随着科学技术的发展，在机械制造、国防工业、宇航工业和声学领域中，大量使用耐热钢、钛合金、恒弹性合金、高温合金、不锈钢、冷硬铸铁和工程陶瓷等材料。这些材料具有良好的耐热性、耐蚀性、高的比强、优异的常温和高温力学性能。由于它们的强度高、导热性差，加工硬化倾向严重，其加工性仅为普通材料的30%〜40%,用传统的切削方法加工时，切削用量小，刀具磨损十分严重，甚至无法进行切削，给切削加工带来很大困难。硬脆材料例如花岗岩、陶瓷、淬硬钢的切削加工性就更差了。我国切削工作者对这些难加工材料进行了大量的超声车削试验。下面介绍几种难加工材料的切削试验结果。

（1）淬硬钢

淬硬钢在工业中的应用越来越广泛。淬硬钢的洛氏硬度可达HRC55〜65,抗拉强度 可达2110~2600N/mm²,单位切削力为4500MPa,热导率为0. 004W/（cm • °C）。而常用45钢的性能为：布氏硬度 HB229, =610N/mm²,延伸率 16%,热导率为0.0275W/（cm・°C）。所以，淬硬钢强度大，韧性差，脆性大，热导率低，切削时会产生很大的切削力和很高的切削温度，且刀具极易产生磨损和破损，是典型的难加工材料之一。

试验材料：淬硬GCr15轴承钢。

刀片材料：707，

机床：C6140车床，德国MARTIN车床（改装成无级调速）。

试验装置：经过改装的CZQ-250A超声车削装置，振动频率f=20. 8kHz,刀尖振幅a=12μm

仪器：工具显微镜（测量刀具磨损）;2201型电动式轮廓测量仪（测量表面粗糙度Ra);D26-W型，150V/300V/600V, 10A/20A功率表（测量主切削力 ）,铜、康铜热电偶,DA-16型晶体管毫伏表（测量切削温度Q）。

① 刀具磨损。切削用量范围取：。切削路程固定不变。正交试验后的数据经回归处理后，得刀具后刀面磨损计算公式为

相关系数R =0.962。

由试验结果可知，超声车削淬硬钢时，刀具后刀面磨损较小，s、 对 影响不大。从上式可知， 对 的影响大于s,与一般规律不一致，这是因为超声车削过程中，当刀尖移动一个进给量s时，刀尖要与工件进行上千次的以切深为的摩擦、分离，因此， 对 的影响大于s是符合超声车削特点的，并在切削温度试验中再次得到证实。

② 表面粗糙度。数据经回归处理后，得表面粗糙度计算公式为

相关系数R=0.9927。

③ 切削力。由于超声车刀（机夹可转位硬质合金刀片）悬臂安装在变幅杆输出端上, 无法用普通测力仪测试。这里釆用通过测量切削功率来计算主切削力 的方法。计算公式为：

式中，为切削时电机功率； 为切削前空转功率；为切削速度。

数据经回归处理后，得平均主切削力 的公式为

相关系数R=0.9721。