1.2.2 难加工材料的切削特点

各种新工程材料中，有不少是属于难切削加工的，即所谓的“难加工材料”。难加工的原因主要有以下几个方面：高硬度、高强度、高塑性和高韧性、低塑性和高脆性、低导热性、有微观的硬质点或硬夹杂物、化学性质活泼[1]。

1、车削温度

在车削难加工材料时，车削温度一般都比较高，主要有以下两方面原因：

1）导热系数较低：难加工材料的导热系数一般都比较低，在车削时切削热不容易传散，而且极易集中在刀尖处。

2）热强度高：如镍基高温合金在500一800℃时的抗拉强度达到最高值。

2、切削变形系数和加工硬化：在难加工材料中，高温合金和不锈钢等这些材料的变形系数都较大。

3、切削力：难加工材料的强度一般都比较高，尤其是高温合金的强度，而且高温合金塑性变形比较大、加工硬化的程度也较严重，因此，切削难加工材料时的切削力一般都比车削普通碳钢大得多。

4.磨损限度与耐用度

车削难加工材料时，车削的磨损限度大。车削硬化现象严重的材料时，车刀后刀面的磨损限度值不宜过大。车削速度、车刀材料和车刀类型都在各个方面影响车刀的耐用度。

1.2.3 车削时应注意的问题

1、刀具材料的选择

对于难加工材料来说，车削时应该根据材料的各种特性选取性能匹配的车刀。就像对于硬度较高的材料，应选择高速钢或者钨钻类等通用的硬质合金[2]。

2. 车刀几何参数的选择

切削高温材料时就要选择较大的刃倾角；切削塑性好的材料就要选择大一点的前角和后角等。

3.切削液的选取

高温合金车削时要采用水溶性的切削液等。

4、车削用量选取

对于镍基高温合金这类材料来说，要根据具体的情况并考虑刀具的磨损选取刀具，切削用量三要素（车削速度 进给量 背吃刀量）都应比一般的要小。

1.3 有限元法在切削加工过程中的应用

1.3.1 有限元法的国内外发展现状

目前，在有限元分析上，国际上对金属切削过程仿真主要的研究课题包括：切屑形成、材料去除机理、残余应力和刀具的磨损等。随着计算机硬件和软件技术的快速发展，有限元法已经成为金属切削过程仿真的有效工具。这也是当今科技发展的必然结果。用计算机仿真去解决实际中既费财力又费物力的研究。并且，通过它得到的结果能够达到我们所需要的精度，有些实际中得不到的数据，它也能通过模拟把不容易测得的数据测出来[3]。这个方法能让我们更好的研究切削机理，研究材料的内部结构。这个方法已成为工程研究中的热门。更对我国的精密制造做出了很大的贡献。1990年，Strenkowski和Moon等人，用欧拉有限元法建立了金属的正交切削模型，而没有注意工件的弹性变形变化，只模拟了切屑的形成过程，不仅得到了工件的温度分布情况，而且切屑和刀具中的温度场分布也可以模拟出。

1.3.2 有限元法优点

①有限元法具有极大的通用性和灵活性。它可以处理各种各样的复杂性问题，如材料的不同，各向异性材料，流体力学，电磁场问题，有限元分析法几乎可以求解各种连续介质及场问题。

②对于同一类的情况，其程序是能够通用的，以便于将其用于计算机的计算。

③其网格的划分可以反映加工等需要的精度。

④有限元法表达的方式为矩阵，这种方式便于各类运用的人编制程序，也充分的反映了计算机的优越性。

1.3.3 切削加工过程中有限元分析的解题思路