GT4169高速切削镍基高温合金切削力和表面粗糙度的研究(3)
（5）刀具磨损严重。镍基高温合金中许多的微硬质点，严重的加工硬化等都会引起刀具硬质点磨损；切削时较高的温度，使刀具元素与外界环境中的元素发生反应，或相互扩散，造成刀具氧化、扩散磨损；刀具中的一些元素与镍基合金中某些元素有亲和力，当温度较高时，就产生了黏结磨损。
（6）表面质量较差。镍基合金切削时，具有很高的温度，材料容易产生变形，会影响表面质量。切削时切削力在某一值上下跳动，且跳动较大，容易产生振动，影响表面质量。
就用什么方法能够切削像镍基合金这样难以加工的材料的问题，许多专家、学者进行了大量试验研究。发展了许多新型的加工方法来加工这些难加工材料。这些方法主要通过以下几个途径完成：[10]
（1）选用新型刀具，如PCD、CBN、Al2O3陶瓷等；
（2）选用最佳的刀具前角、后角、主偏角等参数并配合最佳的切削用量；
（3）采用合适的切削液；
（4）加工前，使用恰当的热处理改变镍基合金结构，使其变得更容易切削；
（5）附加一些设备来开发新型加工方法。
如今，陶瓷刀具和一些超硬材料刀具不断被开发出来，这些具有很好的性能，且价格又在不断降低，因此，越来越多的被用来切削镍基合金这样的难切削材料。不仅使这些难切削材料能够切削，而且切削效率也是大大提高。因此难切削材料的主要问题已经从用什么方法切削转向了怎样提高切削效率。本文以镍基合金GT4169为实验对象，通过做切削的单因素试验和正交试验，研究切削用量对切削力与表面粗糙度的影响，从而可以选取最优的切削用量，以提高切削效率。
1.2 高速切削加工技术
1.2.1 高速切削加工的定义
高速切削理论（HSC）是德国物理学家 Carl.J.Salomon 于1929年提出的。通过大量切削试验，他发现[11]随着切削速度的不断提高，切削温度会随之提高，但切削温度会到达一个峰值，此时的切速叫做临界速度，此后在增加切速，切削温度不会继续提高，反而会降低。如图1.3。
在做过不同材料不同切速下切削力的试验之后， 认为[11]在临界切速双侧有一个不适合切削的区域，此区域的温度过高，刀具不能切削，称这个地方为“死区”。这让我们想到，如果切削时能够跨越“死区”，在临界速度以上进行切削加工，则不仅可以用已有机床设备来加工，而且能够提高效率。这正是高速切削的由来，人们通过试验研究得到不同材料的临界切速，高速切削时，采用合适的刀具，以越过临界切速的速度进行切削 [12] 。
高速切削并不是用一个固定的切速来定义的，所谓高速是视情况而定的。一般情况下，当V是普通切速的5倍以上时，就认为这时候的加工为高速切削。各种材料的高速范围如图1.4所示 [13] 。
1.2.2 高速切削特点
广泛运用高速切削不仅是因为它的切削效率高，更大的原因是高速切削有着显著的优点，主要有以下几方面 [14][15]：
（1）减小工件热变形。高速切削时，切速快，切屑流出的快，所以大量的切削热传入切屑，离开工件，工件温升比较小，从而热变形就变小了。
（2）提高加工精度。在切削用量相同情况下，高速切削比传统切削方法所得到的三个切削分力小，这样工件的变形小了，加工精度得到了提高。
（3）降低表面粗糙度。由于很高的切速远离了机床的固有频率，不会出现共振。因此，工件表面粗糙度得到了改善；高速切削过程中，切削的塑性变形小，又能防止刀瘤的产生，Ra也会降低。
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