解決難加工材料加工問題的有效途徑
1、 刀（dāo）具的切削性能，不僅決（jué）定於刀具材料，還與刀具的結構及幾何形狀（zhuàng）有關。這是刀具（jù）材料是最重要的因素。研製和選用先進的刀具材料是解決難加工材料切削加工最有效（xiào）的手段之一。
2、除改進刀具以外，優化切削條件和采用新的切削方法也是解決（jué）難加工材料加工問題的（de）有效途徑。切削條件指機床設備、切削用量和切削液等。新切削方法是指非常規（guī）的切削加工方法，如加熱切削（xuē）、振動（dòng）切削等。
從使用新刀具材料和新切削方法兩個方麵，論述難加工材（cái）料（liào）切削技術的發展。
現代難（nán）加工（gōng）材（cái）料的種（zhǒng）類（lèi）
隨著航空航天工業、核（hé）工（gōng）業、兵（bīng）器工業、化學工（gōng）業、電子（zǐ）工業以及（jí）現代化機械工業的發展，對產品零部件材料的性能有著（zhe）各種各樣的高水平要求。有的在高溫、高應力狀態下工作，有的要耐腐蝕、耐磨損，有的要（yào）能絕緣，有的則需有高導電率。故現代新的工程材料形形色色，多種（zhǒng）多樣，不（bú）斷湧現，猶如雨後春筍。不僅使用一般的碳素結構鋼，而且使用了高強度鋼、超高強度合金結構鋼、高錳鋼和不鏽（xiù）鋼；不僅使用一般的灰鑄鐵、球墨鑄鐵和可鍛鑄鐵，而且使用了合金耐磨鑄（zhù）鐵和冷硬鑄鐵；不（bú）僅使用黑色金屬，而（ér）且使用了鈦（tài）合金、銅合金、鋁合金及（jí）其（qí）它有色金屬；不僅使（shǐ）用一般的鐵碳合金，而且使用了多元合金如高溫合金等；不僅使用以珠光體、鐵素體為主的（de）普通鋼材，而且使用了以索氏體、托氏體為主的中（zhōng）硬鋼和（hé）馬氏體淬硬（yìng）鋼；不僅使用冶煉方法（fǎ）製成的金屬材料，而且使用了粉（fěn）末冶金和熱噴塗等方法製成的金屬零件；不僅大（dà）量使（shǐ）用金屬材（cái）料，而且大量使用了各種非金屬材料，如石材、陶瓷、工程塑料、纖維和顆（kē）粒增強的複合材料等（děng）。
在上述各種新工程材料中，有不少是屬於難切（qiē）削的，即所謂“難加（jiā）工材料”。難加工的原因一般是以下幾個方麵：
① 高硬（yìng）度
② 高強度（dù）
③ 高塑性和高韌性（xìng）
④ 低塑性（xìng）和（hé）高脆性（xìng）
⑤ 低導熱性
⑥ 有微觀的（de）硬質點（diǎn）或（huò）硬夾雜物
⑦ 化學性質活潑。
新工程材料（liào）的這些特性一般都能使切削過（guò）程中的切削力加大，切削溫度升高，刀具耐用度下降（jiàng）；有時還將使已（yǐ）加工表麵質（zhì）量惡化，切屑難以控製；最終（zhōng）則使加（jiā）工效率和加工質量降（jiàng）低。
機械加工工作者的任務是針對難加工（gōng）材料的特點，對症下藥，提出措施，采用新的加工技術，保證所需的加工效率（lǜ）和加工（gōng）質量。
各種難加工材料的切削加工特點
1）高強度和（hé）超高強度鋼
調質（淬火，中溫回火（huǒ））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，稱為超高強度（dù）鋼。在這類鋼材中，凡含碳量在0.30%~0.50%之間，合金元素總量不超過（guò）6%的，為低合金高強度、超高強（qiáng）度鋼，在生產中用得最多。還（hái）有合金元素含（hán）量較（jiào）多的中合金、高合金高強度與超高強度鋼，它們的加工難（nán）度更（gèng）大。
高強度、超高強度鋼的金相（xiàng）組織一般為索氏體和托氏體。與（yǔ）普通碳素結構鋼相比，它們的硬度、強度較高（約比45鋼（gāng）高（gāo）出1倍或1倍（bèi）以上），衝擊值較大，導熱係數偏低，故切削力較大，切削溫（wēn）度（dù）較高。加工高強度、超高強度鋼時，可選用與加（jiā）工普通碳素鋼相同的刀具材料。根據粗加工、半精加工、精加工的要求，分別采用不同（tóng）牌（pái）號的YT類硬質合金，最好是添加鉭铌的牌號。高速精加（jiā）工（gōng）時，應（yīng）采用高TiC含量的YT類合金，也可采用YN類合金（金屬陶瓷）、塗層合金與Al2O3陶瓷。在工藝（yì）係統鋼性允許的情況下，前角和主偏角應較小，刀尖圓弧半（bàn）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（jīng）過水（shuǐ）韌處理，金相組（zǔ）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（bié）嚴重。硬化（huà）後可達HBW500。它（tā）的導熱係數很小（xiǎo），隻為45鋼的1/4。切削力比加工中碳鋼時增（zēng）大60%，切（qiē）削溫度（dù）很高。應選用硬度（dù）高（gāo）、有一定韌性、導熱係數較（jiào）大（dà）、高溫性能好的刀具材料。一般，粗加工時（shí）應選用YG類（lèi）和YW類（lèi）硬質合金；精加工（gōng）時（shí）可用YW或YT14合金，用Al2O3陶瓷刀具進（jìn）行高（gāo）速（sù）精加（jiā）工效果很好。宜（yí）采用較小的前角和主偏角，較（jiào）大的後角，切（qiē）削速度應較低，進（jìn）給量應較大。
3） 淬硬鋼和冷硬鑄（zhù）鐵
淬硬鋼的（de）組織為回（huí）火（huǒ）馬氏體，硬度可達（dá）HRC60以上。塑（sù）性和導熱係數均極低。冷硬鑄鐵的（de）特點是鑄鐵表麵經（jīng）激（jī）冷而發生“白口”（組織為滲碳體加珠光體），硬度亦達HRC52~HRC60，其它性能與淬（cuì）硬鋼相近（jìn）。宜采用YG類合金（YG類的彈性模量大於YT類合金）。用Al2O3或Si3N4基陶瓷刀具對（duì）淬硬鋼和冷硬（yìng）鑄鐵進行精加工、半精加工，效果比硬質合金好。刀具前角和主偏角應小，切削（xuē）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（tiě）素體、馬氏體不鏽鋼的切削加工並不太難。奧氏體（tǐ）不鏽鋼（如1Cr18Ni9Ti)加工難度較大，它的原始硬度、強度都不太高，但塑性、韌性很高，加工硬化嚴重，且有一定數量的硬（yìng）質（zhì）夾雜物（wù），導熱係數很小（為45鋼的1/3），切削（xuē）力較大（dà），切削溫度較高。高（gāo）溫（wēn）合（hé）金的加工難（nán）度更大，其原始硬度、強度偏高，導熱係數很小（為45鋼的（de）1/3~1/4），硬（yìng）夾雜物多，加工硬化嚴重，切削力大，切削溫度高（gāo）。高溫合金中含有許多高熔點合（hé）金元素，如Fe，Ti，Cr，Co，Ni，V，Mo，W等，它們與非金（jīn）屬元素N、C、B等結合成比重小、熔點高的高硬度化合（hé）物，還能形成有一定硬度和韌性的金屬間（jiān）化合物，這些都能加劇刀具的磨損。加工不鏽鋼和高溫合金都應采用YG類和（hé）YW類硬質合金，而不能用（yòng）含Ti的YT類（lèi）合金。采用適當的刀具前角，切削速度（dù）應較低，進給量應（yīng）較大。必要時（shí）也（yě）可采用高速鋼刀具。
5） 熱噴（pēn）塗材料
利用不同熱源，將合金粉末（Ni基、Fe基、Co基等）或陶瓷等材料加（jiā）熱（rè）至溶化狀態，並在較大壓力和噴射速度下噴塗到工（gōng）件表麵上，從而形成一層牢固的、耐高溫、耐磨損的保護層。熱噴塗材料（liào）的成分、性能及加工性都與高溫合金相似，硬度尤高，刀具材料及切削用量的選用原則亦與高溫合金相近。株洲廠的YC09硬質合金加工熱（rè）噴塗（tú）材料很有效。
6） 鈦合金
鈦合金的導熱係數極小（隻為（wéi）45鋼的1/6），化（huà）學性質活潑，易與大氣中氧、氮等化合而形成硬脆物質，刀屑接（jiē）觸界麵短，切削溫度高，彈性模量（liàng）小。隻能采用YG類硬質合金。刀具前角應（yīng）小，切削速度應低，進給量（liàng）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材料。石材都較硬，例如輝綠岩為HS80，大理石為HS50，花崗岩達HS100以（yǐ）上。它們都是抗壓強度高，抗彎強度低，材質（zhì）不如金屬材料均勻。出（chū）粉狀或粒（lì）狀碎屑。一般用YG類硬質合金加工，切割時（shí）常用金剛石鑲齒鋸片。
8） 工程塑料
工程（chéng）塑料的品種非常多，按其性質的不同可分為熱塑性塑料和熱固性塑料兩大類。前者有聚氯乙烯、聚丙烯、有（yǒu）機玻璃等，後者有膠木、玻璃鋼等。塑料的比重小，比強度高，耐磨損，抗腐蝕，不導電，具有良（liáng）好的（de）使用性能。它們的硬度、強度雖（suī）然不高，但導熱係數極小（xiǎo），隻為碳（tàn）鋼的1/175~1/450，加工時容易引起燒傷和熱變（biàn）形。彈性模量小，不易保證加工（gōng）尺寸（cùn）。刀具材料一般選（xuǎn）用YG類硬質合金或高速鋼。
9） 複合材料和纖維增強材料（liào）
複合材料可以由金屬、高（gāo）聚物和陶瓷三者中任意兩個人工合成。複合材料包括纖維增強（qiáng）材料和顆粒增強（qiáng）材料。纖維（wéi）增強的有碳纖維（wéi）（CFRP）、玻璃纖（xiān）維（wéi）（GFRP）和Kevlar纖維（KFRP）等。纖維增強材料的（de）彈性模量和（hé）導熱係數都很小，已加工（gōng）表麵易發生回彈、撕（sī）裂，產生毛刺；纖維對刀具切削力有一定擦傷作用。故表麵質量不易保證，刀具耐用度亦受影（yǐng）響。切（qiē）削力和表麵粗（cū）糙度常因（yīn）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（zēng）強複合材料的基體（如鋁合金）雖較軟，但顆（kē）粒（如SiC）很硬，對刀具切（qiē）削力有衝擊和刮傷，故刀具受損傷很大。一（yī）般，高速鋼、硬質合金（jīn）和陶瓷刀（dāo）具切削顆粒增強複（fù）合材料均不能勝任；建議用CBN或金剛石刀具，但應采取增強刀具切削力的措施。
新的難加工工程材料不僅（jǐn）是以上所提到的，還有其它的類型（xíng），如（rú）純金屬（純鐵（tiě）、純銅、純鎳（niè））、高比重（chóng）合金以及陶瓷等（děng）等，它們的加工性也各（gè）有特色，此處不一一介紹。
