摘要：基于激光加熱輔助切削和超聲橢圓振動切削提出了激光超聲復合切削加工工藝。采用聚晶立方氮化硼（ＰＣＢＮ）刀具對ＹＧ１０硬質合金進行了常規切削，超聲橢圓振動切削，激光加熱輔助切削和激光超聲復合切削對比試驗。檢測了刀具磨損量、刀具磨損形貌、工件表面粗糙度以及工件表面形貌，并通過掃描電鏡（ＳＥＭ）對刀具磨損區域進行了能譜分析，同時研究了激光超聲復合切削硬質合金時ＰＣＢＮ刀具的磨損及其對工件表面質量的影響。最后，與常規切削、超聲振動切削及激光加熱輔助切削進行了對比試驗。結果表明：激光超聲復合切削時刀具使用壽命顯著增加，加工后的工件表面粗糙度平均值分別降低了７９％、６０％和６４％，且工件表面更加平整光滑。激光超聲復合切削硬質合金時，ＰＣＢＮ刀具的前刀面磨損表現為平滑且均勻的月牙洼磨損，后刀面磨損表現為較窄的三角形磨損帶和較淺的凹坑和劃痕；刀具的失效機理主要為黏接磨損、氧化磨損和磨粒磨損的綜合作用。
 
       關　鍵　詞：激光超聲復合切削；硬質合金；聚晶立方氮化硼（ＰＣＢＮ）刀具；刀具磨損；表面質量
 
      １、　引　言
 
　   　光學零件的模壓成型技術作為一種高精度光學元件加工技術，已成為國際上最先進的光學零件制造技術之一［１］。該項技術需要設計專用的模壓機床，采用高質量的模具和選用合理的工藝參數，其中高質量成型模具的材料選擇與加工制造成為關鍵。最具代表性的模具材料是以ＷＣ等超硬合金為基體，表面涂鍍氮化鈦等薄膜。但由于模具材料硬度高、脆性大，在加工過程中容易產生裂紋，影響工件的加工性能，因此對模具材料加工中所使用的刀具和加工方法提出了較高要求。
 
      在這些模具材料的精密加工過程中，除了必需使用高剛性、高分辨率的超精密數控機床，目前一般采用先磨削加工后拋光精加工成光學鏡面［２］。特別是在高精度非球面模具加工中，為了進一步提高精度和減輕磨削的痕跡，必需超精加工的多次反復［３］。導致高精度光學零件成型模具的制造成本較高，制約了該技術的進一步發展。本文將超聲振動切削和激光加熱輔助切削引入到常規切削中，提出激光超聲復合切削加工工藝，采用ＰＣＢＮ刀具對ＹＧ１０硬質合金進行超精密加工實驗研究，來實現硬質合金等硬脆材料的高效超精密制造，對促進光學零件模壓成型技術的實際應用和以經濟高效的方式進行光學元器件的加工具有現實意義。
 
     激光加熱輔助切削（Ｌａｓｅｒ　Ａｓｓｉｓｔｅｄ　Ｃｕｔｔｉｎｇ，ＬＡＣ）是解決硬脆材料、非金屬材料等難加工材料加工的一種新型加工技術［４］。王揚［５］、吳雪峰［６］、鄢銼［７］等人分別對復合材料、氮化硅陶瓷和氧化鋁陶瓷進行了激光加熱輔助切削的理論與試驗研究，有效保證了激光加熱切削硬質脆性材料的工藝要求。然而，激光加熱輔助切削硬脆材料時，熱應力容易使工件加工表面產生微裂紋，從而影響加工質量。針對這一問題，將超聲振動引入到加熱輔助切削過程中形成的熱超聲輔助切削加工技術在難加工材料的高效精密加工中得到應用，但取得的相關研究成果較少。Ｃ．Ｙ．Ｈｓｕ等［８］利用氣焊槍加熱工件，將超聲振動與高溫輔助切削相復合，研究了切削參數對切削力及工件表面粗糙度的影響。Ｒｉａｚ　Ｍｕｈａｍｍａｄ等［９－１０］利用帶狀電阻加熱器加熱工件對熱超聲輔助切削鈦合金進行了普通、超聲、加熱輔助切削及熱超聲輔助切削熱力學特性仿真研究及工件表面粗糙度與切削力試驗研究。因此，目前針對難加工材料熱超聲復合切削的研究主要集中在切削力、切削溫度以及工件表面質量等方面，針對刀具的磨損及其機理方面的研究較少，且加熱工件時的熱源為氣焊槍加熱或加熱器加熱，缺乏關于激光超聲復合切削的研究。
 
     此外，研究人員在使用ＰＣＢＮ 刀具切削淬硬鋼、鑄鐵及高溫合金等材料時的刀具磨損機理及切削性能等研究方面取得了較大進展，而有關加工硬質合金時的刀具磨損特性及切削性能等方面的研究相對較少。關佳亮等［１１］采用ＥＬＩＤ磨削和機械研磨拋光復合技術對硬質合金表面進行了超精密加工試驗，研究了各工藝參數對加工表面
粗糙度的影響，并獲得了表面粗糙度Ｒａ　１８ｎｍ的精密加工表面，但沒有涉及刀具磨損的研究。郭銳等［１２］對硬質合金進行超高速切削，研究了硬質合金在超高速切削過程中達到一定切削速度后切削力不增反降的原理，對刀具磨損也沒有進行研究。鄶吉才［１３］對納米硬質合金刀具進行了在線電解修整（ＥＬＩＤ）磨削，研究了納米硬質合金與大理石的摩擦磨損特性，但沒有針對刀具磨損進行研究。鄶吉才、張飛虎［１４］采用ＥＬＩＤ磨削技術對納米硬質合金的磨削性能也進行了試驗研究，分析了磨削工藝參數對磨削性能的影響，該研究同樣沒有涉及刀具磨損。
 
    由以上文獻可知，針對難加工材料激光超聲復合切削方面的研究和ＰＣＢＮ 刀具切削硬質合金時的刀具磨損及其機理方面的研究較少，而在激光超聲復合切削硬質合金的過程中刀具磨損嚴重，且刀具的微量磨損即會導致零件加工質量較差，難以滿足元器件表面質量達到超精密級的光學工程需要。因此，開展激光超聲復合切削硬質合金時的ＰＣＢＮ刀具磨損特性的研究很有必要。本文進行了ＰＣＢＮ 刀具常規切削（ＣｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌＣｕｔｔｉｎｇ，ＣＣ）、超聲振動切削（Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃａｌｌｙ　Ａｓｓｉｓｔｅｄ　Ｃｕｔｔｉｎｇ，ＵＡＣ）、激光加熱輔助切削（ＬＡＣ）以及激光超聲復合切削（Ｌａｓｅｒ　ＵｌｔｒａｓｏｎｉｃａｌｌｙＡｓｓｉｓｔｅｄ　Ｃｕｔｔｉｎｇ，ＬＵＡＣ ）ＹＧ１０硬質合金刀具磨損對比試驗，通過刀具磨損及工件表面質量的觀測，揭示激光超聲復合切削硬質合金時ＰＣＢＮ刀具的磨損規律及磨損機理，研究刀具磨損對工件表面質量的影響，為ＰＣＢＮ刀具超精密切削硬質合金的應用提供技術支持并指導生產實踐。
 

     ２　、激光超聲復合切削加工原理
 
　　切削原理如圖１所示，激光超聲復合切削加工是在激光加熱輔助切削的基礎上對刀具附加超聲振動的復合加工方法。復合加工中超聲加工和激光加熱輔助加工同時進行，將高功率激光束聚焦在切削刃前的工件表面，在材料被切除前的短時間內將局部加熱到較高的溫度，使材料的切削性能在高溫下發生改變，屈服應力和硬度降低，切削變形從脆性轉變為塑性或者準塑性，材料軟化［５－６］；同時對刀具施以縱彎復合振動使其以橢圓振動軌跡對工件表面進行切削，以避免刀具后刀面與已加工表面之間的長時間摩擦，同時緩解刀具的崩刃破損和對工件加工質量的不利影響［１５］。顯然，激光超聲復合切削加工將激光加熱輔助切削和超聲加工相結合，充分利用超聲加工和熱加工的優點，以期在一定程度上減小刀具磨損、降低加工成本、提高加工質量。
 

    
      圖１　激光超聲復合切削原理
 
      圖１中，工件以轉速ｎ做旋轉運動，同時刀具沿徑向做進給運動，以實現端面切削。將高能激光束打到刀具切削方向的前方對工件進行預加熱，以改善材料的切削特性；同時對切削刀具在切向和徑向分別施以同頻超聲振動ｆａ
和ｆｂ，以實現對軟化后的工件材料進行橢圓超聲振動切削。因此，激光超聲復合加工有望實現刀具磨損的降低及提高工件表面質量。
 
     ３　、實　驗
 
     ３．１　工件與刀具
 
     試驗選用直徑為φ４９ｍｍ的ＹＧ１０硬質合金軸件，ＷＣ含量為９０％，Ｃｏ含量為８％。所用的ＰＣＢＮ菱形刀片型號為ＤＣＧＷ０７０２０４、邊長為７ｍｍ，根據刀片尺寸，通過ＤＭＧ加工中心在變幅桿頂端加工出大小對應的刀槽，用螺釘將ＰＣＢＮ刀片固定在變幅桿上，裝夾后的刀具幾何參數如表１所示。圖２所示為經超景深顯微鏡檢測的切削試驗前的ＰＣＢＮ刀具。
 
 
                         表１　刀具幾何參數
     

     
      圖２　試驗前的ＰＣＢＮ刀具
 
     ３．２　試驗設置
 
     激光超聲復合切削試驗裝置如圖３所示，采用最小分辨率為１０ｎｍ 的ＳＰＨＥＲＥ３６０超精密金剛石數控車床和ＹＡＧ激光加熱系統。激光加熱系統由激光主機、激光電源、冷卻系統、激光指示定位系統、光纖傳輸系統、導光聚焦系統等組成，將激光器的聚焦裝置通過光纖連接到激光器主機，用支架固定在車床工作臺上，通過對激光頭位置和角度進行調節，光斑同刀尖保持一定距離。超聲振動系統包括超聲波發生器、縱向壓電換能器、開斜槽變幅桿和車刀，可實現加工過程中刀具的二維縱彎復合振動。實驗過程中，將二維超聲振動裝置與測力儀連接在一起固定在機床工作臺上，實現超聲振動裝置和激光聚焦裝置在切削過程中時刻保持同步。
  
  

     
      圖３　試驗裝置
 
      利用德國歐普士生產的ＯＰＴＲＩＳ－ＣＴ紅外測溫儀在線測量工件表面溫度（見圖３），通過阻抗分析儀和激光位移傳感器對聲學系統進行振動頻率和振幅測試。實驗參數如表２所示。
 
 
                         表２　實驗參數

    
      研究表明，當溫度高于４００℃時，硬質合金的硬度大幅度下降，材料被軟化，塑性增強［１６－１７］。圖４所示為表２實驗條件下的工件加熱區域縱切面溫度場的分布，同時測得工件表面激光光斑中心的平均溫度為６６５℃，刀尖點的平均溫度為４００℃。在此溫度下，工件材料的可加工性能得到一定改善，同時刀尖也不會因溫度過高而縮短壽命。因此，在室溫下進行傳統切削及二維超聲振動切削試驗，在刀尖平均溫度為４００℃左右時進行激光加熱輔助切削和激光超聲復合切削試驗。另外，當開啟超聲波發生器時為二維超聲振動切削和激光超聲復合切削，關閉超聲波發生器時為傳統切削和激光加熱輔助切削。在每一種切削條件下使用一把車刀對工件進行端面切削，走刀到直徑３７ｍｍ時退刀。每走一段路程后取下刀具，用ＫＥＹＥＮＣ　ＶＨＸ－２０００Ｃ超景深顯微鏡和ＳＥＭ 掃描電鏡觀測刀具磨損并對刀具磨損區域進行能譜分析，用白光干涉儀對工件加工表面形貌及表面粗糙度進行檢測。
 

      圖４　工件加熱區域的溫度場分布
   
      ４　、試驗結果
 
　　圖５～１２以及表３中，ＣＣ表示普通切削，ＵＡＣ表示超聲振動切削，ＬＡＣ表示激光加熱輔助切削，ＬＵＡＣ表示激光超聲復合切削。
 
     ４．１　刀具后刀面磨損特性
   
     圖５所示為不同切削條件下ＰＣＢＮ 刀具切削ＹＧ１０硬質合金時的后刀面磨損曲線。可以看出，從常規切削、超聲振動切削、激光加熱切削到激光超聲復合切削，切削路程相同時ＰＣＢＮ刀具后刀面磨損量逐漸減小，且４ 種切削方式下ＰＣＢＮ刀具磨損量隨著切削路程的增加均不斷增大，但不同階段的磨損增長率不同：初期磨損階段４種切削方式后刀面磨損率差別不大；正常磨損階段超聲切削與激光加熱切削磨損量基本相同，而激光超聲復合切削磨損量則明顯減小且持續時間較長；后期磨損階段，常規切削、超聲切削及激光加熱切削時刀具磨損速度較快，且磨損量明顯高于激光超聲復合切削。
 

    
     圖５　刀具后刀面磨損曲線
   
 
     圖６所示為切削路程分別為２８３．４ｍ、３６８．３ｍ和５８４．４ｍ時不同切削條件下的刀具磨損形貌圖。可以看出，４種切削方式下刀具后刀面均形成三角形狀的磨損帶。在切削距離為２８３．４ｍ時刀具出現了較大程度的磨損，后刀面磨損帶內出現了沿切削方向的溝槽，且常規切削和激光加熱輔助切削時的磨損程度最為嚴重，其次是超聲振動切削，激光超聲復合切削時刀具后刀面磨損較輕。此時４種切削方式下刀具均處于初期磨損狀態。
  
    

     圖６　不同切削距離時的刀具磨損形貌（從左至右，切削距離依次為２８３．４ｍ、３６８．３、５８４．４ｍ）
  

     切削距離為３６８．３ｍ時，４種切削方式下刀具后刀面磨損帶寬度逐漸增加，后刀面磨損區域呈現平滑且均勻的狀態。常規切削時后刀面磨損帶寬度及長度明顯增加，超聲振動切削時在刀具前刀面近切削刃區域出現了明顯的月牙洼磨損，激光加熱輔助切削時刀具后刀面磨損區域近切削刃區域出現了明顯的溝槽，而激光超聲復合切削時刀具后刀面磨損程度依然較輕。此時刀具處于正常磨損階段。
 
     切削距離達到５８４．４ｍ 時，４種切削條件下的刀具前、后刀面磨損形貌分別如圖７、圖８所示。可以看出，刀具磨損程度繼續增加，刀具后刀面磨損帶的寬度持續增大，且磨損帶內溝槽的數量及深度均增加。其中，常規切削時磨損最為嚴重，前刀面近切削刃處出現了脆性剝落且后帶面磨損帶內甚至出現了裂紋；超聲振動切削時由于刀尖部位受高頻斷續沖擊，刀具前刀面近切削刃附近出現了片狀脫落［１８］；激光加熱輔助切削時近切削刃處出現了崩刃現象，且后刀面磨損帶內的溝槽深度較深。另外，激光加熱輔助切削及激光超聲復合切削時刀具后刀面磨損帶內均出現了不同程度的“麻斑”現象。此時，激光超聲復合切削時刀具仍然處于正常磨損階段，而另外３種切削方式下刀具均已處于劇烈磨損階段。
 

    
     圖７　切削距離為５８４．４ｍ時的刀具前刀面磨損形貌
 

    
     圖８　切削距離為５８４．４ｍ時的刀具后刀面磨損形貌
   

     ４．２　刀具磨損對工件表面質量的影響
 
     圖９所示為切削路程增加時不同切削方式下的工件表面粗糙度。可以看出，在相同的加工工藝參數下，從常規切削、超聲振動切削、激光加熱輔助切削到激光超聲復合切削，加工后的工件表面粗糙度值呈現減小的趨勢，激光超聲復合切削時表面粗糙度值最小。試驗中，當切削距離為１００．０８ｍ時４種切削方式下獲得的表面粗糙度值均最小，但與常規切削、超聲振動切削以及激光超聲復合切削相比，激光超聲復合切削所獲得的表面粗糙度Ｒａ 值分別降低約６８％、４２％ 和１４％，整個切削路程中獲得的表面粗糙度平均值分別降低７９％、６０％和６４％。
 

      圖９　不同切削距離時的工件表面粗糙度
   
      另外，隨著切削路程的增加，４種切削方式下的工件表面粗糙度值均增加，其中激光超聲復合切削時工件表面粗糙度值的變化較小。常規切削時在切削距離達到４４４ｍ 之前以及超聲振動切削及激光超聲復合切削方式下切削距離未超過５８４ｍ時，工件表面粗糙度值隨著切削距離的增加僅有小幅上升，說明刀具磨損處于平緩穩定的正常磨損階段，可獲得較高表面質量的工件。而常規切削時切削距離超過４４４ｍ、超聲振動切削及激光加熱輔助切削時切削距離超過５８４ｍ時，與達到此距離前相比，工件表面粗糙度值急劇增加，當切削距離達到８３０ｍ時，這３種切削方式下的工件表面粗糙度值Ｒａ分別增至０．２８μｍ、０．１１μｍ和０．１４μｍ，與３種切削方式下的最小表面粗糙度值相比分別增加了７２７％、４８０％和１　０３６％，說明這３種切削方式下刀具處于不穩定的劇烈磨損階段，隨著刀具磨損的加劇，已無法獲得高質量的工件表面。而激光超聲復合切削方式下切削距離達到８３０ ｍ 時的表面粗糙度Ｒａ 值為０．０３μｍ，比最小粗糙度值增加了１８４％，說明此時刀具仍處于正常磨損階段，依然可以獲得較高的工
件表面質量。
 
      圖１０所示為４種切削條件下工件的表面微觀形貌。可以看出，沿進給方向工件已加工表面存在明顯的加工紋理，常規切削時工件表面分布著較深而窄的刀痕，呈現明顯的脆性去除的溝槽特征，而超聲振動切削時工件表面上刀痕兩邊的材料往兩邊伸展，刀痕呈現顯微塑性變形，工件表面上存在近塑性去除的加工紋理，溝槽變得寬而淺。而激光加熱輔助切削和激光超聲復合切削時工件表面呈現明顯的塑性變形，溝槽基本消失，表面完整性良好，尤其是激光超聲復合切削時的工件表面形貌更加平整、光滑。
 

      圖１０　不同切削方式下的工件表面形貌
   
      ４．３　分析與討論
 
      在刀具的初期和正常磨損階段刀具比較鋒利以及ＰＣＢＮ刀具良好的導熱性使得４種切削方式下的刀具后刀面磨損量以及工件表面粗糙度值平穩增加。常規切削時工件材料的高硬度及低塑性使得切削過程中刀具和工件之間的作用力較大，而刀具與工件的連續接觸也不利于熱量的散失，從而造成嚴重的刀具磨損以及較低的工件表面質量；超聲振動切削時工件和刀具的斷續接觸和分離大大降低了切削力和摩擦力，使得刀具的磨損量小于常規切削且刀具壽命較長。另外，超聲振動過程中的高頻振動致使刀具在切削方向上產生較大的加速度，刀尖上聚集了極高的動能，工件材料被瞬間切除，剪切帶材料斷裂后的裂紋還沒來得及向四周擴展，刀具已經卸載對工件力的作用，減少了表面撕裂的可能，這些都使得超聲振動切削獲得的工件表面粗糙度值較小、表面質量較高；激光加熱輔助切削過程中工件材料被軟化、塑性增強，大大降低了切削力并避免了常規切削和超聲振動切削中刀具與工件表面的一些脆硬性沖擊作用，從而使得刀具磨損和工件表面粗糙度值大大降低、工件表面表面質量大大提高。激光超聲復合切削融合了激光軟化工件材料的能力和超聲振動斷續切削和方便排屑的優點，大大降低了對刀具和工件表面產生破壞的可能性，刀具的磨損量更小、使用壽命更長，工件表面更加平整、光滑。
 
      圖１１所示為切削力隨刀具磨損的變化。可以看出，在刀具的劇烈磨損階段，刀具的鋒利性降低以及刀具與工件之間的接觸面積增大造成切削力大幅度增加，切削溫度急劇上升，從而導致刀具的磨損量急劇增加，工件表面質量明顯降低。與超聲振動切削相比，激光加熱輔助切削時工件材料較大的塑性變形以及較高的切削溫度使得切削力增大、刀具磨損增加、工件表面質量降低。激光超聲復合切削時由于刀具依然處于正常磨損階段，因此刀具的磨損量及工件表面粗糙度值平穩增加，工件表面質量較好。
 
      在切削的初始階段，由于刀具的磨損較小且刃口鋒利，在切削刃處容易形成應力集中；此外，ＰＣＢＮ車刀較大的負倒棱前角（－２０°）使得刀具前刀面上的作用力和切削溫度大大增加。因此，與后刀面相比，刀具前刀面上近切削刃處的區域承受著高溫高壓的作用，擴散和氧化成為前刀面磨損中的主要原因［１９］。隨著切削距離的增加，刀
具前后刀面受到一定程度的磨損致使刀具的鋒利性下降，從而在一定程度上降低了前刀面上近切削刃處的應力集中；此外，切削過程中較小的切削用量以及工件材料的高硬度與低塑性的特性使得在刀具前刀面上不會存留大量的切屑，使得切屑底部與前刀面之間的相對運動對刀具前刀面磨損的影響較小；但是，由于ＰＣＢＮ 是由無數微小而
無方向性的ＣＢＮ單晶組成，在ＣＢＮ聚晶過程中通過觸媒或添加劑向材料中擴散進去的“雜質”（如Ｓｉ、Ｃａ、Ｃｕ等元素）存在于晶界間，致使晶界處的強度較低，聚晶體的實際強度遠低于其理論值，刀具切削刃在切削力的作用下容易產生微小單晶顆粒脫落的現象，即微裂解，而多個ＣＢＮ顆粒的剝落則形成了崩刃現象［２０］。
 

      圖１１　不同切削距離時的切削力
 
     切削過程中刀具后刀面與工件已加工表面之間的擠壓、摩擦、彈性恢復以及相對運動形成了兩者之間復雜的相互作用力和較高的切削溫度。在切削的初始階段，刀具較好的鋒利性使得后刀面與已加工表面之間的實際接觸面積較小，因此，兩者之間的作用力較小。但是，由于ＰＣＢＮ刀具由ＣＢＮ顆粒和黏結相燒結而成，硬質合金中的硬質
點對刀具后刀面的刮擦、研磨作用使得作為粘結相的金屬材料產生磨損，從而致使刀具中的ＣＢＮ顆粒突露出表面，受到沖擊或因松動，ＣＢＮ 顆粒很容易產生剝落。
 
      因此，在切削路程的初始階段，磨粒磨損和粘接劑磨損成為刀具磨損的主要原因，從而導致刀具后刀面呈現出分布有不同程度凹坑和刀痕的磨損亮帶。隨著切削距離的增加，后刀面與已加工表面之間的實際接觸面積以及后刀面磨損量均逐漸增大，且后刀面磨損量的增加又使得刀具實際后角減小，再加上ＰＣＢＮ車刀較大的負倒棱前角使得切屑的流出方向幾乎接近后刀面，這些因素導致刀具后刀面承受的作用力明顯增加，而這又進一步降低了刀具的磨損和工件表面質量，刀具后刀面呈現出明顯的劃痕、凹坑以
及麻斑現象。圖１２及表３為４種切削方式下通過ＳＥＭ 對ＰＣＢＮ刀具后刀面磨損區域近切削刃處進行能譜分析結果。
  

      圖１２　刀具后刀面磨損區域能譜
 

                       表３　刀具后刀面磨損區域能譜
     
   
      分析圖１２及表３，４種切削方式下元素質量分數的變化說明４種切削方式下刀具與工件之間產生了元素間的相互擴散，這使得ＣＢＮ的惰性不斷降低，與合金元素的親和傾向增加，當刀具、切屑以及工件之間的作用力及溫度達到一定程度時，就產生了ＰＣＢＮ 刀具的黏接磨損，而刀具材料中金屬Ｎｉ的存在則會進一步增強三者之間的黏接強度，從而加劇了黏接磨損，易導致切削刃微崩刃或崩刃。同時，在激光加熱輔助切削和激光超聲復合切削時Ｏ元素的大幅增加說明切削過程中較高的溫度使得Ｃｏ元素和空氣中的Ｏ元素發生化學反應以及ＣＢＮ中的氮元素會被氧元素替換，容易在刀具磨損邊緣形成氧化膜，切削時受工件表面冷硬層及硬質點的連續擠壓摩擦，從而造成刀具后刀面的氧化磨損，當磨損量達到一定程度時，就會形成氧化磨損溝槽。另外，ＰＣＢＮ刀具中Ｂ元素的大幅減小，特別是在常規切削、激光加熱輔助切削及激光超聲復合切削時刀具后刀面未能檢測到Ｂ元素，證明此處已被黏接的工件材料覆蓋，刀具出現不同程度的黏接磨損。而超聲切削及激光超聲復合切削時Ｔｉ、Ａｌ等元素的減小說明由于超聲高頻斷續沖擊的作用，刀具出現了不同程度的磨粒磨損。
 
      因此，常規切削ＹＧ１０硬質合金時，磨粒磨損和黏接磨損是ＰＣＢＮ刀具的主要磨損形式；超聲振動切削時，刀具的主要磨損形式為磨粒磨損；激光加熱輔助切削時，刀具的磨損由黏接磨損和氧化磨損共同作用產生；而激光超聲復合切削時，黏接磨損、氧化磨損和磨粒磨損共同導致了刀具的磨損。
 
      ５　、結　論
 
　  　本文通過超聲振動切削和激光加熱輔助切削復合加工工藝，利用ＰＣＢＮ 刀具對ＹＧ１０硬質合金進行了激光超聲復合超精密切削。結果表明：隨著切削路程的增加，４種切削方式下的刀具磨損量及工件表面粗糙度值均增加，其中激光超聲復合切削時變化較小。對比普通切削、超聲橢圓振動切削和激光加熱輔助切削，激光超聲復合切削ＹＧ１０硬質合金時ＰＣＢＮ 刀具使用壽命明顯增加，工件加工后的表面粗糙度平均值分別降低７９％、６０％和６４％。普通切削和超聲橢圓振動切削硬質合金時ＰＣＢＮ 刀具前刀面上呈現出不同程度的脆性剝落和片狀剝落，而激光加熱輔助切削及激光超聲復合切削硬質合金時ＰＣＢＮ 刀具易于在刃口產生崩刃；４種切削方式下刀具后刀面磨損形式主要表現為三角形狀的磨損帶以及磨損表面上的凹坑和劃痕，其中，激光超聲復合切削時磨損帶較窄且凹坑和劃痕較淺。切削ＹＧ１０硬質合金時，ＰＣＢＮ刀具承受著機械、擴散、黏接、氧化和微裂解的綜合作用，激光超聲復合切削ＹＧ１０硬質合金時ＰＣＢＮ刀具的磨損主要是黏接磨損、氧化磨損和磨粒磨損共同作用的結果。