度和破碎深度的降低。
怎样算是难加工零件,遇到怎么办
经常听到做机加工的人说某个零件难加工，那么到底什么样的零件才算难加工呢？今天为您全面总结一下，难加工零件的种种特征，以及在加工难加工零件时，需要注意哪些问题。
难加工零件的特征：首先在于零件材料。
难加工材料普遍具有“四高”，即高硬度、高强度、高韧性和高脆性的特点，另外，还有的工件导热性低，有微观的硬质点或硬夹杂物，化学性质活泼。
这些特性会导致切削过程中的切削力变大、切削热增加、切屑不易控制、刀具耐用度下降，从而影响加工的表面质量，降低加工效率和加工质量。
其次是零件外形。
外形越复杂的零件越难加工，像是具有不规则外形的异形件、壁厚度不一致的箱体类零件、半封闭腔体零件，都无法再普通机床上加工，必须使用数控设备才能够加工出来。
还有加工精度和加工误差的要求。
加工精度和加工误差都是评价加工表面几何参数的术语。
加工精度越高误差也就越低，反之亦然。
有些工件对加工精度有着极高的要求，加工误差必须控制在很小的范围内，这类工件加工起来难度是比较大的。
加工难加工零件的注意问题：遇到难加工零件，有以下几个问题需要注意：首先是工艺编制。
在工艺编制的过程中，要根据零件的实际情况设定合理的加工顺序，并选择合适的加工工具，这样有助于加工更加便捷、快速、高效的完成。
如果工艺编制不合理，就会严重影响到加工的效率和质量。
其次是刀具的选择。
选择了适合的刀具可以使加工顺利地进行，尤其对于难加工零件，正确选择刀具就显得更加重要。
选择刀具应该充分考虑机床的加工能力、工件材料的性能、加工工序、切削用量以及其他相关因素。
例如在粗加工时，由于需要快速切除大量材料，应选择足够大且拥有足够切削能力的刀具；在精加工时，为了保证零件外形结构的精度，应选择较小的刀具；在切削低硬度材料的时候，可以使用高速钢刀具，而当零件材料硬度很高时，就必须选择硬质合金刀具。
接下来是零件的装卡。
正确装卡可以保证零件在切削过程中，在切削力的作用下不会发生位移，始终保持正确的位置。
难加工材料
进给速度 vf
进给量f 或 进给速度vf 切削速度v 背吃刀量ap
切削用量三要素
在切削加工过程中，需要针对不同的工件材料、 刀具材料和其它技术经济要求来选定适宜的切削 速度vc 、进给量f 或进给速度vf ，还要选定适宜的 背吃刀量ap值和切削宽度ae值。
切削用量选择
选择顺序
背吃刀量ap 进给量fz 切削速度vc
工欲善其事，必先利其器
切削加工是现代机械 制造工业中最基本的 加工方法。 切削加工质量的好坏， 效率的高低，直接决定 产品的质量、性能 和生产成本。
要高质量、高效率 地进行切削加工， 就要求有高质量、高 性能的生产工具，包括 切削机床、切削刀具、 夹具和量具等。
切削刀具 的作用
刀具是直接对零件 进行加工的，刀具 的性能和质量的优 劣，直接影响加工效率、 加工精度和表面质量。
常见难加工材料及特点
•（2）宏观高硬度材料：如淬火钢、硬质合 金、陶瓷、冷硬铸铁、合金铸铁、喷涂材料 （镍基、钴基）等。
•特点是硬度高。切削这类材料时，由于切削 力大，切削温度高，刀具主要是磨料磨损和 崩刃。
常见难加工材料及特点
•（3）加工时硬化倾向严重的材料，如不锈 钢、高锰钢、耐热钢、高温合金等。 •这类材料的塑性高、韧性好、强度高，强化 系数高。切削加工时的切削表面和已加工表 面硬化现象严重。由于这类材料的强度高， 导热系数低，切削温度高，切削力大，刀具 主要承受磨料磨损、粘结磨损和热烈磨损。
螺纹铣刀和倒角刀
主运动、进给运动与合成切削运动
在切削加工过程中的运动单元分为主运动和进给 运动两种。 两个运动向量之和，称为合成切削运动。 例：在车床上，工件回转运动是主运动。 在钻床和铣床上，刀具的回转运动是主运动。
机械行业难加工材料与结构的加工技术
机械行业难加工材料与结构的加工技术在机械行业中，难加工材料和结构的加工技术是一个非常重要的领域。
难加工材料通常指那些具有较高硬度、强度和耐磨性的材料，如高温合金、陶瓷材料、硬质合金等。
而难加工结构则是指那些拥有复杂形状、几何结构困难、精度要求高的工件。
为了克服这些困难，机械行业开发了一系列的加工技术。
一种常见的难加工材料加工技术是电火花加工。
电火花加工利用电弧放电的高温高能量特性，在工件表面形成微小的坑洞或沟槽，进而去除材料。
这种加工技术适用于高硬度的材料，如陶瓷和硬质合金。
然而，由于在加工过程中材料的熔化和再凝固，导致工件表面粗糙度较高，因此通常需要进行后续的研磨和抛光。
另一种难加工材料加工技术是超声波加工。
超声波加工利用高频声波产生的波动能量，对工件表面施加正交力，从而去除材料。
这种加工技术适用于高韧性和高强度的材料，如钛合金和不锈钢。
超声波加工具有高效、精确、不产生热影响等优点，因此在航空航天和医疗器械等领域得到广泛应用。
此外，对于难加工结构的加工技术，激光加工是一种常用的方法。
激光加工利用高能量激光束对工件表面进行加热和熔化，然后通过气体喷吹或机械力去除熔化的材料。
激光加工可以实现对复杂形状的加工，并具有高精度和无接触的特点。
然而，由于激光加工过程中会产生大量的热，因此需要对工件进行冷却，以防止过热造成的变形和损伤。
总之，难加工材料和结构的加工技术对于机械行业具有重要的意义。
通过电火花加工、超声波加工和激光加工等方法，可以克服难加工材料和结构带来的困难，实现高效、精确和符合工程要求的加工目标。
难加工材料和结构的加工技术是机械行业中的一个重要领域，因为这些材料和结构在很多行业中都有广泛的应用，包括航空航天、汽车制造、能源等。
这些材料和结构具有较高的硬度、强度和耐磨性，对于传统的加工方法来说，加工难度较大。
为了克服这些困难，机械行业发展了一系列的加工技术。
首先，电火花加工是一种常用的加工技术，适用于难加工材料的加工。
难加工材料细长薄板件的加工
难加工材料细长薄板件的加工周文【摘要】针对难加工材料细长薄板零件的加工特点,设计了这类零件加工的刨削加工工艺方案,探讨了刨削加工方法在细长薄板零件加工中的应用.【期刊名称】《南通纺织职业技术学院学报》【年(卷),期】2014(014)004【总页数】3页(P12-13,21)【关键词】薄板零件;刨削加工;工艺方案【作者】周文【作者单位】江苏工程职业技术学院,南通226007【正文语种】中文【中图分类】TH162板类零件是机械加工中常见的零件之一，这类零件常用的加工方法是采用铣削加工，但对于长度尺寸远大于宽度尺寸的细长薄板而言，在铣床上加工会受到限制，甚至变得不可能。
如图1所示零件，其材料为40 Cr，是不锈钢材料，属于难加工材料，零件厚度为50 mm，相对长度而言属于薄板零件，由于角度的存在，在铣床上加工十分困难，如何选择适当的加工方法就成了提高加工效率和保证加工精度的关键。
图1所示的薄板零件的厚度、宽度尺寸和上平面的形状与位置精度及表面粗糙度要求比较高，而长度尺寸精度要求不高。
该零件的主要技术要求为：①零件上底面的平面度0.050 mm，对下底面的平行度0.20 mm；②上、下底面的尺寸公差为0.020 mm；③左、右两侧面的尺寸公差为0.020 mm。
根据零件宽度、厚度尺寸以及长度尺寸，该零件属于典型的细长薄板件，其在加工过程中具有如下特点[1]：①由于材料含有合金元素Cr，其塑性、韧性较大，切削过程中易于形成积屑瘤，精加工时会影响工件加工的尺寸精度与表面粗糙度；②切削力大，加工硬化严重；③热导率低，工件热变形大。
由此可见，该零件在加工过程中的难点和关键是如何防止在加工中出现因设备、刀具以及切削参数等方面考虑不周而出现零件加工不合格现象。
根据零件图，零件所有表面均需要加工，部分表面为斜面，因而不能或很难采用铣削加工，需选择其他工艺方案。
零件比较薄，狭长，加工过程容易变形，可选择在龙门刨床上加工。
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摘要：阐述了难加工材料的特点，重点介绍了对难加工材料进行车削加工时应采取的措施，列举了几种不同材料车削时应选取的参数。
引言
在压缩机的生产过程中，经常会接触到一些难加工的材料，如制造压缩机叶轮的材
料有一种含有Cr、Ni、Mo等合金元素的高强度结构钢，这种钢材一经调质处理达
到一定的硬度时，很难车削。
钦合金叶轮因为钦合金元素的存在给车削带来诸多麻
烦，大型硬齿面齿轮，渗碳淬火的过程会造成一些需要加工的表面过硬而难以车削
加工;还有一些运输机械常用紫铜等纯金属制造的套类零件也给车削带来相当大的
麻烦。
为了解决这些难加工材料的车削加工问题，需要对难加工材料的特性有足够
的了解，然后采取有针对性的措施才能予以解决。
1 难加工材料的加工特点
1.何谓难加工材料
所谓难加工材料，主要是指切削加工性能差的材料。
金属材料切削加工性的好坏，
主要是从切削时的刀具耐用度、已加工表面的质量及切屑形成和排除的难易程度3
个方面来衡量。
只要上述这3个方面有一项明显的差，就可认为是难加工材料。
常
见的难加工材料有高强度钢、不锈钢、高温合金、钦合金、高锰钢和纯金属(如紫铜)
等。
2.难加工材料的切削特点
a.车削温度：在切削难加工材料时，切削温度一般都比较高，主要原因有以下
两方面。
i.导热系数低：难加工材料的导热系数一般都比较低(纯金属紫铜等除
外)，在切削时切削热不易传散，而且易集中在刀尖处。
ii.热强度高：如镍基合金等高温合金在500一800℃时抗拉强度达到最高值。
因此在车削这类合金时，车刀的车削速度不宜过高，一般不宜超过10m/min，否则刀具切人工件的切削阻力将会增大。
b.切削变形系数和加工硬化：难加工材料中的高温合金和不锈钢等，这些材料
的变形系数都比较大。
在较小的切削速度开始，变形系数就随着车削速度的增大而增大，在切削速度大约达到6m/min的情况下，切屑的变形系数将达到最大值。
由于车削过程中形成切屑时的塑性变形，金属产生硬化和强化，使切削阻力增大，刀具磨损加快，甚至产生崩刃。
如高温合金、高锰钢和奥氏体不锈钢奥氏体组织，其硬化的严重程度和深度都很大，要比4 5钢大好几倍。
难加工材料由于硬化程度严重，切屑的温度和硬度高，韧性好，以及切削温度高(强韧切屑)，如果这样的切屑流经前刀面，就容易产生粘结和熔焊等粘刀现象，粘刀不利于切屑的排除，使容屑糟堵塞，容易造成打刀。
粘刀还容易使刀具产生粘结磨损和崩刃。
另外，强韧的切屑呈锯齿形，容易损坏刀具刃口。
c.切削力：难加工材料一般强度较高，尤其是高温强度要比一般钢材大得多，
再加上塑性变形大和加工硬化程度严重，因此车削难加工材料的切削力一般都比车削普通碳钢时大得多。
d.磨损限度与耐用度：由于难加工材料的温度高、热强度高、塑性大、切削温
度高和加工硬化严重，有些材料还有较强的化学亲和力和粘刀现象，所以车刀的磨损速度也较快。
车削硬化现象严重的材料，车刀后刀面的磨损限度值不宜过大。
硬质合金车刀粗车时的磨损限度为0.9～1.0mm ，精车为0.4～0.6mm 。
难加工材料的刀具耐用度对于不锈钢而言为90～150min。
对高温合金和钦合金等材料来说，刀具的耐用度时间还要短。
车刀的耐用度与选择合理的车削速度和车刀材料及车刀类型都有一定的关系。
2 车削时应采取的措施
1.选择刀具材料
车削难加工材料，应根据材料的特性来选择合理的切削性能好的刀具材料。
如对于
高温状态下硬度较高的材料的车削应选择硬度和高温硬度均较好的含钻高速钢以及
钨钻类及钨钻钦类通用硬质合金。
对于钦合金材料及含钦不锈钢材料的车削应避开
对钨钻钦类硬质合金的使用。
2.选择合理的车刀几何参数
如对硬度低、塑性好的材料应采用较大的前角和后角;对于高温合金材料应采用较大
的刃倾角。
3.选用合适的切削液
用高速钢车削高温合金一般选用水溶性切削液；用硬质合金车刀车削时则应选用油
类极压切削液，如极压乳化液、硫化乳化油、氯化煤油等均可作为难加工材料的切
削液。
4.选择合理的车削用量
车削速度的选择主要受刀具耐用度的限制，而刀具耐用度又取决于刀具的磨损情况。
总的来说，由于难加工材料的切削抗力大、车削时温度易升高和热强度高等特点。
车削速度、进给量和走刀量等切削用量的值都应比车削普通钢材适当减小。
3 几种难加工材料的车削加工
1.高锰奥氏体钢的车削
高锰奥氏体钢的主要难加工特点：加工硬化程度严重、导热性差、切削温度高、冲
击韧性高和延伸率较大。
因此，切削这类材料应采用强度和韧性均较好的硬质合金。
刀具的前角一般较小(-5°～5°);后角应大些，一般为12°～18°;主偏角为45°～60°;
刃倾角一般在-5°左右。
为了降低硬化程度，刃口应磨得锋利些，车削速度一般在2
0m/min左右。
2.高强度钢的车削
车削高强度钢，由于切削力大，容易引起硬质合金刀齿的崩刃，一般多采用YT14、
YG6等牌号的硬质合金。
刀具的前角一般在-5°～20°;刃倾角为～10°左右为宜;主偏
角为45°～60°，车削速度为30～45m/min，并随工件材料硬度的提高，车削速度应
降低，最低车削速度在10m/min左右为宜;进给量在0.5～1mm/r为宜。
3.不锈钢的车削
由于不锈钢塑性好且加工硬化严重，车削时冲击和振动较严重，切屑不易卷曲和折
断。
因此，要求机床、夹具和刀具系统的刚性要好。
用硬质合金车刀，应采用YG
类通用性硬质合金。
硬质合金车刀的前角为5°～10°，前角上可磨出圆弧卷屑槽，
前角还可以适当加大，但刀刃上应留有0.05～0.20mm的刃带;后角应在5°一10°为
宜;还应该采用60°的主偏角和5°～10°的刃倾角。
采用硬质合金刀具的切削速度为1
00～150m/min，进给速度为30～100mm/min。
4.高温合金的车削
高温合金切削的主要特点：硬化严重、容易粘刀、导热性差和高温强度高。
因此应
该选择耐高温、高温硬度高和高温强度高的硬质合金刀具。
刀刃要锋利，后角要大
些并用正前角，并有一定的刃倾角，以利于切屑的排出。
车削速度不宜太高，一般
在20～50m/min，进给量在0.3～0.5mm/r为宜。
5.钛合金的车削
钛合金切削的主要特点：钛合金主要的化学成分是金属钛，在切削过程中与碳化钛
的亲和力强，易产生粘结，导热性差，其他特点与不锈钢比较接近。
应当选用钨钻
类硬质合金车刀车削，车刀前角要小，一般为0°～5°，后角为4°～10°，主偏角为
45°～75°，刀尖圆弧半径为0.5～1mm ，切削速度为15～55m/min，切削时应大量
使用切削液，最好是采用极压乳化液。
6.紫铜的车削
车削紫铜的车刀，其材料以高速钢为主，也可以采用钨钻类硬质合金。
紫铜塑性大、
切削变形大、易粘刀，因此车刀的刃口一定要锋利，前刀面最好为大圆弧卷屑槽，
前后刀面表面粗糙度精度要高，高速钢车刀前角要大，一般为20°～35°，后角为1
0°～25°，主偏角为45°～90°，副偏角也要大些，要用钨钻类硬质合金车刀前角应
略小些。
选用的切削速度应大，可在50～100m/min，若用硬质合金车刀，切削速
度可达200m/min，切削时可选用润滑性好的极压乳化液，充分冲注，以提高表面
粗糙度精度。