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摘要：在切削速度范围157—314m/min内， 在23-1析因设计的基础上， 对兵器用难加工材料超高强度合金钢进行了高速干式铣削试验。在考查表面特征测量值 — 表面粗糙度变化规律的基础上， 深分析了加工表面层一定深度内微观金相组织变化规律与显微硬度变化规律。研究结果表明， 高速切削超高强度合金时， 切削用量对工件表面层组织特性有显著影响; 高速加工过程对可见表面之下会产生塑性变形堆积层、 回火氏体、 过度回火马氏体和回火索氏体等变化; 当以较高的切削速度铣削超高强度合金钢时， 选择较大的每齿进给对工件表层金相组织造成的影响较小。
关键词：难加工材料;高速切削;塑性变形;堆积层;过度回火马氏体
高速加工技术的研究近十年来在国内外均取得较大发展。由于高速铣削技术与常规铣削相比， 可以通过减少每齿材料切除量而大幅度提高有较高精度要求工件的加工效率， 因此在航空航天、 汽车、 模具以及国防等领域获得了广泛的应用。但当对工件材料进行高速切削加工时， 在较高的切削温度、 较大的温度变化率和塑性变形的共同作用下， 材料表层的微观组织将有可能发生变化。因此， 评价工件加工表面质量优劣时， 在考查常规表面粗糙度指标同时， 非常有必要考查加工过程对可见表面之下所产生的一系列影响。本工作试图通过对超高强度合金钢30CrNiMoV的高速铣削系统试验， 在分析加工表面一定深度内微观金相组织变化规律与微观硬度变化规律的基础上， 综合考查表面特征测量值——表面粗糙度的变化规律， 研究陶瓷刀具高速切削难加工材料时， 切削加工工艺中的切削用量对工件可见的表面之下， 即次表面层所产生的影响规律， 为建立、 完善先进制造工艺技术中的高速切削加工工艺的工艺设计理论， 指导超高强度合金钢的高精度表面加工实际生产提供相关的试验基础与理论依据。
1 试验方案与设计
1.1 试验条件
超高强度钢工件尺寸为 =120mm×60mm×40mm， 硬度 (50±1)HRc， 化学成分与机械物理性能示于表1 和表2。
图1 为试验用超高强度合金钢30CrNiMoV的1000倍4/3 照片。图= 中可以清楚地看出， 该牌号超高强度合金钢经过淬火处理后的原始组织为低碳马氏体组织， 其形貌特点为位向呈60°人字夹角， 类似板条和多角形排列， 即板条状马氏体组织。该类基体组织具有较高的强度与韧性。
试验用机床为X52K立式升降台铣床，刀片为 Si3N4 陶瓷材料。铣削试验采用端面对称切削方式，切削过程中不使用切削液。
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