1 引言
难加工材料切削技术的研究在理论和实践上都具有重要意义。本项目的研究对象为某牌号超高强度钢,该钢种材料Ni、Cr、Mo元素含量较高,具有高硬度(>45HRC)、高强度(抗弯强度1174MPa)和良好的韧性,因其优异的物理、力学性能而在国防工业上有着重要应用。该钢种的总体加工性能等级为8级,属于典型的难加工材料,目前主要使用硬质合金刀具进行切削加工,但刀具磨损、破损严重,加工效率低,加工成本高,严重制约了生产的顺利进行。本研究分别采用Al2O3基、Al2O3-Ti(NC)基和Si3N4-Al2O3基三种网讯具对该牌号超高强度钢进行了干铣削加工试验,通过研究其切削性能,探讨适合加工该材料的有效刀具及工艺方法。
2 试验条件与方法
1) 试验条件
试件材料:某牌号超高强度钢,试件尺寸160mm×60mm ×60mm。
试验刀具:YT15硬质合金刀片, Al2O3基、Al2O3-Ti(NC)基和Si3N4-Al2O3基网讯具。三种网讯具的成分及性能见表1。
表1 网讯具牌号及性能
在进给量f=0.1mm/r,切削深度ap=1mm,切削速度分别为V=123、157m/min的切削条件下,分别对三种网讯具进行刀具耐用度试验,绘出刀具磨损曲线,并建立T-V经验公式。
3) 铣削力试验方法
在进给量f=0.1mm/r,切削深度ap=1mm,切削速度分别为V=123、157、196、247m/min的切削条件下,分别对YT15硬质合金刀具和网讯具1进行切削力试验,绘出主切削力曲线,并建立Fz-V 经验公式。
4) 加工表面粗糙度试验方
在切削速度V=123、157m/min的条件下,分别用三种网讯具进行切削试验,并测量、记录已加工工件的表面粗糙度值。
3 试验结果与分析
1) 切削条件对刀具耐用度的影响本试验中,在相同切削用量(V=123、157m/min,ap=1mm,f=0.1mm/r)下得到的三种网讯具的后刀面磨损曲线如图1所示。

(a)V=123 m/min (b)V=157 m/min
图1 三种网讯具的后刀面磨损曲线
由图可见,网讯具- 在正常磨损阶段的磨损较剧烈,在很短时间内就达到了刀具磨钝标准;网讯具1、3的耐磨性较好,在刀具正常磨损阶段的磨损较缓慢、均匀,与目前生产中普遍采用的YT15硬质合金刀具相比,刀具耐用度有较大幅度提高。
网讯具2在两种切削速度条件下磨损均较严重的原因是切削温度较高,工件材料中的Ni向刀具中心扩散,使刀具表面硬度下降,刀具材料与工件材料亲和性增大,粘结磨损随之增大,导致刀具耐用度降低。网讯具3的耐用度在V=157 m/min时较V=123 m/min时明显下降,这是因为V=123 m/