機(jī)械社區(qū)

[size=18.6667px]　　1.采用高性能新刀具新材料

[size=18.6667px]　　新型刀具(見(jiàn)圖1)的應(yīng)用有力地提高了難加工材料加工效率。新型高速切削鋼有各種超硬高速鋼、粉末高速鋼和涂層高速鋼，其切削性能比普通高速鋼大為提高。新型硬質(zhì)合金包括各種添加鉭、鈮等元素的WC基合金、細(xì)晶粒和超細(xì)晶粒的WC基合金、TiC基和Ti(C，N)基合金、涂層和稀土硬質(zhì)合金，還有熱壓復(fù)合陶瓷和超硬刀具材料CBN、金剛石等，可以分別用于切削各種難加工材料，但應(yīng)注意工件、刀具材料的合理匹配。

[size=18.6667px]　　2.采用非常規(guī)切削方法

[size=18.6667px]　　上述新型刀具材料在常規(guī)切削狀態(tài)下的性能尚不能滿(mǎn)足一些難加工材料的切削需要。例如，對(duì)于某些高硬度材料的加工，新型硬質(zhì)合金的硬度和耐磨性還顯不足，因此必須降低切削速度，由此造成加工效率不高。CBN和金剛石刀具硬度雖高，但強(qiáng)度不足，且金剛石不能加工黑色金屬，故只能在一定的切削條件下用于難加工材料的加工。對(duì)于以上狀況，可采用非常規(guī)的新切削方法。

[size=18.6667px]　　(1)加熱切削法

[size=18.6667px]　　加熱切削法一種是導(dǎo)電加熱切削，即在工件和刀具的回路中(工件必須是導(dǎo)電體)施加低電壓(約5 V)、大電流(約500 A)，使切削區(qū)產(chǎn)生熱量，從而使局部工件材料的力學(xué)性能、接觸和摩擦條件都發(fā)生變化。

[size=18.6667px]　　另一種是等離子體加熱切削，即用等離子弧對(duì)靠近刀尖的工件材料進(jìn)行加熱，使其硬度、強(qiáng)度降低，從而改善了切削條件。

[size=18.6667px]　　這2種方法的效果相近，均可較大幅度地降低切削力，消除積屑瘤，提高表面粗糙度技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和刀具耐用度。因此用這樣的方法進(jìn)行大切深、大進(jìn)給加工硬材料是有效的。沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)和北京理工大學(xué)曾用等離子體加熱切削法加工高錳鋼和高強(qiáng)度鋼，華南理工大學(xué)和安徽工學(xué)院曾用電熱切削加工高強(qiáng)度鋼，取得了系統(tǒng)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，并開(kāi)始在生產(chǎn)中應(yīng)用。此外，還有一種激光輔助切削法，如圖2所示。

[size=18.6667px]　　近年，國(guó)內(nèi)發(fā)明了“電熔爆”切削法。帶電的刀盤(pán)與被加工表面產(chǎn)生劇烈放電，將被加工表層快速熔化、爆離，從而切掉余量。此方法工件內(nèi)部材料不受熱的影響，效率高，對(duì)硬、軟、黏料均適用，既可用于粗加工，又可用于精加工。

[size=18.6667px]　　(2)低溫切削法

[size=18.6667px]　　低溫切削法用液氮(-180 ℃)或液體CO2(-76 ℃)為切削液，可降低切削區(qū)溫度，如圖3所示。據(jù)試驗(yàn)，使用該方法主切削力可降低20%，切削溫度可降低300 ℃以上，同時(shí)積屑瘤消失，提高了已加工表面質(zhì)量，刀具耐用度可提高2~3倍，在加工高強(qiáng)度鋼、耐磨鑄鐵、不銹鋼、鈦合金時(shí)均有效果。

[size=18.6667px]　　(3)振動(dòng)切削法

[size=18.6667px]　　振動(dòng)切削法是用不同形式的振動(dòng)發(fā)生器，使刀具發(fā)生強(qiáng)迫振動(dòng)。f >10 kHz者為高頻，f<200 Hz者為低頻。振動(dòng)切削可使刀屑間摩擦系數(shù)和切削力大幅度降低，變形系數(shù)及切削溫度下降，積屑瘤消失，加工硬化降低，故能提高已加工表面質(zhì)量。但對(duì)刀具耐用度有些不利，必須采用韌性強(qiáng)的刀具材料(如高速鋼、超細(xì)硬質(zhì)合金等)。國(guó)內(nèi)有10余所高等院校及研究所對(duì)振動(dòng)切削進(jìn)行過(guò)研究，被加工材料涉及鈦合金、淬硬鋼、不銹鋼、熱噴涂層、紫鋼、陶瓷及GFRP等，加工方法有車(chē)削、攻絲、鉆孔、鉸孔等，都取得了好的效果。若同時(shí)使用切削液，效果尤佳，如圖4所示。

[size=18.6667px]　　(4)真空切削法

[size=18.6667px]　　日本東洋大學(xué)對(duì)真空中切削進(jìn)行了研究，加工銅、鋁時(shí)，真空度對(duì)變形系數(shù)、切削力及已加工表面粗糙度無(wú)影響;而加工中碳鋼和鈦合金時(shí)，真空度越大，其變形系數(shù)及切削力加大，表面粗糙度較低。這是因?yàn)樵谡婵罩械缎冀缑娌荒墚a(chǎn)生有利于減小摩擦的氧化物。圖5為真空切削的零件。

[size=18.6667px]　　(5)惰性氣體保護(hù)切削法

[size=18.6667px]　　這是針對(duì)切削鈦合金這類(lèi)材料所采取的一種措施。南京航空學(xué)院曾在鈦合金的切削區(qū)噴射氬氣，使切削區(qū)材料與空氣隔離，因而不產(chǎn)生不利于加工的化合物，從而改善了鈦合金的加工性。這種方法對(duì)化學(xué)性質(zhì)活潑金屬的加工有一定效果。以此類(lèi)推，如果采用某些特殊成分的切削液，也會(huì)有效果。

[size=18.6667px]　　(6)絕緣切削法

[size=18.6667px]　　在切削過(guò)程中，如將工件、刀具連成回路，回路中有熱電流，則刀具磨損加劇;如將工件、刀具與機(jī)床絕緣，切斷電流，則刀具耐用度有所提高。西北工業(yè)大學(xué)用這種方法鉆削高溫合金K14，西安黃河機(jī)械廠(chǎng)用該法切削1Cr13、2Cr13鋼，均取得了一定效果。這種方法的機(jī)理雖未查明，但簡(jiǎn)單易行，有實(shí)用價(jià)值。

[size=18.6667px]　　(7)超高速切削法

[size=18.6667px]　　在常規(guī)切削下，提高切削速度將使刀具耐用度降低。有人提出，當(dāng)切削速度提高到一個(gè)臨界值，切削溫度就達(dá)到最高值，然后溫度將隨著速度繼續(xù)提高而降低，切削力也隨之下降，可獲得較高的表面質(zhì)量。這就是超高速切削的理論基礎(chǔ)。美國(guó)、德國(guó)、日本的學(xué)校和工廠(chǎng)在這方面有很多實(shí)踐，他們用硬質(zhì)合金、陶瓷刀具切削鋼、鑄鐵、鈦、鋁合金等材料。這種切削方法常受到設(shè)備條件限制而不能推廣，能否在難加工材料切削中發(fā)揮作用，尚有待探討。

[size=18.6667px]　　3.采用特種加工方法

[size=18.6667px]　　工程機(jī)械零件的加工，除了上述各種方法以外，相繼研究出一些與切削加工原理完全不同的加工方法，如豪克能加工、電火花加工、電解加工、超聲加工、激光加工、電子束加工、離子束加工等被稱(chēng)為特種加工方法。

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豪克能加工

[size=18.6667px]　　在特種加工方法中，工具與工件基本上不接觸，加工時(shí)無(wú)明顯的機(jī)械作用力，可加工脆性材料、精密細(xì)微零件、薄壁和弱剛性零件等。該方法利用電能、化學(xué)能、聲能、熱能去除被加工材料，瞬時(shí)能量密度很高，可加工任何高硬度材料。

[size=18.6667px]　　目前，電火花加工多用于加工模具和異形孔等;電解加工多用于加工特形表面和異形孔，可獲得更高的表面質(zhì)量;超聲加工可加工許多非金屬硬脆材料，尤其是加工異孔、切割等;激光加工主要用于各種金屬、非金屬材料的打孔與切割;電子束加工主要用于打微孔和切縫;離子束加工可對(duì)零件表面進(jìn)行超精密、超微量加工。