难加工材料加工技术

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1、针对难加工材料和加工方法的总结　　难加工材料的种类很多，从金属到非金属范围很广。从切削加工角度，初步可分为如下几类：1.高强韧类难加工材料这类材料主要包括超高强度钢、钛合金、高温合金等，其特点主要包括塑性高、韧性好、强度高、强化系数高、导热系数低。在切削加工中，由于高强韧类难加工材料的强度高，切削时的切削力大，不但刀具易磨损，而且切屑不易处理。同时，这类材料的导热系数很低，造成切削过程中切削温度高，刀具易产生磨料磨损、粘结磨损、扩散磨损和氧化磨损。此外，切削加工时的切削表面和已加工表面硬化现象严重。对钛、镍、钴及其他合金，这类材料化学活性大、亲和性强，切削加工时

2、易黏结在刀具上，与刀具材料产生化学、物理作用，元素相互扩散。钛合金广泛应用到汽车、化工、体育、医学、建筑、矿山、航空航天和军事装备中。超高强度钢广泛应用到火箭发动机壳体、飞机起落架、防弹钢板等性能有特殊要求的领域，而且其使用范围正在不断地扩大到建筑、机械制造、车辆和其它军用及民用装备。高温合金广泛应用到航空航天、工业燃气轮机、汽车、化工设备、船舶、原子能等。2.高硬脆类难加工材料这类材料主要包括光学玻璃、硅片、陶瓷等。特点主要在于硬度高、脆性大，其加工机制与高强韧类金属材料有显著差别。这些材料由于耐磨性很好，切削时起磨料作用，故刀具主要承受磨料磨损，高速切削时也

3、同时伴随着物理、化学磨损。此外，被加工表面易产生裂纹以及边缘破损.这些缺陷将显著降低零件的强度及使用寿命。主要应用于主要应用于照相器材、仪器仪表、光学仪器、医疗仪器，教学仪器、幻灯机、投影仪、紫外分析仪、金融机具、机场灯具，军工，科研院校、公安等。硅片到应用计算机领域、和太阳能等。陶瓷广泛应用到电子、信息、航天、能源、军事和生物医学等领域。3.兼具高强韧和高硬脆类难加工材料这类材料主要包括金属基复合材料、陶瓷基复合材料等。其特点主要包括具有高比强度、比模量，良好的导热性、导电性、耐磨性、高温性能，低的线膨胀系数，高的尺寸稳定性等。在复合材料的高效机械加工中会出现

4、一些常规材料所没有的问题，如增强相硬且脆(或坚韧)，使刀具磨损大；某些基体材料韧且不导热，加工时产生的热量不易散发，钻刀具；层压复合材料在加工时极易分层等。根据这些特点，加工时应采取相应的措施，如选择合适的刀具和合理的加工余量，制定专门的加工工艺，采取适当的加工润滑和冷却措施。并设计专用的加工夹具以保证加工质量。对以上难加工材料还是主要用机械加工来实现，下面详细介绍加工方法，实现难加工材料的有效加工，1.关键在于优选刀具材料：高性能高速钢、新型硬质合金、涂层刀具、陶瓷刀具、CBN刀具和金刚石刀具；2.选择合适的刀具几何参数；3.采用适当的冷却润滑条件；4.采用优

5、化的加工参数。高速钢Highspeedsteel：高速钢可以锻造，淬火前可以切削加工，强度高，所以广泛用于齿轮刀具、螺纹刀具、拉刀等复杂刀具。高性能高速钢：增加V、Co、Al、稀土等元素，提高高速钢的性能。高速钢M42：是当前航空航天生产中应用较广泛的高性能高速钢，Al高速钢501：在加工高强度钢等难加工材料时也具有良好的性能。粉末冶金高速钢：粉末冶金高速钢无碳化物偏析，晶粒粉细小均匀，杂质含量少，抗弯强度比冶炼高速钢提高2倍以上，在600℃时的高温硬度高出2～3HRC，刀具寿命提高0.5～2倍。进口牌号ASP2060、ASP2080，国产牌号M42-P硬质合金

6、Cementedcarbide：当前硬质合金刀具材料的进展主要体现在以下几个方面涂层技术：涂层技术分为化学气相涂层（CVD）和物理气相涂层（PVD）。涂层材料：传统：C、N或O的二元化合物，如TiC、TiN、Al2O3等。新型多元化合物：TiCN、TiAlN、TiCrN、AlCrN、TiAlSiN氮化碳（CNx）、氮化物等，软涂层刀具：MoS2、WS2。涂层结构：多层沉积、复合涂层、纳米涂层，涂层数达2000层，每层厚度为2.5nm。细化晶粒：减小晶粒尺寸可以提高硬质合金的硬度、耐磨性、韧性。普通硬质合金的晶粒尺寸约10微米以下，细晶粒<1微米、超细晶粒<0.5

7、微米。梯度材质：采用梯度材质可以兼顾硬质合金的硬度和韧性。梯度结构硬质合金具有特殊的结构或成分梯度变化，对不同的部位赋予不同的性能，使整体制品获得优异的综合机械性能。陶瓷刀具Ceramic高速钢与硬质合金的主要成分钨、钴资源在全球范围内日趋枯竭，陶瓷刀具材料使用的主要成分铝、硅、氧、氮等在地壳中含量丰富；分类：氧化铝基陶瓷、氮化硅基陶瓷、氧化铝氮化硅复合陶瓷（Sialon）和晶须增韧陶瓷。优点：很高的硬度和耐磨性，硬度达93～95HRA，适于加工50～65HRC的高硬度材料；高温性能好，在1200℃的高温下仍能进行切削；与金属的亲和力小，具有良好的抗粘结性能；化

8、学稳定性好，扩散磨损小，