解決難加工材料加工問（wèn）題的有效途徑
1、 刀具的切削性能，不僅決定於刀具材料，還與刀具的結構及幾何形（xíng）狀有關。這（zhè）是刀具材料是最重要的因素。研製和選用先進的刀具材（cái）料是解決難加工材料（liào）切削加（jiā）工最有效的手段之一。
2、除改進刀具以外，優化切削條件和采用（yòng）新（xīn）的切削方法也是解決難加工材料加工（gōng）問（wèn）題的有效（xiào）途徑。切（qiē）削條件指機床設備、切削用量和切削液等。新切削方法是（shì）指非常規的切削加工方（fāng）法，如加熱（rè）切削、振動切削等。
從使用（yòng）新刀具材料和新切削方法（fǎ）兩個方麵，論（lùn）述難加工（gōng）材料切削技術的發展。
現代（dài）難加工材料的種類
隨著航空航天工業、核（hé）工業、兵器（qì）工業、化學（xué）工業、電子工業以及現代化機械工（gōng）業的發展，對產品零部件材料的性能有著各種各樣的（de）高水平要求。有的在高溫、高應力狀態下（xià）工作，有的要耐腐蝕、耐磨損，有的要能絕緣，有的則需（xū）有高（gāo）導電率。故現代新的工（gōng）程材（cái）料形形色色，多種多樣，不斷湧現，猶如雨後春筍。不僅使用一般的碳素結構鋼，而且使用了高強度（dù）鋼、超高強度合金結構鋼、高錳鋼和不鏽鋼；不僅使用一般的灰鑄鐵、球墨（mò）鑄鐵和可鍛鑄鐵，而且使（shǐ）用了（le）合金（jīn）耐磨鑄鐵和冷硬鑄鐵；不僅使用黑色金屬，而且使用了（le）鈦合金、銅合金、鋁合金及其（qí）它有色金屬；不僅使用一（yī）般的鐵碳合金，而且使用了多元合金（jīn）如高溫（wēn）合金等；不（bú）僅使用以珠光體、鐵素體為主的普（pǔ）通鋼材（cái），而且使用了以（yǐ）索氏體、托氏（shì）體為主的中硬鋼和馬氏體淬硬鋼；不僅使用冶煉方法（fǎ）製成的金屬材料，而且使用了粉末（mò）冶金和熱噴塗等（děng）方法製成的金屬零件（jiàn）；不僅大量使用金屬材料，而且大量使用了各種非金屬（shǔ）材料，如石材、陶瓷、工程塑料、纖維和顆粒增強的複合（hé）材料等。
在上述各種新工（gōng）程材料中，有不少是屬於難切削的，即所（suǒ）謂“難加工材料”。難加工的原因一般是以（yǐ）下幾個方麵：
① 高硬度
② 高強度
③ 高塑性和高韌性
④ 低塑性和高脆性
⑤ 低導熱性
⑥ 有微觀的硬質點或硬夾雜物
⑦ 化學性質（zhì）活潑。
新工（gōng）程材料的這些特性一般都能使切削過程中的切削力加大（dà），切削溫度升高，刀具耐用度下降；有時還將使（shǐ）已加工表（biǎo）麵質量惡化，切屑難以控製；最終則使加（jiā）工效率和加工質量降低。
機械加工工作者的任務（wù）是針對難加工材料的特點，對症下藥，提出措施（shī），采用新的加工技術，保證所需的加工效率和加工（gōng）質量。
各種難加工材（cái）料（liào）的切削加（jiā）工特點（diǎn）
1）高強度和超高強（qiáng）度鋼
調（diào）質（淬火（huǒ），中（zhōng）溫回火）後σs>1 000 MPa或σb>1 100 MPa的結構鋼，稱為高強度鋼。調質後σs>1 200 MPa或σb>1 500 MPa的結構鋼，稱為（wéi）超高（gāo）強（qiáng）度鋼（gāng）。在這類鋼材中，凡含碳量在0.30%~0.50%之間，合金元（yuán）素（sù）總量不超過6%的，為低合金高強度（dù）、超（chāo）高強度（dù）鋼（gāng），在生產中用得最多（duō）。還有合金（jīn）元素（sù）含量較多的中合金、高合（hé）金高強度（dù）與超（chāo）高強度鋼，它們的加工難度更大（dà）。
高（gāo）強度、超高強度鋼的金相組織一般為索氏體和托氏體。與普通碳素結構鋼相比，它們（men）的硬度、強度較高（約比45鋼高出1倍或1倍以上），衝擊值較大，導（dǎo）熱係數偏低，故切削力較大，切削溫度較高。加工高強（qiáng）度、超高強度鋼時，可選用與加工普通碳素鋼相同的刀具材料。根據粗加工（gōng）、半精加工、精加工的要求，分別采用不同（tóng）牌（pái）號的YT類硬（yìng）質合金（jīn），最好是添加鉭（tǎn）铌的牌號。高速精加工時，應采用高TiC含量的（de）YT類合金，也可（kě）采用YN類合金（金屬陶瓷）、塗層合金與Al2O3陶瓷。在工藝係統鋼性允許的情況（kuàng）下，前角和主偏角應較小，刀尖圓弧半徑應較大。必須采用低於加工中碳正火鋼的切削用量，尤其是切削速度。
2） 高錳鋼
高錳鋼的典型牌號有Mn13，40Mn18Cr3，50Mn18Cr4等。經過水韌處理，金相組織為均勻的奧氏體。它的原始硬度雖不甚高，但其塑性和韌性特別高，加工硬化特別嚴重。硬化後可達HBW500。它的導熱係數很小，隻為45鋼的（de）1/4。切削力比（bǐ）加工（gōng）中碳鋼時（shí）增大60%，切削（xuē）溫（wēn）度很高。應選用硬（yìng）度高、有一（yī）定韌性、導熱係數較大、高溫性能好的刀具材料。一般，粗加工時應選用YG類和YW類硬質（zhì）合金；精加（jiā）工時可用YW或YT14合金，用Al2O3陶瓷刀具進行高（gāo）速精加工效果很好。宜采用較小的前（qián）角（jiǎo）和主偏角（jiǎo），較大的後角，切削速度應較低，進給量應較大。
3） 淬硬鋼和冷硬鑄鐵
淬硬鋼的組織為回火馬氏體，硬度可達HRC60以（yǐ）上。塑（sù）性和導熱係數均極低。冷硬（yìng）鑄鐵的特點是鑄鐵表麵經激冷而發生“白口”（組織（zhī）為滲碳體加珠光體），硬度亦達HRC52~HRC60，其它性能與淬硬鋼相近。宜采用YG類合金（YG類的彈性模量大於YT類合金）。用Al2O3或Si3N4基陶瓷刀（dāo）具對淬硬鋼和（hé）冷硬鑄鐵進行精（jīng）加（jiā）工、半精加工，效果比硬質合金好（hǎo）。刀具前（qián）角和主偏角應小，切削速度應低（dī）。半精加工和精加工時可用CBN刀具。
4） 不鏽鋼和高溫合金
鐵素體、馬氏體不鏽鋼的切削加（jiā）工並不太難。奧氏體不鏽鋼（如1Cr18Ni9Ti)加工難度較（jiào）大，它的原始硬度、強度都不太高，但塑性、韌性很高，加工硬化嚴（yán）重，且有一定數（shù）量的硬質夾雜（zá）物，導熱係數很小（為45鋼的（de）1/3），切削力較大，切削（xuē）溫度較高。高溫合金（jīn）的加工難度更（gèng）大（dà），其原始硬（yìng）度、強度偏高，導熱係數很小（為45鋼（gāng）的1/3~1/4），硬夾雜物多，加工硬化嚴重，切削（xuē）力大，切削溫度高。高溫（wēn）合金（jīn）中含有（yǒu）許多高熔點合金元素，如Fe，Ti，Cr，Co，Ni，V，Mo，W等，它們與非金屬元素N、C、B等結合（hé）成比（bǐ）重（chóng）小、熔點高的高硬度化合物，還能形成有（yǒu）一定硬度（dù）和韌性的金屬間化合物，這些都能加劇刀具（jù）的磨（mó）損（sǔn）。加工（gōng）不鏽鋼和高溫合（hé）金（jīn）都應采用YG類和YW類硬（yìng）質合（hé）金（jīn），而不能用含Ti的YT類合金。采用適當的刀具前角（jiǎo），切削速度應較低，進給量應較大（dà）。必要時也可采（cǎi）用高速鋼刀具。
5） 熱（rè）噴塗材料
利用不同熱源，將合金粉末（Ni基、Fe基、Co基等（děng））或陶瓷等材料加熱至溶化狀態，並在較大壓力和噴射速（sù）度下噴塗到工件表麵上，從而形成一層牢固的（de）、耐高溫、耐（nài）磨損的保護層。熱噴塗材料的成分、性能及加工性都與高溫合金相似，硬度尤高，刀具材（cái）料及切削用（yòng）量的選用原則亦與高（gāo）溫合金相近。株洲廠的（de）YC09硬質合金加工熱噴塗材料很有效。
6） 鈦合金（jīn）
鈦合金的導熱係數極小（隻為45鋼的1/6），化學性（xìng）質活潑，易（yì）與大氣中氧、氮等化合而形成硬脆物質，刀屑接觸（chù）界麵短，切削（xuē）溫度高，彈性模量小。隻能采用（yòng）YG類硬（yìng）質合金。刀具前角應小，切削速度應低，進給量應較大。必要時也可采用高速鋼刀具。
7） 石材
石材不僅是建築材料，而且越來越多地用作機械工程（chéng）材料。石材都（dōu）較硬，例如輝綠岩為HS80，大理石為（wéi）HS50，花（huā）崗岩達（dá）HS100以上。它們都（dōu）是抗壓強度高（gāo），抗彎強度低，材質不如金屬材（cái）料均勻。出粉狀或粒狀（zhuàng）碎屑。一般用YG類硬質合金加工，切割時常用金（jīn）剛石鑲（xiāng）齒鋸片（piàn）。
8） 工（gōng）程塑料（liào）
工（gōng）程塑料（liào）的品（pǐn）種非常（cháng）多，按其性質（zhì）的不同可分為熱塑（sù）性塑料和（hé）熱固性（xìng）塑料兩（liǎng）大類。前者有聚氯乙烯、聚丙（bǐng）烯、有機玻璃等，後者有膠木、玻璃（lí）鋼等。塑料的比重小，比強度高（gāo），耐磨損，抗腐蝕，不導電，具有良好的使用性能。它們的（de）硬（yìng）度（dù）、強度雖然不高，但導熱係數（shù）極（jí）小，隻為碳鋼的1/175~1/450，加工時容易引起燒（shāo）傷（shāng）和熱變形。彈性（xìng）模量小，不易保證加工尺寸。刀具材料一般選用YG類硬質合金或（huò）高速鋼（gāng）。
9） 複合材料和纖維增強材料
複合材料可以由金屬、高聚物和（hé）陶瓷三者中（zhōng）任（rèn）意兩個人工合成。複合材料包括纖維增強材料和顆粒增強材料。纖維增強的有碳纖維（CFRP）、玻璃纖維（GFRP）和Kevlar纖維（KFRP）等。纖維增強材料的彈性模量和導（dǎo）熱係數都很小，已（yǐ）加工表麵易發生回彈（dàn）、撕裂，產生毛刺；纖維對刀具切削力（lì）有一定擦傷作（zuò）用。故（gù）表麵質量不易保證，刀（dāo）具（jù）耐用度亦（yì）受影響。切削力和表麵粗糙度常因切削方向不同而變化。刀具材料宜選用YG類硬質合金或高速鋼。顆粒增強複合材料的基體（如鋁合金）雖較軟，但顆粒（如SiC）很硬，對刀（dāo）具切削力有衝擊和刮傷，故刀具受損（sǔn）傷很（hěn）大。一般，高速鋼、硬（yìng）質合金和陶瓷刀具切削顆粒增強複合材料均不能勝任；建議用CBN或金剛（gāng）石刀具，但應采取增強刀具切削力的（de）措施（shī）。
新的難加工工程材料不（bú）僅是以上所提到的，還有其它的類型，如純金屬（純鐵、純銅、純鎳）、高比重合金（jīn）以及陶瓷等等，它（tā）們的加工性（xìng）也各有特色，此處不一一介紹。
