4.3 工件材料对切削切削性能的影响 41

4.3.1 工件材料对切削温度的影响 41

4.3.2  工件材料对切削力的影响 46

结  论 48

致  谢 49

参考文献 50

附1：仿真结果分析报告一份

附2：英文翻译一份

附3：夹具装配图一份    

第一章  绪论

1.1 研究背景

难加工材料是高强度、高硬度的材料，它们的切削加工性很差，切削时刀具寿命缩短、卷屑和断屑困难、加工表面质量差。常用的难加工材料有不锈钢、钛合金、高温合金、高强度钢等。难加工材料拥有超高强度、高硬度、高韧性、耐高温、抗辐照、耐腐蚀、抗疲劳等特点【1】。随着科学技术特别是空间技术、海洋技术、先进制造技术、石油化工以及核电技术的发展，急需上述这些合金材料做工件或刀具的材料。也就是说，难加工材料大有用武之地。

涂层刀具是在强度和韧性较好的硬质合金或高速钢（HSS）基体表面上，利用气相沉积方法涂覆一薄层或多层、甚至多达千层以上耐磨性好的难熔金属或非金属化合物，如TiC、TiN、TiCN、TiAlN、Al2O3、等材料。涂层作为一个化学屏障和热屏障，减少了刀具与工件间的扩散和化学反应，从而减少了月牙洼磨损。涂层刀具具有表面硬度高、耐磨性好、化学性能稳定、耐热耐氧化、摩擦系数小和热导率低等特性，切削时可比未涂层刀具提高使用寿命3-5倍以上，提高切削速度20%-70%，提高加工精度0.5-1级，降低刀具消耗费用20%-50%。因此，涂层刀具已成为现代切削刀具的标志【2】。

近十年来，随着高强度钢、高温合金、钛合金、不锈钢等难加工材料应用的增加，现代刀具已不局限于目前广泛使用的高速钢刀具和硬质合金刀具，涂层刀具渐渐成为今后的发展趋向【3】。本文讨论分析了各种难加工材料采用不同涂层刀具切削的切削性能的比较分析。

1.2 难加工金属的分类和发展

1.2.1 难加工材料的分类

常用难加工材料有五大类，即高温合金（包括铁基、镍基和钴基三大类）、钛合金、不锈钢（如奥氏体不锈钢、马氏体不锈钢、沉淀硬化型不锈钢）、超高强度钢、以及高温结构陶瓷材料等。

1.2.2 难加工材料的发展

随着科学技术特别是空间技术、海洋技术、先进制造技术、石油化工以及核电技术的发展，急需上述诸类难加工材料。

同时，随着材料科学的发展，可用高新技术改造传统的难加工材料的切削加工性，在21世纪，人们在钢中加入某一种或多种元素，使难加工材料具有易切削性能已有先例【1】。例如在奥氏体不锈钢行列中出现了Y1Cr18Ni9Se 的新钢种,源^自#优尔*文·论~文]网[www.youerw.com，此钢就是易切削钢，而且容易断屑，深受用户欢迎。此外，随着新型刀具材料的出现，难加工材料将会向新型刀具投降。例如，清华大学通过硬质颗粒弥散，提高Si3N4基和Ti（CN）基陶瓷的硬度和切削能力的方法，研制成功的新型陶瓷刀具，可以用于超高速切削，可以加工传统刀具难以加工或根本加工不动的超硬材料，解决了一系列难加工材料的加工问题。如此等等，无疑将会使难加工材料市场前景看好。

1.2.3 难加工材料的研究

随着航空航天工业、核工业、兵器工业、化学工业、电子工业以及现代化机械工业的发展，对产品零部件材料的性能有着各种各样的高水平要求。有的在高温、高应力状态下工作，有的要耐腐蚀、耐磨损，有的要能绝缘，有的则需有高导电率。故现代新的工程材料形形色色，多种多样，不断涌现，犹如雨后春笋。不仅使用一般的碳素结构钢，而且使用了高强度钢、超高强度合金结构钢、高猛钢和不锈钢；不仅使用一般的灰铸铁、球墨铸铁和可锻铸铁，而且使用了合金耐磨铸铁和冷硬铸铁；不仅使用黑色金属，而且使用了钛合金、铜合金、铝合金及其它有色金属。