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1 引言

金 剛石刀具的高硬度及其它優異性能使其非常適合加工硅合金、鋁合金、銅合金等有色金屬材料以及纖維增強複合材料、酚醛樹脂、石墨等非金屬材料。天然金剛石材 料由於顆粒較小、價格昂貴、不易加工等原因，其推廣應用受到一定限制。人造聚晶金剛石(PCD)刀具雖然在半精加工、精加工領域發揮著重要作用，但由於刀 片形狀單一、無斷屑槽以及幾何參數的局限性等，其優異性能難以充分發揮。金剛石厚膜刀具是將沉積的金剛石厚膜焊接在硬質合金刀片上製成的新型刀具，具有優 異的加工性能及較高的性能價格比。我國對金剛石厚膜端銑刀的研究、開發及應用目前尚處於起步階段。本文對金剛石厚膜端銑刀的顯微組織、設計與制備以及在超 精加工中的應用進行了試驗研究。

2 金剛石厚膜的顯微組織分析

為研究金剛石厚膜刀具的加工性能，用JSOM35C型掃瞄 電鏡對國產金剛石厚膜與進口PCD復合片的顯微組織進行了對比測試分析，由兩種材料的顯微組織圖像可知，PCD復合片的顯微組織為顆粒狀聚晶組織，存在較 多空隙，含有許多針狀石墨體；由於在高溫高壓的制備過程中添加了微量粘結劑，因此其硬度受到一定影響 (HK5000～8000)，低於天然金剛石的硬度，但其抗衝擊強度較高；用PCD復合片製成的刀具刃口上呈現許多不平整的微鋸齒，因此適用於半精加工和 精加工，但不適合要求達到鏡面級表面精度的超精加工。由圖2可知，金剛石厚膜的顯微組織完整單一，空隙少而細微，與單晶金剛石相似；由於材料組織完全由金 剛石組成，無粘結劑夾雜，因此具有較高硬度(HK8300)，接近天然金剛石的平均硬度值；如選用適當的刃磨工藝，金剛石厚膜刀具可獲得無鋸齒的直線狀刀 刃，十分適合鏡面級表面精度的超精加工。

3 端銑刀的設計與制備

為進行對比切削試驗，分別用金剛石厚膜和PCD復合片制 備成具有相同形狀及幾何參數的端銑刀。經優選的端銑刀設計參數為：直徑O125mm，刀齒數為6齒，切深前角3°～8°，逕向前角0°～-5°，主偏角 75°；硬質合金基體採用YG3X正方形刀片，刀體採用可轉位前壓式，刀體厚度、孔徑、連接尺寸等按國家標準設計。

用激光分別將PCD復 合片和金剛石厚膜切割為三角形小片，用專用工裝將YG3X硬質合金刀片磨削成與三角形膜片尺寸一致的刀槽，以備釬焊時使用。金剛石厚膜與一般金屬及其合金 之間具有很高的界面能，難以被一般的低熔點合金所浸潤，且金剛石厚膜可焊性較差。為了提高金剛石厚膜與硬質合金基體之間的可焊性，採用了特製的高強度銀銅 合金焊料，並採用硬質合金低溫釬焊工藝焊接金剛石厚膜刀片和PCD刀片。分別將釬焊好的刀片進行同級別表面精度的刃磨，半精刃磨時選用高強度、粗粒度的金 剛石砂輪，精刃磨時選用細粒度的金剛石砂輪，刀具刀尖圓弧則採用工裝自動刃磨。端銑刀經裝配、調試後，其軸向和徑向圓跳動控制在0.002mm 範圍內。

4 切削試驗

加 工機床：BI-266型數控銑床；測量儀器：M4P表面粗糙度測量儀；工件材料：LY12鋁合金；切削方式：干切削。在相同切削用量下分別用金剛石厚膜端 銑刀和PCD端銑刀銑削LY12鋁合金並對試件表面粗糙度進行測量。試驗結果見表1。銑削加工結束後，用100倍顯微鏡對金剛石厚膜端銑刀和PCD端銑刀 的6個刀齒進行了檢查，發現每個刀齒經過6000 多次切削衝擊載荷(6個刀齒共承受36000 次衝擊)後，刀齒均無崩刃現象發生。試驗結果證明，採用合理刀頭幾何形狀的金剛石厚膜刀具不僅具有PCD端銑刀的優點，而且可實現大平面的超精加工。

表1 金剛石厚膜端銑刀和PCD端銑刀對比試驗結果
刀具 工件 切削用量 工件表面粗糙度
Ra(μm)
切削速度(m/min) 切深(mm) 走刀量(mm/r)
金剛石厚膜端銑刀 LY12鋁合金 157 0.02 0.02 0.10
PCD端銑刀 LY12鋁合金 157 0.02 0.02 0.40
我廠設計生產的6～32齒金剛石厚膜端銑刀已應用於發動機生產現場，實現了「以銑代磨」的高效率、高質量超精加工。

5 結論

金剛石厚膜材料的顯微組織與天然單晶金剛石類似。金剛石厚膜刀具適用於超精切削加工，可部分替代昂貴的天然單晶金剛石刀具。

幾何形狀及參數設計合理的金剛石厚膜端銑刀可承受切削載荷的反覆衝擊，有效解決有色金屬及其合金材料的大平面、超大平面超精加工難題，銑削加工有色金屬材料大平面工件時可獲得鏡面精度的加工效果。

金剛石厚膜端銑刀不僅可應用於精密型加工機床，也可應用於普通銑床，可獲得較好加工效益，具有推廣應用價值。

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高 速切削(HSC)加工作為一種先進的切削技術，自二十世紀八十年代以來得到了日益廣泛的應用。高速加工採用遠高於常規加工的切削速度和進給速度，不僅可 提高加工效率，縮短加工工時，同時還可獲得很高的加工精度。隨著高速主軸技術的發展，與其配套的新型刀具不斷出現，同時對高速加工工藝參數的優化研究也在 不斷深人，使得高速切削技術的理論研究和應用都得到了長足的發展。

高速加工的主要優點有:1、切削力降低03%左右，特別適合剛性差的零 件，2、由於加工時對刀具和工件進行了冷卻潤滑，減少了切削熱對工件的影響，特別適 合加工易熱變形的工件;3、激振頻率遠遠高於機床和工藝系統的固有頻率，加工平穩，振動小，加工表面質量好4;、能極大地提高生產效率。但是，高速切削采 用的高壓大流量冷卻方式會增加環境污染、提高生產成本、減少刀具的耐用度、加大機床腐蝕等一系列問題。

為了解決上述問題，目前採用的方法 一種是改變切削液的使用參數和用量，研製新型的無污染的綠色切削液;另一種是在切削過程中停止使用切削液，採用干切削， 它能從根本上徹底解決切削液帶來的問題。干切削技術是上世紀九十年代為適應全球日益高漲的環保要求和可持續發展戰略而發展起來的一項綠色切削加工技術，目 前歐美、日本等工業發達國家非常重視干切削的研究，干切削技術已經成功應用到了生產領域，並且取得了良好的經濟效益。

高速切削因具有降低 切削力，工件熱變形小等特點，為實現干切削提供了有利條件，高速干切削的目標不僅要限制或停止使用切削液，而且要保證高的加工效率和加 工質量。但在高速干切削中，因缺乏切削液的冷卻潤滑和排屑作用，會導致切削區刀具與工件的摩擦加劇，切削力增大，切削溫度上升，切削振動增強以及排屑不暢 等情況，會影響機床加工性能和刀具使用壽命，降低加工質量。因此，需要從刀具、機床和輔助工藝等方面來進行研究並優化，使高速干切削技術能得到更廣泛的應 用。

1高速干切削的刀具技術

高速干切削的刀具要承受比濕切削更高的溫度，刀具與切屑和刀具與工件接觸面上的摩擦係數也要盡可能的小，而且還要求刀具有利於斷屑、排屑和散熱，這就需要從刀具材料、刀具塗層以及刀具結構的優化等幾個方面來解決。

1.1刀具材料

刀 具材料的迅速發展是高速干切削得以實施的工藝基礎。高速干切削時要求刀具材料與被加工材料的化學親和力要小，必須具有良好的耐熱性，極高的紅硬性和熱韌 性。目前適用於干式加工的刀具材料有超細高的切削溫度，具有較高的強度和衝擊韌度，適用於製作干切削的鑽頭和銑刀。PCD(聚晶金剛石)和CVD金剛石塗 層刀片有很高的硬度和熱導率，適合高速干切削有色金屬(如銅合金，鋁合金)以及欽合金和耐磨的高性能複合材料，但不能加工黑色金屬。CBN(立方氮化硼) 的硬度和耐磨性僅次於金剛石，有優良的紅硬性、化學穩定性和低摩擦係數，是高速干切削HRC50以上淬硬鋼和冷硬鑄鐵等黑色金屬的理想刀具材料。

金屬陶瓷的硬度和衝擊性好，熱硬性差，故多用於精加工和半精加工。陶瓷具有硬度高、化學穩定性和抗粘結性好、摩擦係數低等優點，是相對廉價的干切削刀具材料，但其強度、韌性和抗衝擊性能差，適用於灰鑄鐵和鋼的高速干切削。

1.2刀具結構的優化

干 切削刀具的失效形式主要是月牙窪磨損，所以一般都採用較大的前角以減少切屑與前刀面的接觸面積。為彌補大前角對刃口強度的削弱，常配以加強刃甚至前刀面 上帶有加強筋。較大的正前角、鋒利而強有力的切削刃有利於斷屑。總之，干切削刀具的結構設計必須考慮斷屑和排屑的問題。對韌性材料的加工來說，斷屑非常關 鍵，目前車刀三維曲面斷屑槽方面的設計製造技術已經比較成熟，可針對不同的工件材料和切削用量很快設計出相應的斷屑槽結構與尺寸，並能大大提高切屑折斷能 力和對切屑流動方向的控制能力。

此外，為了加速刀具的冷卻以降低切削溫度，也可採用熱管式刀具或液氮冷卻刀具。如圖1，用液氮冷卻刀具的 方法，在車刀的前刀面倒裝了一個金屬帽狀物，其內 腔與刀片的表面共同組成一個封閉的空間。帽狀物上有液氮的人口和出口。在干切削過程中，液氮在封閉的空間內不斷地流動，吸收刀片上的切削熱，使刀具不產生 過高的溫升，始終保持良好的切削性能，順利實現干切削。



1.3刀具塗層

採用高速干切削，若僅僅使用目前 已有的熱穩定性好的刀具材料和優化刀具幾何形狀，仍不能達到很好的效果。因此，採用在刀面上塗覆隔熱性好的硬塗層和具有固 體潤滑性能的軟塗層，使刀具能承受更高的切削溫度。塗層的作用一是提供了低摩擦層，減少了刀具與工件表面之間的摩擦和粘結，相當於切削液的潤滑作用;二是 在刀具和切削之間起到隔熱作用，阻止切削熱向刀具傳播，相當於切削液的冷卻作用。

塗層材料可分為軟塗層和硬塗層。基於MoS2和WC/C 的軟塗層主要用於對塗層的滑動性能要求非常高的場合。硬塗層主要有TiN、TiCN、TiALN 等，TiALN具有很好的耐熱性和耐高溫性，硬度高達HV3500，工作溫度高達79℃，而且因為添加了AL，使刀具的抗氧化性能大大提高，是高速加工和 干切削最常用的材料。ITN在干切削時可作為一種"通用塗層"，主要用於干攻絲(鑄鐵絲錐除外)，TiN塗層用在整體硬質合金銑刀上效果很好。

在 高速干切削刀具中常常使用多層復合塗層，把硬塗層和軟塗層結合在一起，即在一道塗覆工序中採用兩種物理氣相沉積工藝，先產生硬塗層TiALN，然後再在 其上面採用濺射法產生WC/C軟塗層，可以有效提高刀具的壽命。目前新的塗層技術如高硬度、高熱穩定性的金剛石薄膜塗層，CBN薄膜塗層，由多種塗層材料 不同組合構成的納米級塗層等，均得到了長足的發展，其所具有的優異抗磨損及自潤滑性能，使其更能適用於多種材料的高速干切削。

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張貼者： BW 位於 下午 5:54 0 意見 此文章的連結

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在切削加工中，通常出現的刀具磨損包括如下兩種形態：(1)由於機械作用而出現的磨損，如崩刃或磨粒磨損等；(2)由於熱及化學作用而出現的磨損，如粘結、擴散、腐蝕等磨損，以及由切削刃軟化、溶融而產生的破斷、熱疲勞、熱龜裂等。

切 削難加工材料時，在很短時間內即出現上述刀具磨損，這是由於被加工材料中存在較多促使刀具磨損的因素。例如，多數難加工材料均具有熱傳導 率較低的特點， 切削時產生的熱量很難擴散，致使刀具刃尖溫度很高，切削刃受熱影響極為明顯。這種影響的結果會使刀具材料中的粘結劑在高溫下粘結強度下降，WC(碳化鎢) 等粒子易於分離出去，從而加速了刀具磨損。另外，難加工材料中的成分和刀具材料中的某些成分在切削高溫條件下產生反應，出現成分析出、脫落，或生成其他化 合物，這將加速形成崩刃等刀具磨損現象。

在切削高硬度、高韌性被加工材料時，切削刃的溫度很高，也會出現與切削難加工材料時類似 的刀具磨損。如切削高硬度鋼時，與切削一般鋼材相 比，切削力更大， 刀具剛性不足將會引起崩刃等現象，使刀具壽命不穩定，而且會縮短刀具壽命，尤其是加工生成短切屑的工件材料時，會在切削刃附近產生月牙窪磨損，往往在短時 間內即出現刀具破損。

在切削超耐熱合金時，由於材料的高溫硬度很高，切削時的應力大量集中在刃尖處，這將導致切削刃產生塑性變形；同時，由於加工硬化而引起的邊界磨損也比較嚴重。

由於這些特點，所以要求用戶在切削難加工材料時，必須慎重選擇刀具品種和切削條件，以獲得理想的加工效果。

難加工材料在切削加工中應注意的問題

切 削加工大致分為車削、銑削及以中心齒為主的切削(鑽頭、立銑刀的端面切削等)，這些 切削加工的切削熱對刃尖的影響也各不相同。車削是一種連續切削，刃尖 承受的切削力無明顯變化，切削熱連續作用於切削刃上；銑削則是一種間斷切削，切削力是斷續作用於刃尖，切削時將發生振動，刃尖所受的熱影響，是切削時的加 熱和非切削時的冷卻交替進行，總的受熱量比車削時少。

銑削時的切削熱是一種斷續加熱現象，刀齒在非切削時即被冷卻，這將有利於刀 具壽命的延長。日本理化研究所對車削和銑削的刀具壽命作了對比試 驗，銑削所用刀 具為球頭立銑刀，車削為一般車刀，兩者在相同的被加工材料和切削條件(由於切削方式不同，切削深度、進給量、切削速度等只能做到大體一致)及同一環境條件 下進行切削對比試驗，結果表明，銑削加工對延長刀具壽命更為有利。

利用帶有中心刃(即切削速度=0m/min的部位)的鑽頭、球頭立銑刀等刀具進行切削時，經常出現靠近中心刃處工具壽命低下的情況，但仍比車削加工時強。

在切削難加工材料時，切削刃受熱影響較大，常常會降低刀具壽命，切削方式如為銑削，則刀具壽命會相對長一些。但難加工材料不能自始至終全部採用銑削加工，中間總會有需要進行車削或鑽削加工的時候，因此，應針對不同切削方式，採取相應的技術措施，提高加工效率
切削難加工材料用的刀具材料

CBN的高溫硬度是現有刀具材料中最高的，最適合用於難加工材料的切削加工。新型塗層硬質合金是以超細晶粒合金作基體，選用高溫硬度良好的塗層材料加以塗層處理，這種材料具有優異的耐磨性，也是可用於難加工材料切削的優良刀具材料之一。

難加工材料中的鈦、鈦合金由於化學活性高，熱傳導率低，可選用金剛石刀具進行切削加工。CBN燒結體刀具適用於高硬度鋼及鑄鐵等材料的切削加工，CBN成分含量越高，刀具壽命也越長，切削用量也可相應提高。據報道，目前已開發出不使用粘結劑的CBN燒結體。

金剛石燒結體刀具適用於鋁合金、純銅等材料的切削加工。金剛石刀具刃口鋒利，熱傳導率高，刃尖滯留的熱量較少，可將積屑瘤等粘附物的發生控制在最低限度之內。在切削純鈦和鈦合金時，選用單晶金剛石刀具切削比較穩定，可延長刀具壽命。

塗 層硬質合金刀具幾乎適用於各種難加工材料的切削加工，但塗層的性能(單一塗層和復合塗層)差異很大，因此，應根據不同的加工對象，選用適 宜的塗層刀具材 料。據報道，最近已開發出金剛石塗層硬質合金和DLC(Diamond Like Carbon)塗層硬質合金，使塗層刀具的應用範圍進一步擴大，並已可用於高速切削加工領域。

切削難加工材料的刀具形狀

在 切削難加工材料時，刀具形狀的最佳化可充分發揮刀具材料的性能。選擇與難加工材料特點相適應的 前角、後角、切入角等刀具幾何形狀和對刃尖進行適當處理， 對提高切削精度和延長刀具壽命有很大的影響，因此，在刀具形狀方面決不能掉以輕心。但是，隨著高速銑削技術的推廣應用，近來已逐漸採用小切深以減輕刀齒負 荷，採用逆銑並提高進給速度，因此，對切削刃形狀的設計思路也有所改變。

對難加工材料進行鑽削加工時，增大鑽尖角，進行十字形修 磨，是降低扭矩和切削熱的有效途徑，它可將切削與切削面的接觸面積控制在最小範圍之 內，這對延長刀 具壽命和提高切削條件十分有利。鑽頭在鑽孔加工時，切削熱極易滯留在切削刃附近，而且排屑也很困難，在切削難加工材料時，這些問題更為突出，必須給以足夠 的關注。

為了便於排屑，通常在鑽頭切削刃後側設有冷卻液噴出口，可供給充足的水溶性冷卻液或霧狀冷卻劑等，使排屑變得更為順暢， 這種方式對切削刃的 冷卻效果也很理 想。近年來，已開發出一些潤滑性能良好的塗層物質，這些物質塗鍍在鑽頭表面後，用其加工3～5D的淺孔時，可採用干式鑽削方式。

孔 的精加工歷來採用鏜削方式，不過近來已逐漸由傳統的連續切削方式改變為採用等高線切削這類間斷切削方式，這種方式對提高排屑性能和延長工 具壽命均更為有 利。因此，這種間斷切削用的鏜削刀具設計出來後，立即被應用於汽車零件的CNC切削加工。在螺紋孔加工方面，目前也採用螺旋切削插補方式，切螺紋用的立銑 刀已大量投放市場。

如上所述，這種由原來連續切削向間斷切削的轉換，是隨著對CNC切削理解的加深而進行的，這是一個漸進的過程。採用此種切削方式切削難加工材料時，可保持切削的平穩性，且有利於延長工具壽命。

難加工材料的切削條件

難加工材料的切削條件歷來都設定得比較低，隨著刀具性能的提高，高速高精度CNC機床的出現，以及高速銑削方式的引進等，目前，難加工材料的切削已進入高速加工、刀具長壽命化的時期。

現 在，採用小切深以減輕刀具切削刃負荷，從而可提高切削速度和進給速度的加工方式，已成為切削難加工材料的最佳方式。當然，選擇適應難加工 材料特有性能的 刀具材料和刀具幾何形狀也極為重要，而且應力求刀具切削軌跡的最佳化。例如，鑽削不銹鋼等材料時，由於材料熱傳導率很低，因此，必須防止切削熱大量滯留在 切削刃上，為此應盡可能採用間斷切削，以避免切削刃和切削面摩擦生熱，這將有助於延長工具壽命和保證切削的穩定。用球頭立銑刀對難加工材料進行粗加工時， 工具形狀和夾具應很好配合，這樣可提高刀具切削部分的振擺精度和夾持剛性，以便在高速回轉條件下，保證將每齒進給量提高到最大限度，同時也可延長工具壽 命。

結束語

如前所述，難加工材料的最佳切削方法是不斷發展的，新的難加工材料不斷出現，對新材料的加工總是不斷 困擾著工程技術人員。最 近，新型加工中心、切削工具、 夾具及CNC切削等技術發展非常迅速，而且在切削加工之外，CNC磨削、CNC電加工等技術也得到空前的發展，難加工材料的加工技術選擇範圍已大為擴展。

當然，有關難加工材料加工信息的收集與對該技術的深入理解，還不能盡如人意，正因為如此，而對難加工材料的不斷湧現，人們總是感到加工技術有些力不從心。
例 如，前述車削加工由連續切削向間斷切削轉換，便有利於延長工具壽命，新型塗層硬質合金刀具的使用，使難加工材料切削技術水平得到進一步提高。在難加工材 料的切削加工中應特別重視工具壽命的穩定，不僅工件材料要和刀具性能妥善配伍，而且對加工尺寸、加工表面粗糙度、形狀精度等的要求也極嚴格，因此，不僅應 特別注意刀具選用，對工件的夾持方式等相關技術也不能掉以輕心。

今後，難加工材料零件的加工將採取CAD/CAM、CNC切削加 工等計算機控制的生產方式，因此，數據庫的建構、工具設計與製作等工具管理 系統的完善，都 極為重要。難加工材料切削加工中，適用的刀具、夾具、工序安排、工具軌跡的確定等有關切削條件的數據，均應作為基礎數據加以積累，使零件生產方式沿著以 IT化為基礎的方向發展，這樣，難加工材料的切削加工技術才能較快地步入一個新的階段...

歡迎來到Bewise Inc.的世界，首先恭喜您來到這接受新的資訊讓產業更有競爭力，我們是提供專業刀具製造商，應對客戶高品質的刀具需求，我們可以協助客戶滿足您對產業的不同要求，我們有能力達到非常卓越的客戶需求品質，這是現有相關技術無法比擬的，我們成功的滿足了各行各業的要求，包括：精密HSS DIN切削刀具、協助客戶設計刀具流程、DIN or JIS 鎢鋼切削刀具設計、NAS986 NAS965 NAS897 NAS937orNAS907 航太切削刀具,NAS航太刀具設計、超高硬度的切削刀具、醫療配件刀具設計、汽車業刀具設計、電子產業鑽石刀具、木工產業鑽石刀具等等。我們的產品涵蓋了從民生刀具到工業級的刀具設計；從微細刀具到大型刀具；從小型生產到大型量產；全自動整合；我們的技術可提供您連續生產的效能，我們整體的服務及卓越的技術，恭迎您親自體驗！！

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（２）Carbide Cutting tools設計

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弊社の製品の供給調達機能は：

（１）生活産業～ハイテク工業までのエンド・ミル設計

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（４）オートメーション整備調達

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BW специализируется в научных исследованиях и разработках, и снабжаем самым высокотехнологичным карбидовым материалом для поставки режущих / фрезеровочных инструментов для почвы, воздушного пространства и электронной индустрии. В нашу основную продукцию входит твердый карбид / быстрорежущая сталь, а также двигатели, микроэлектрические дрели, IC картонорезальные машины, фрезы для гравирования, режущие пилы, фрезеры-расширители, фрезеры-расширители с резцом, дрели, резаки форм для шлицевого вала / звездочки роликовой цепи, и специальные нано инструменты. Пожалуйста, посетите сайт www.tool-tool.com для получения большей информации.

BW is specialized in R&D and sourcing the most advanced carbide material with high-tech coating to supply cutting / milling tool for mould & die, aero space and electronic industry. Our main products include solid carbide / HSS end mills, micro electronic drill, IC card cutter, engraving cutter, shell end mills, cutting saw, reamer, thread reamer, leading drill, involute gear cutter for spur wheel, rack and worm milling cutter, thread milling cutter, form cutters for spline shaft/roller chain sprocket, and special tool, with nano grade. Please visit our web www.tool-tool.com for more info.

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高 速切削(HSC)加工作為一種先進的切削技術，自二十世紀八十年代以來得到了日益廣泛的應用。高速加工採用遠高於常規加工的切削速度和進給速度，不僅可 提高加工效率，縮短加工工時，同時還可獲得很高的加工精度。隨著高速主軸技術的發展，與其配套的新型刀具不斷出現，同時對高速加工工藝參數的優化研究也在 不斷深人，使得高速切削技術的理論研究和應用都得到了長足的發展。

高速加工的主要優點有:1、切削力降低03%左右，特別適合剛性差的零 件，2、由於加工時對刀具和工件進行了冷卻潤滑，減少了切削熱對工件的影響，特別適 合加工易熱變形的工件;3、激振頻率遠遠高於機床和工藝系統的固有頻率，加工平穩，振動小，加工表面質量好4;、能極大地提高生產效率。但是，高速切削采 用的高壓大流量冷卻方式會增加環境污染、提高生產成本、減少刀具的耐用度、加大機床腐蝕等一系列問題。

為了解決上述問題，目前採用的方法 一種是改變切削液的使用參數和用量，研製新型的無污染的綠色切削液;另一種是在切削過程中停止使用切削液，採用干切削， 它能從根本上徹底解決切削液帶來的問題。干切削技術是上世紀九十年代為適應全球日益高漲的環保要求和可持續發展戰略而發展起來的一項綠色切削加工技術，目 前歐美、日本等工業發達國家非常重視干切削的研究，干切削技術已經成功應用到了生產領域，並且取得了良好的經濟效益。

高速切削因具有降低 切削力，工件熱變形小等特點，為實現干切削提供了有利條件，高速干切削的目標不僅要限制或停止使用切削液，而且要保證高的加工效率和加 工質量。但在高速干切削中，因缺乏切削液的冷卻潤滑和排屑作用，會導致切削區刀具與工件的摩擦加劇，切削力增大，切削溫度上升，切削振動增強以及排屑不暢 等情況，會影響機床加工性能和刀具使用壽命，降低加工質量。因此，需要從刀具、機床和輔助工藝等方面來進行研究並優化，使高速干切削技術能得到更廣泛的應 用。

1高速干切削的刀具技術

高速干切削的刀具要承受比濕切削更高的溫度，刀具與切屑和刀具與工件接觸面上的摩擦係數也要盡可能的小，而且還要求刀具有利於斷屑、排屑和散熱，這就需要從刀具材料、刀具塗層以及刀具結構的優化等幾個方面來解決。

1.1刀具材料

刀 具材料的迅速發展是高速干切削得以實施的工藝基礎。高速干切削時要求刀具材料與被加工材料的化學親和力要小，必須具有良好的耐熱性，極高的紅硬性和熱韌 性。目前適用於干式加工的刀具材料有超細高的切削溫度，具有較高的強度和衝擊韌度，適用於製作干切削的鑽頭和銑刀。PCD(聚晶金剛石)和CVD金剛石塗 層刀片有很高的硬度和熱導率，適合高速干切削有色金屬(如銅合金，鋁合金)以及欽合金和耐磨的高性能複合材料，但不能加工黑色金屬。CBN(立方氮化硼) 的硬度和耐磨性僅次於金剛石，有優良的紅硬性、化學穩定性和低摩擦係數，是高速干切削HRC50以上淬硬鋼和冷硬鑄鐵等黑色金屬的理想刀具材料。

金屬陶瓷的硬度和衝擊性好，熱硬性差，故多用於精加工和半精加工。陶瓷具有硬度高、化學穩定性和抗粘結性好、摩擦係數低等優點，是相對廉價的干切削刀具材料，但其強度、韌性和抗衝擊性能差，適用於灰鑄鐵和鋼的高速干切削。

1.2刀具結構的優化

干 切削刀具的失效形式主要是月牙窪磨損，所以一般都採用較大的前角以減少切屑與前刀面的接觸面積。為彌補大前角對刃口強度的削弱，常配以加強刃甚至前刀面 上帶有加強筋。較大的正前角、鋒利而強有力的切削刃有利於斷屑。總之，干切削刀具的結構設計必須考慮斷屑和排屑的問題。對韌性材料的加工來說，斷屑非常關 鍵，目前車刀三維曲面斷屑槽方面的設計製造技術已經比較成熟，可針對不同的工件材料和切削用量很快設計出相應的斷屑槽結構與尺寸，並能大大提高切屑折斷能 力和對切屑流動方向的控制能力。

此外，為了加速刀具的冷卻以降低切削溫度，也可採用熱管式刀具或液氮冷卻刀具。如圖1，用液氮冷卻刀具的 方法，在車刀的前刀面倒裝了一個金屬帽狀物，其內 腔與刀片的表面共同組成一個封閉的空間。帽狀物上有液氮的人口和出口。在干切削過程中，液氮在封閉的空間內不斷地流動，吸收刀片上的切削熱，使刀具不產生 過高的溫升，始終保持良好的切削性能，順利實現干切削。



1.3刀具塗層

採用高速干切削，若僅僅使用目前 已有的熱穩定性好的刀具材料和優化刀具幾何形狀，仍不能達到很好的效果。因此，採用在刀面上塗覆隔熱性好的硬塗層和具有固 體潤滑性能的軟塗層，使刀具能承受更高的切削溫度。塗層的作用一是提供了低摩擦層，減少了刀具與工件表面之間的摩擦和粘結，相當於切削液的潤滑作用;二是 在刀具和切削之間起到隔熱作用，阻止切削熱向刀具傳播，相當於切削液的冷卻作用。

塗層材料可分為軟塗層和硬塗層。基於MoS2和WC/C 的軟塗層主要用於對塗層的滑動性能要求非常高的場合。硬塗層主要有TiN、TiCN、TiALN 等，TiALN具有很好的耐熱性和耐高溫性，硬度高達HV3500，工作溫度高達79℃，而且因為添加了AL，使刀具的抗氧化性能大大提高，是高速加工和 干切削最常用的材料。ITN在干切削時可作為一種"通用塗層"，主要用於干攻絲(鑄鐵絲錐除外)，TiN塗層用在整體硬質合金銑刀上效果很好。

在 高速干切削刀具中常常使用多層復合塗層，把硬塗層和軟塗層結合在一起，即在一道塗覆工序中採用兩種物理氣相沉積工藝，先產生硬塗層TiALN，然後再在 其上面採用濺射法產生WC/C軟塗層，可以有效提高刀具的壽命。目前新的塗層技術如高硬度、高熱穩定性的金剛石薄膜塗層，CBN薄膜塗層，由多種塗層材料 不同組合構成的納米級塗層等，均得到了長足的發展，其所具有的優異抗磨損及自潤滑性能，使其更能適用於多種材料的高速干切削。

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不銹鋼所具有的多種表面加工拓寬了它的應用領域--不同的表面加工使不銹鋼表面各異，使其在應用中各具獨到之處。
在建築應用領域，不銹鋼的表面加工之所以重要是有許多原因的。
腐蝕環境要求光滑的表面是因為表面光滑不容易積垢。污垢的沉積會使不銹鋼生銹甚至造成腐蝕。
在寬敞的大廳中，不銹鋼是電梯裝飾板最常用的材料，表面的手印雖然可以擦掉，但影響美觀，所以最好選用合適的表面防止留下手印。
衛生條件對許多行業是很重要的，例如，食品加工、餐飲、釀造和化工等，在這些應用領域，表面必須便於每天清洗，而且經常要用化學清洗劑。

不銹鋼是這方面的最佳材料，在公共場所，不銹鋼的表面經常會被胡寫亂畫，但是，它的一個重要特性是可以將它們清洗掉，這是不銹鋼優於鋁的一個顯著特點。鋁 的表面容易留下痕跡，往往很難去掉。清理不銹鋼表面時應順著不銹鋼的紋路清理，因為有些表面加工的紋路是單向性的。

不銹鋼最適用於醫院或其它衛生條件至關重要的領域，如：食品加工、餐飲、釀造和化工，這不僅是因為它便於每天清洗，有時還要使用化學清洗劑，而且還因為它不易滋生細菌。試驗表明不銹鋼在這方面的性能與玻璃和陶瓷相同。

1．不銹鋼的自然外觀
不銹鋼給人一種自然的堅固亮麗之感，其自然色彩柔和地反映出周圍環境的顏色。

2．表面加工的基本種類
可以用於不銹鋼的表面加工大致有五種，它們可以結合起來使用，變換出更多的最終產品。
五個種類有：軋製表面加工、機械表面加工、化學表面加工、網紋表面加工和彩色表面加工。
還有一些專用的表面加工，不過無論指定哪一種表面加工，都應遵循以下步驟：
a. 與製造廠家一起商定需要的表面加工，最好準備一個樣品，作為今後批量生產的標準。
b. 大面積使用時（如複合板，必須保證所用的基底卷板或卷材採用的是同一批次。
c. 在許多建築應用中，如：電梯內部，儘管手印可以擦掉，但很不美觀。如果選用布紋表面，就不那麼明顯了。
在這些敏感的地方一定不能使用鏡面不銹鋼。
e. 選擇表面加工時應考慮到製作工藝，例如：為了除去焊珠，可能要對焊縫進行修磨，而且還要恢復原有的表面加工。
花紋板很難甚至無法滿足這一要求。
f. 對於有些表面加工、修磨或拋光的紋路是有方向性的，被稱為單向的。如果使用時使這種紋路垂直而不是水平，污物就不易附著在上面，而且容易清洗。
g. 無論採用哪種精加工都需要增加工藝步驟，因此要增加費用，所以，選擇表面加
工時要慎重。
因此，建築師、設計人員和製造廠家等有關人員需要對不銹鋼的表面加工有所瞭解。通過彼此之間的友好合作和相互交流，一定會獲得所期望的效果。
h. 根據我們的經驗，我們不建議使用氧化鋁作磨料，除非在使用過程中十分小心。最好是使用碳化硅磨料。

3．標準表面加工
許多種表面加工一直是採用編號或其它分類方法表示、它們都被編入了有關的標準中，如："英國標準BS1449"和"美國鋼鐵協會不銹鋼生產者委員會標準"。

4．軋製表面加工
板材和帶材有三種基本的軋製表面加工，它們是通過板材和帶村的生產工藝表示的。
No.1：經過熱軋、退火、酸洗和除鱗。處理後的鋼板表面是一種黯淡表面，有點粗糙。
No.2D：比N0.1表面加工好，也是黯淡表面。經過冷軋、退火、除鱗，最後用毛面輥輕軋。
No.2B：這是建築應用中最常用的，除在退火和除鱗後用拋光輥進行最後一道輕度冷軋外，其它工藝與2D相同，表面略有些發光，可以進行拋光處理。
No.2B光亮退火：這是一種反射性表面，經過拋光輥軋制並在可控氣氛中進行最終退火。光亮退火仍保持其反射表面，而且不產生氧化皮。
由於光亮退火過程中不發生氧化反應，所以，不需要再進行酸洗和鈍化處理。
5．拋光表面加工
No.3：由3A和3B表示。"
3A：表面經過均勻地研磨，磨料粒度為80～100。
3B：毛面拋光，表面有均勻的直紋，通常是用粒度為180～200的砂帶在2A或2B板上一次拋磨而成。
No.4：單向表面加工，反射性不強，這種表面加工可能在建築應用中用途最廣。其工藝步驟是先用粗磨料拋光，最後再用粒度為180的磨料研磨。
No.6：是對No.4的進一步改進，是在磨料和油介質中用坦皮科拋光刷拋光No．4表面。"英國標準1449"中沒有該表面加工，但在美國標準中可以查到。
No.7：被稱為光亮拋光，是對已經磨得很細但仍有磨痕的表面進行拋光。
通常使用的是2A或2B板，用纖維或布拋光輪和相應的拋光膏。
No.8：鏡面拋光表面，反射率高，通常被稱為鏡面表面加工，因為它反射的圖像很清晰。
用細磨料對不銹鋼連續拋光，然後再用非常細的拋光膏打磨。
在建築應用中應該注意的是這種表面如果用在人員流動量較大或人們經常觸摸到的地方會留下手印。
手印當然可以擦掉，但有時影響美觀。
"官方"標準和文獻中描述的表面加工只是一般性的介紹，樣本才能最直觀地表示表面加工的種類。拋光或金屬精加工廠家將提供各種表面加工的樣品，用戶應同他們進行討論。

6. 表面粗糙度
軋 製表面加工和拋光表面加工的分類是說明能夠達到的程度，另一個有效的表示方法是測量表面粗糙度。標準的測量方法被稱為CLA（中心線平均值），測量儀在 鋼板表面橫向移動，記錄下峰谷的變化幅度。CLA的編號越小，表面越光滑。從下表中的表面加工和CLA編號可以看出不同等級的最終結果。


表面加工 CLA，微米
2B 0.1-0.5
2A 0.05-0.1
2D 0.4-1.0
3 0.4-1.5
4 0.2-1.5
8 0.2
EP 基本值的1/2

EP=電解拋光，大致可將峰谷的變化幅度減少到原表面的1/2。

7.機械拋光
注意事項：
我們應該記住，研磨操作中用砂紙或砂帶進行的研磨基本上屬於磨光切割操作，在鋼板表面留下很細的紋路。
我們在用氧化鋁作為磨料時曾遇到過麻煩，其部分原因是壓力問題。
設備的任何研磨部件，如：砂帶和磨輪等，使用前絕不能用於其它非不銹鋼材料。因為這樣會污染不銹鋼表面。
為了保證表面加工的一致性，新砂輪或砂帶應先在成分相同的廢料上試用，以便同樣品進行比較。

8．電解拋光
這是一種金屬清除工藝，在此工藝中不銹鋼作為電解液中的陽極，通電後金屬從表層除去。
該工藝通常用於零部件的加工，因為它們的形狀難以用傳統方法進行拋光。
該工藝常用於冷軋鋼板的表面，因為其表面比熱軋鋼板的表面光滑。
但是電解拋光會使表面的雜質更明顯，特別是鈦和鈮穩化的材料會由於粒狀雜質使焊縫區出現差異。
小焊疤和銳稜可以通過該工藝清除掉。該工藝著重處理表面上的突出部分，優先對它們進行溶解。
電解拋光工藝是將不銹鋼浸泡在加熱的液體中，液體的配比涉及到許多專有技術和專利技術。
奧氏體不銹鋼的電解拋光效果很好。

9．網紋表面加工
不銹鋼可以採用的花紋種類很多。
使鋼板具有添加花紋或網紋表面加工的優點如下：
a. 減少"金屬屋面材料皺縮"（oil can-ning），該詞是一個用來描述光亮材料表面的術語，這種表面從光學角度看不平。例如：大面積的裝飾板，即使經過拉伸矯直或張力拉矯也很難使表面完全平直，因而會出現金屬屋面材料皺縮。
b. 網紋圖案可以減少在陽光下發出的眩光。
c. 花紋板如果有輕微的劃痕和小面積壓痕都不太明顯。
e. 增大鋼板的強度。
f. 為建築師提供了選擇的餘地。
有專利權的圖案包括布紋（用於倫敦的埃德大廈）、鑲嵌圖案、珍珠狀和皮革紋。還可以使用波紋和線狀圖案。
花紋表面特別適合於內部裝飾，如：電梯鑲板、櫃檯、壁板和入口處。
外部應用時應考慮到使不銹鋼能夠通過雨水和人工沖刷清洗表面，避免有易聚集污物和空中雜質的死角，以免造成腐蝕影響美觀。

10．毛面表面加工
毛面表面加工是最常用的表面加工之一，它是在經過拋光或光亮退火的鋼板表面用尼龍研磨帶或刷進行拋光。

11. 噴玻璃球或噴丸
對於內部應用，如：電梯的內部，混合表面加工很受歡迎。
這種混合工藝是通過噴玻璃球形成無澤表面，然後通過掩飾處理，覆上塑料膜，成拋光表面加工，最後形成拋光和無澤的混合表面。
不銹鋼砂丸也可以用於類似的工藝。
要使用的玻璃球或丸粒事先絕不能在其它材料上使用，尤其不能在碳鋼上。因為碳鋼的粉粒會嵌入到不銹鋼表面，很容易造成腐蝕。
陶瓷球也可以作為噴料。

12．彩色不銹鋼
不銹鋼彩色工藝是國際鎳公司（INCO）70年代研製成功的，許多公司都有使用這一工藝的許可證。
前面已經解釋過，不銹鋼之所以不生銹是因為它表層的情性氧化鉻膜。
彩色工藝就是利用這層膜形成指定的顏色。
由於不銹鋼利用了這層始終存在的膜，所以既不退色，也不需要像油漆一樣經常維護。
彩色不銹鋼還可以進行成型處理，即使在銳彎處也不會對顏色有任何不良影響。
關於對耐蝕性的影響，試驗表明採用該工藝後耐蝕性有所增強。
該工藝與操作時間密切相關，時間不同顏色會發生變化。顏色的變化順序是棕色、金色、紅色、紫色和綠色。
該工藝的一大特點是它的最終外觀可以反映出該材料原來的表面，即：鏡面或拋光面會產生很強的金屬光澤，而毛面表面加工的顏色是無 光澤的。

工藝過程：
該工藝是將不銹鋼浸泡在溶液槽中，溶液中最好是每升含250克Cr2O3，每升含490克硫酸也可以，溫度範圍80～85℃，浸泡時間取決於所需要的顏色，最多不超過25分鐘。
將鋼板用乾淨的冷水漂洗後，再在室溫條件下放到濃度為250克/1升氯酸和2.5克/1升磷酸的液體中進行陰極處理，時間大約為10分鐘，電流密度為0．2～0．4A/dm2。
為了防止損壞，彩色處理後立即進行硬化處理，然後在熱水中進行漂洗並且乾燥。

13．混合表面加工
彩色不銹鋼上可以再加圖案，所開發的專有技術包括用剛玉砂帶除去"突出"部分，這樣，最終的結果是將鋼板的自然之美與彩色圖案的色彩結合在一起。
這種表面不容易留下手印，特別適用於室內裝飾。
拋光廠家可以提供表面加工的樣品。

14．蝕刻表面加工
通過覆膜工藝將圖案標在鋼板表面，再將鋼板浸在三氯化鐵酸液（o級）中，將未覆膜的部分浸蝕掉，在不銹鋼的表面形成美麗的圖案。

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BW is specialized in R&D and sourcing the most advanced carbide material with high-tech coating to supply cutting / milling tool for mould & die, aero space and electronic industry. Our main products include solid carbide / HSS end mills, micro electronic drill, IC card cutter, engraving cutter, shell end mills, cutting saw, reamer, thread reamer, leading drill, involute gear cutter for spur wheel, rack and worm milling cutter, thread milling cutter, form cutters for spline shaft/roller chain sprocket, and special tool, with nano grade. Please visit our web www.tool-tool.com for more info.

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1 不銹鋼件常用表面處理方法
1.1 前言
不銹鋼具有獨特的強度、較高的耐磨性、優越的防腐性能及不易生銹等優良的特性。故廣泛應用於化工行業，食品機械，機電行業，環保行業，家用電器行業及家庭裝潢，精飾行業，給予人們以華麗高貴的感覺。
不銹鋼的應用發展前景會越來越廣，但不銹鋼的應用發展很大程度上決定它的表面處理技術發展程度。常用不銹鋼表面處理技術有以下幾方面。

1.2 不銹鋼品種簡介
1.2.1 不銹鋼主要成分：一般含有鉻（Cr）、鎳（Ni）、鉬（Mo）、鈦（Ti）等優質金屬元素。
1.2.2 常見不銹鋼：有鉻不銹鋼，含Cr12%以上；鎳鉻不銹鋼，含Cr18%，含Ni12%。
1.2.3 從不銹鋼金相組織結構分類：有奧氏體不銹鋼，例如：1Cr18Ni9Ti，1Cr18Ni11Nb，Cr18Mn8Ni5。馬氏體不銹鋼，例如：Cr17，Cr28等。一般稱為非磁性不銹鋼和帶有磁性不銹鋼。

1.3 常見不銹鋼表面處理方法
目前對不銹鋼表面進行處理方法品種：a. 表面本色白化處理；b. 表面鏡面光亮處理；c. 表面著色處理。
1.3.1 表面本色白化處理：不銹鋼在加工過程中，經過卷板、扎邊、焊接或者經過人工表面火烤加溫處理，產生黑色氧化皮。這種堅硬的灰黑色氧化皮主要是 NiCr2O4和NiF二種EO4成分，以前一般採用氫氟酸和硝酸進行強腐蝕方法去除。但這種方法成本大，污染環境，對人體有害，腐蝕性較大，逐漸被淘 汰。目前對氧化皮處理方法主要有二種：
a. 噴砂（丸）法：主要是採用噴微玻璃珠的方法，除去表面的黑色氧化皮。
b. 化學法：使用一種無污染的酸洗鈍化膏和常溫無毒害的帶有無機添加劑的清洗液進行浸洗。從而達到不銹鋼本色的白化處理目的。處理好後基本上看上去是一無光的色澤。這種方法對大型、複雜產品較適用。
1.3.2 不銹鋼表面鏡面光亮處理方法：根據不銹鋼產品的複雜程度和用戶要求情況不同可分別採用機械拋光、化學拋光、電化學拋光等方法來達到鏡面光澤。這三種方法優缺點如下：

表1

項目方法 優點 缺點 適用產品 備註

機械拋光 整平性好，光亮 勞動強度大，污染嚴重，複雜件難加工，光澤下降，投資及成本較高 簡單工件，中、小產品，複雜件無法加工 整個產品光澤達不到一致，光澤保持時間不長
化學拋光 投資少，複雜件能拋，效率高，速度快 光亮度不足，拋光液要加溫，有氣體溢出，需要通風設備 複雜產品，光亮度要求不高的產品可選用 小批量加工較合算
電化學 拋光 達鏡面光澤，長期保持，工藝穩定，污染少，成本低，防污染性好 一次性投資大，複雜件要裝工裝，輔助電極，大量生產要降溫 高擋中小件產品，要求長時間保持鏡面光亮產品 工藝穩定，易操作，可廣泛推廣使用

1.3.3 表面著色處理：不銹鋼著色不僅賦予不銹鋼製品各種顏色，增加產品的花色品種，而且提高產品耐磨性和耐腐蝕性。
不銹鋼著色方法有如下幾種： a. 化學氧化著色法；b. 電化學氧化著色法； c. 離子沉積氧化物著色法；e. 高溫氧化著色法；f. 氣相裂解著色法。各種方法簡單概況如下：

a. 化學氧化著色法：就是在特定溶液中，通過化學氧化形成膜的顏色，有重鉻酸鹽法、混合鈉鹽法、硫化法、酸性氧化法和鹼性氧化法。一般「茵科法」（INCO）使用較多，不過要想保證一批產品色澤一致的話，必須用參比電極來控制。
b. 電化學著色法：是在特定溶液中，通過電化學氧化形成膜的顏色。
c. 離子沉積氧化物著色法化學法：就是將不銹鋼工件放在真空鍍膜機中進行真空蒸發鍍。例如：鍍鈦金的手錶殼、手錶帶，一般是金黃色。這種方法適用於大批量產品加工。因為投資大，成本高，小批量產品不合算。
d. 高溫氧化著色法：是在特定的熔鹽中，浸入工件保持在一定的工藝參數，使工件形成一定厚度氧化膜，而呈現出各種不同色澤。
e. 氣相裂解著色法：較為複雜，在工業中應用較少。

1.4 處理方法選用
不銹鋼表面處理選用哪種方法，要根據產品結構、材質、及對表面不同要求，選用合適的方法進行處理。


2 不銹鋼件產生銹蝕的常見原因
2.1 化學腐蝕
2.1.1 表面污染：附著在工件表面的油污、灰塵及酸、鹼、鹽等在一定條件轉化為腐蝕介質，與不銹鋼件中的某些成分發生化學反應，產生化學腐蝕而生銹。
2.1.2 表面劃傷：各種劃傷對鈍化膜的破壞，使不銹鋼保護能力降低，易與化學介質發生反應，產生化學腐蝕而生銹。
2.1.3 清洗：酸洗鈍化後清洗不乾淨造成殘液存留，直接腐蝕不銹鋼件（化學腐蝕）。

2.2 電化學腐蝕
2.2.1 碳鋼污染：與碳鋼件接觸造成的劃傷與腐蝕介質形成原電池而產生電化學腐蝕。
2.2.2 切割：割渣、飛濺等易生銹物質的附著與腐蝕介質形成原電池而產生電化學腐。
2.2.3 烤校：火焰加熱區域的成份與金相組織發生變化而不均勻，與腐蝕介質形成原電池而產生電化學腐蝕。
2.2.4 焊接：焊接區域的物理缺陷（咬邊、氣孔、裂紋、未熔合、未焊透等）和化學缺陷（晶粒粗大、晶界貧鉻、偏析等）與腐蝕介質形成原電池而產生電化學腐蝕。
2.2.5 材質：不銹鋼材質的化學缺陷（成份不均勻、S、P雜質等）和表面物理缺陷（疏鬆、砂眼、裂紋等）有利於與腐蝕介質形成原電池而產生電化學腐蝕。
2.2.6 鈍化：酸洗鈍化效果不好造成不銹鋼表面鈍化膜不均勻或較薄，易於形成電化學腐蝕。
2.2.7 清洗：存留的酸洗鈍化殘液與不銹鋼發生化學腐蝕的生成物與不銹鋼件形成電化學腐蝕。

2.3 應力集中易於造成應力腐蝕。
總 之，不銹鋼由於其特殊的金相組織和表面鈍化膜，使得它在一般情況下較難與介質發生化學反應而被腐蝕，但並不是在任何條件下都不能被腐蝕。在腐蝕介質和誘因 （如劃傷、飛濺、割渣等）存在的條件下，不銹鋼也能與腐蝕介質發生緩慢的化學和電化學反應被腐蝕，而且在一定條件下的腐蝕速度相當快而產生銹蝕現象，尤其 是點蝕和縫隙腐蝕。不銹鋼件的腐蝕機理主要為電化學腐蝕。
因此，在不銹鋼產品在加工作業過程中應採取一切有效措施，盡量避免銹蝕條件和誘因的產生。實際上，許多銹蝕條件和誘因（如劃傷、飛濺、割渣等）對於產品的外觀質量也有顯著的不利的影響，也應該和必須加以克服。


3 目前我公司不銹鋼產品採用表面處理工藝

3.1 打磨：採用的是手工機械打磨，主要處理下料切割缺陷、焊縫缺陷、鉚焊時的鉚焊點及加工過程中產生的各種劃痕。
3.2 焊縫酸洗：焊縫酸洗鈍化，主要處理焊縫處的黑色氧化皮。
3.3 整體鈍化：整體酸洗鈍化，主要處理整體要求一致的產品，但目前這種處理方法很難達到理想的一致效果。
3.4 拋光鈍化：手工打磨拋光後酸洗鈍化處理，主要處理表面有裝飾要求的產品，但目前的處理方法很難達到較好的處理效果，而且材料費用和工時費用都比較高。


4 目前我公司不銹鋼產品加工過程中存在問題
4.1 焊縫缺陷：焊縫缺陷較嚴重，採用手工機械打磨處理方法來彌補，產生的打磨痕跡，造成表面不均勻，影響美觀。
4.2 表面不一致：只對焊縫進行酸洗鈍化，也造成表面不均勻，影響美觀。
4.3 劃痕難除去：整體酸洗鈍化，也不能將加工過程中產生的各種劃痕去掉，並且也不能去除由於劃傷、焊接飛濺而粘附在不銹鋼表面的碳鋼、飛濺等雜質，導致在腐蝕介質存在的條件下發生化學腐蝕或電化學腐蝕而生銹。
4.4 打磨拋光鈍化不均勻：手工打磨拋光後進行酸洗鈍化處理，對面積較大的工件，很難達到均勻一致處理效果，不能得理想的均勻表面。並且工時費用，輔料費用也較高。
4.5 酸洗能力有限：酸洗鈍化膏並不是萬能的，對等離子切割、火焰切割而產和黑色氧化皮，較難除去。
4.6 人為因素造成的劃傷比較嚴重：在吊裝、運輸和結構加工過程中，磕碰、拖拉、錘擊等人為因素造成的劃傷比較嚴重，使得表面處理難度加大，而且也是處理後產生銹蝕的主要原因。
4.7 設備因素：在型材、板材卷彎、折彎過程中，造成的劃傷和折痕也是處理後產生銹蝕的主要原因。
4.8 其他因素：不銹鋼原材料在採購、儲存過程中，由於吊裝、運輸過程產生的磕碰和劃傷也比較嚴重，也是產生銹蝕的原因之一。


5 應採取措施
5.1 儲存、吊裝、運輸
5.1.1 不銹鋼件儲存:應有專用存放架，存放架應為木質或表面噴漆的碳鋼支架或墊以橡膠墊，以與碳鋼等其它金屬材質隔離。存放時，儲存位置應便於吊運，與其它材料存放區相對隔離，應有防護措施，以避免灰塵、油污、鐵銹對不銹鋼的污染。
5.1.2 不銹鋼件吊裝：吊裝時，應採用專用吊具，如吊裝帶、專用夾頭等，嚴禁使用鋼絲繩以免劃傷表面；並且在起吊和放置時，應避免衝擊磕碰造成劃傷。
5.1.3 不銹鋼件運輸：運輸時，應用運輸工具（如小車、電瓶車等），並應潔淨有隔離防護措施，以防灰塵、油污、鐵銹污染不銹鋼。嚴禁拖拉，避免磕碰、劃傷。

5.2 加工
5.2.1 加工區：不銹鋼件的加工區域應相對固定。不銹鋼件加工區的平台應採取隔離措施，如鋪上橡膠墊等。不銹鋼件加工區的定置管理、文明生產應加強，以避免對不銹鋼件的損傷與污染。
5.2.2 下料：不銹鋼件的下料採用剪切或等離子切割、鋸切等。
a. 剪切：剪切時，應與送進支架隔離，落料斗也應鋪以橡膠墊，避免劃傷。
b. 等離子切割：等離子切割後，割渣應清理乾淨。批量切割時，對於已完成的零件應及時清理出現場，以避免割渣對工件的玷污。
c. 鋸切下料：鋸切下料時，夾緊應加以膠皮保護，鋸切後應清理工件上的油污、殘渣等。
5.2.3 機械加工：不銹鋼件在車、銑等機械加工時也應注意防護，作業完成應清理乾淨工件表面的油污、鐵屑等雜物。
5.2.4 成型加工：在卷板、折彎過程中，應採取有效措施避免造成不銹鋼件表面劃傷和折痕。
5.2.5 鉚焊：不銹鋼件在組對時，應避免強制組裝，尤其避免火焰烤校裝配。組對或製作過程如有臨時採用等離子切割時，應採取隔離措施以避免割渣對其它不銹鋼件的污染。切割後，工件上的割渣應清理乾淨。
5.2.6 焊接：不銹鋼件焊接前必須認真清除油污、銹跡、灰塵等雜物。焊接時盡量採用氬弧焊接，採用手工電弧焊時應採用小電流、快速焊，避免擺動。嚴禁在非焊接區域 引弧，地線位置適當、連接牢固，以避免電弧擦傷。焊接時應採取防飛濺措施（如刷白灰等方法）。焊後應用不銹鋼（不得採用碳鋼）扁鏟徹底清理熔渣和飛濺。
5.2.7 多層焊：多層焊時，層間熔渣必須清除乾淨。多層焊時，應控制層間溫度，一般不得超過60℃。
5.2.8 焊縫：焊縫接頭應修磨，焊縫表面不得有熔渣、氣孔、咬邊、飛濺、裂紋、未熔合、未焊透等缺陷，焊縫與母材應圓滑過渡，不得低於母材。
5.2.9 矯形：不銹鋼件的矯形，應避免採用火焰加熱方法，尤其不允許反覆加熱同一區域。矯形時，盡量採用機械裝置，或用木錘（橡皮錘）或墊橡皮墊錘擊，禁止用鐵錘錘擊，以避免損傷不銹鋼件。
5.2.10 搬運：不銹鋼件在加工過程中進行搬運時，應用運輸工具（如小車、電瓶車或天車等），並應潔淨有隔離防護措施，以防灰塵、油污、鐵銹污染不銹鋼。嚴禁在平台或地面直接拖拉，嚴禁磕碰和劃傷。

5.3 表面處理
5.3.1 清理打磨：如有損傷應打磨，尤其與碳鋼件接觸造成的劃傷和飛濺、割渣造成的損傷必須認真徹底地清理打磨乾淨。
5.3.2 除油除塵：不銹鋼件在進行酸洗鈍化前，必須按工藝清除油污、氧化皮、灰塵等雜物。
5.3.3 酸洗鈍化：不銹鋼件的酸洗鈍化必須嚴格按工藝要求進行，鈍化膏塗層應均勻，鈍化時間應嚴格執行工藝要求。
5.3.4 清洗乾燥：酸洗鈍化後，應嚴格按工藝進行擦拭、沖洗、乾燥，徹底清除酸洗鈍化膏和酸液。
5.3.5 保護：不銹鋼件表面處理完成後，應做好防護，避免人員撫摸和油污、灰塵等雜物的污染。
5.3.6 避免再加工：不銹鋼件表面處理完成後，應避免對該零部件或產品的再加工。

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位於美國新墨西哥州的聖地亞國家實驗室(Sandia National Laboratories)對尺寸僅為10μm和20μm的微型車刀和銑刀進行了切削實驗與研究。

雖 然「微加工(micro machining)」這一術語可用於表示在極小尺度範圍內完成的各種加工操作，但聖地亞國家實驗室的研究人員卻避免將他們進行的微小尺度車削和銑削加工 稱為「微加工」。他們認為，在「加工」一詞前面冠以「微(micro)」的前綴，則表示用該加工方法可加工出尺寸小至1μm的工件形貌，而該實驗室目前還 做不到這一點——至少在車削和銑削加工上還達不到這一水平，目前他們研製的微型刀具能夠加工出的工件形貌尺寸最小可達到25μm。換句話說，雖然他們已達 到的加工尺度水平還不能稱為「微加工」，但已比幾乎任何其它金屬切削加工車間都更接近 「微加工」的目標。聖地亞國家實驗室的研究人員將這種尺度水平的加工稱為「亞微加工(meso-machining)」。

亞微加工所用的 微型銑刀和微型車刀是採用聚焦離子束對硬質合金和高速鋼刀坯材料進行雕蝕加工而成。用該方法製造的微型立銑刀的直徑可小至約20μm；微型車刀的寬度可小 至約10μm。這種微型刀具是實現亞微加工所必不可少的關鍵工藝因素，因為目前在機床上使用這種微型刀具的適用加工技術已基本成熟。在聖地亞國家實驗室， 雖然仍然需要全力開發亞微切削實驗所用的微型刀具，但實驗所用加工機床已完全具備了使用微型刀具的技術條件。研究人員利用市場上機床供貨商提供的精密加工 機床，即可有效地使用微型刀具進行亞微切削加工。

美國開展亞微加工研究的一個主要原因與核武器有關。美國現存核武器上的某些零件需要經常 更換，並且需要對這些零件的結構形貌不斷進行改進。但是，因為核武器上的各個零件與周圍其它零件之間都有不允許改變的裝配關係，所以每一個零件的尺寸和外 形都必須保持固定不變。因此，為了在零件上增加新的結構形貌，惟一的途徑就是將更多結構微縮於現有空間之中，而亞微加工可以成為實現這一目標的一種有效手 段。

聖地亞國家實驗室通過大量實驗研究，已可在包括鋁、黃銅、4340鋼等材料上成功地銑削出寬度20～30μm的槽，典型切削深度為 1μm。該實驗室用一把φ22μm硬質合金雙刃立銑刀進行的切削實驗表明，在切深1μm、轉速18000r/min的切削條件下加工鋁件時，微型立銑刀能 以最大至50mm/min的進給率進行有效切削，刀具銑削時間超過6小時以上，且在整個進給率變化範圍內未發生刀具破損現象。

微型車刀的切削可靠性也已得到證實。典型的切削實驗表明，一把寬度為13μm的微型車刀能夠在全長200mm的鋁件上切出深度為4μm的螺旋槽。

微型車刀的幾何形狀與常規尺寸車刀類似，而微型銑刀的幾何形狀則與常規尺寸銑刀有所不同。由於用聚焦離子束對微型銑刀進行成形加工時，難以加工出典型的標準立銑刀帶有容屑槽的複雜幾何形狀，因此，亞微加工用微型立銑刀的刀體剖面幾何形狀較為簡單。

微 型刀具的切削機理與常規尺寸刀具基本相同，可看作是常規刀具切削的「微縮版」。用光學顯微鏡對亞微銑削過程的觀測表明，切屑可從銑刀附近快速排出。此外， 用電子顯微鏡觀測表明，銑削工件表面同樣出現了切削刀痕。對亞微車削的觀測結果也清楚地表明，與常規尺寸車刀加工的常見現象一樣，用亞微車刀切削後，也經 常可以發現刀具上粘附有長條形切屑。

上述亞微銑削實驗是在一台上世紀九十年代購進的Boston Digital加工中心上進行的。該機床的位移分辨率達到1μm，因此可以利用在手動銑床加工中常用的「觸發(touching off)」對刀方式來實現微型銑刀相對於工件的定位。研究人員採用手動方式，以每次1μm的步距持續緩慢地微動進刀，直至通過顯微鏡觀察到出現了一點切 屑，即表明此時銑刀已剛好與工件接觸。

最近，聖地亞國家實驗室又在一台Willemin-Macodel公司的精密加工中心上進行了亞微 銑削的實驗研究。亞微車削實驗則是在一台Moore Tool公司的金剛石車床上進行的(雖然使用的微型車刀材料並不是金剛石)。該實驗室還在Agie公司的線切割機和電火花成形機上進行了亞微放電加工 (EDM)的實驗研究。此外，亞微激光加工也是該實驗室亞微加工研究的另一重要領域。

目前，亞微車削比亞微銑削更具實用性。對於亞微銑削 而言，制約其應用的因素除了亞微刀具製造工藝難以複製出傳統立銑刀的複雜幾何形狀外，另一個原因是很難將安裝在刀夾中的微型銑刀的徑向跳動減小至一把直徑 僅20μm的刀具可以容許的誤差範圍內。另一個問題是目前對亞微銑削的需求還不多。聖地亞國家實驗室的用戶迄今提出的研製要求是需要直徑小於130μm的 銑刀。對於某些工件形貌，例如微型外齒輪的輪齒，實驗室趨向於採用線切割機進行放電加工(EDM)。不過，如果需要加工微型內齒輪的輪齒，則可能需要採用 亞微銑削。

雖然存在上述問題，對各種亞微加工方法(包括亞微銑削)的實驗研究仍在繼續進行。為了避免因銑刀夾持及與此相關的銑刀徑跳引起 的問題，聖地亞國家實驗室正在對一種可帶動刀具旋轉而不需要刀具夾頭的專用主軸進行實驗，這種由佛羅里達大學開發的主軸轉速可高達 500000r/min。

影響亞微切削加工的另一個常見問題是使用亞微刀具需要較高的專業知識水平。亞微切削加工與常規切削加工的要求不 同。在常規切削中，刀具、工件和加工程序可在不同的機床之間替換使用；而亞微切削則要求操作者必須瞭解在不同的加工環境下微小誤差的疊加規律有何不同，以 及選擇的特定切削參數(如切削速度、進給率等)是如何影響特定機床的加工精度的。要成為一個熟練的亞微切削操作者，可能需要好多個月的時間不斷進行學習和 實踐，以正確掌握亞微切削的技術知識和操作要領。這種較高的技術要求大大限制了亞微切削技術的推廣應用。即使在聖地亞國家實驗室的五、六十名技術精湛的機 械技師中，也只有少數幾人能夠熟練掌握此項操作技術。

亞微加工技術的發展現狀可總結如下：

1) 聚焦離子束工藝(用於製造亞微刀具)：可加工最小形貌尺寸：200nm，公差20nm；材料去除率：0.5μm3/sec；可加工材料：任何材料。

2) 亞微銑削、亞微車削：可加工最小形貌尺寸：25μm(車削可達10μm)，公差2μm；材料去除率：10400μm3/sec；可加工材料：鋁，黃銅，低碳鋼，PMMA塑料。

3) 亞微放電加工(EDM)：可加工最小形貌尺寸：25μm，公差3μm；材料去除率：25×106μm3/sec；可加工材料：導電材料。

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