难加工材料的新型加工工艺

硬脆材料超精密加工关键技术研究随着科技的快速发展，超精密加工技术已经成为现代制造业中不可或缺的关键技术之一。

尤其是在硬脆材料的加工中，超精密加工技术的应用显得尤为重要。

本文将详细探讨硬脆材料超精密加工的关键技术，以期为相关领域的研究和应用提供有益的参考。

超精密加工技术是指通过采用高精度的机床、工具和工艺方法，将原材料或半成品加工成精度高、表面质量好的最终产品。

从20世纪60年代开始，随着计算机、激光、新材料等技术的飞速发展，超精密加工技术也不断取得重大突破。

如今，超精密加工技术已经广泛应用于航空、航天、能源、医疗等领域。

在硬脆材料的加工中，超精密加工技术可以有效提高加工效率和产品质量。

例如，利用超精密加工技术可以制造出高精度的光学元件、半导体芯片、陶瓷零件等，这些产品在各自领域都具有重要的应用价值。

硬脆材料由于其硬度高、脆性大等特点，加工过程中容易出现裂纹、崩边、表面粗糙等问题。

因此，在硬脆材料的超精密加工中，需要解决以下难点：裂纹问题：硬脆材料在加工过程中容易产生裂纹，降低产品的合格率。

崩边问题：由于硬脆材料的硬度较高，加工时容易出现崩边现象，影响产品的精度和表面质量。

表面粗糙问题：硬脆材料在加工过程中容易出现表面粗糙的现象，影响产品的性能和使用寿命。

机床和工具的精度问题：由于硬脆材料的加工精度要求高，因此需要高精度的机床和工具来保证。

采用先进的加工工艺和工具，如激光加工、水刀切割、超声波加工等，以减少加工过程中对材料的损伤。

对硬脆材料进行预处理，如加热、冷却、加载等，以改善其加工性能。

采用高精度的机床和工具，并定期进行维护和校准，以保证加工的精度和稳定性。

对加工参数进行优化，如切削速度、切削深度、进给速度等，以提高加工效率和产品质量。

下面以光学元件和陶瓷零件的超精密加工为例，说明超精密加工技术在硬脆材料加工中的应用。

光学元件的超精密加工：光学元件是光学系统的基本组成部分，其精度和表面质量对整个光学系统的性能有着至关重要的影响。

1 序言近年来，先进工程材料在航空航天、汽车、半导体、3C和医疗等制造业领域中不断涌现，如钛合金、高温合金、工程陶瓷、陶瓷基复合材料以及蜂窝复合材料等，这些材料具有优异的使用性能，然而机械加工性能很差，属于典型的难加工材料[1]。

在使用传统的机械制造技术对这些材料进行精密加工时遇到了一定的瓶颈，一种新型的制造工艺技术——超声加工技术，即Ultrasonic Machining（UM），受到越来越多的关注并得到大量的应用。

超声加工技术是一种通过超声波振动能量实现难加工材料精密去除的工艺技术，该技术是将超声波振动能量通过一系列结构的传播和变换聚焦在刀具的工作区域，从而形成被切削材料的冲击去除效果，进而可以提高众多难加工材料的可加工性能。

该技术在加工过程中具有众多优点，如：降低切削力和减少切削热、减小刀具磨损和崩边毛刺、优化切屑形态、提高表面质量、降低亚表面损伤以及提高加工效率等（每个加工工艺具体的改善效果因超声刀具、材料、工艺等的不同而存在一定的差别）。

超声加工技术是一种基于功率超声技术发展起来的特种加工技术，它本质上是一个物理去除过程，不涉及材料性质的改变。

随着市场化的需求越来越强烈，超声加工技术中商用标准化系统也成为了目前市场需求的重点，相关的超声加工技术开始走出实验室，在众多典型难加工材料的精密加工中得到应用，如：光学玻璃、蓝宝石、陶瓷、氧化铝陶瓷、钛合金、高温合金、碳纤维复合材料以及铝基碳化硅复合材料等，其应用领域及典型案例如图1所示。

近几年，国内难加工材料的大量应用，带来了较多的超声加工技术应用需求，促使了该技术的市场化，多家科研机构和制造企业纷纷开始进行超声加工技术的产业化应用。

图1超声加工应用领域及典型案例2 超声加工技术发展现状“工欲善其事，必先利其器”，超声加工技术是针对难加工材料精密加工的利器。

在大多数切削加工领域，超声加工更确切的名称应该为“超声辅助精密加工”，即在传统切削加工技术上辅助超声振动，从而实现特殊的材料去除效果。

难加工材料材料加工是指对原料进行加工改造，使其达到设计要求的一系列工艺。

在材料加工中，有些材料由于其特殊的性质，使得加工变得困难，需要采取一些特殊的加工方法。

下面就为大家介绍几种难加工材料及其加工方法。

首先，难加工材料之一是高温合金。

高温合金由于其高熔点和高硬度，使得加工变得困难。

在加工高温合金时，常用的加工方法包括电火花加工、激光加工和超音波加工等。

电火花加工是利用电火花放电腐蚀工件表面，使其形成所需轮廓的一种加工方法。

激光加工则是利用激光束将工件表面的材料熔融并挥发，从而获得所需形状。

超音波加工是利用超音波振动工具切割工件表面的一种加工方法。

其次，还有难加工材料是复合材料。

复合材料由于其由不同性质的材料组合而成，使得加工变得困难。

在加工复合材料时，常用的加工方法包括研磨加工、射出成型和压制成型等。

研磨加工是利用砂轮或研磨片对工件表面进行切削磨削的一种加工方法。

射出成型是将熔融的复合材料通过射出机加热喷射到模具中，并经冷却固化得到所需形状。

压制成型则是利用压力将熔融的复合材料填充到模具中，经冷却固化得到所需形状。

最后，还有难加工材料是硬质合金。

硬质合金由于其高硬度和脆性，使得加工变得困难。

在加工硬质合金时，常用的加工方法包括电火花加工、磨削加工和激光加工等。

电火花加工能够在硬质合金表面形成一层陶瓷膜，从而减小工件和工具的接触面积，降低切削力，从而使得加工更容易进行。

磨削加工则是利用砂轮或研磨片对硬质合金表面进行切削磨削的一种加工方法。

激光加工则是利用激光束将硬质合金表面的材料熔融并挥发，从而实现加工目的。

综上所述，对于难加工材料，我们需要结合其特殊性质采取相应的加工方法。

这些方法中包括电火花加工、激光加工、超音波加工、研磨加工、射出成型和压制成型等。

这些方法能够较好地克服难加工材料的特点，实现高质量、高效率的加工过程。

难加工合金材料复杂曲面磁性磨料光整加工技术马付建;陶德松;宫臣;康仁科;张生芳;沙智华【摘要】磁性磨料光整加工技术是一种非常重要的光整加工技术,与低频振动和超声振动相结合,可实现高精度、高质量和高效率的光整加工.介绍了磁性磨料光整加工、振动辅助磁性磨料光整加工及超声辅助磁性磨料光整加工技术的原理和特点及相关的国内外研究现状.根据难加工合金材料复杂曲面的特点,提出实现复杂曲面磁性磨料光整加工,需要就以下问题开展进一步研究和探索:通过提高加工间隙的磁通量密度及磁能与其他能量复合来提高光整加工效率;建立复杂曲面磁性磨粒光整加工过程控制函数;探讨在磁极工具的空间几何约束作用下复杂曲面磁性磨料光整加工工艺的规划方法等.【期刊名称】《河北科技大学学报》【年(卷),期】2016(037)005【总页数】8页(P449-456)【关键词】特种加工工艺;难加工合金;复杂曲面;超声;光整加工;磁性磨料【作者】马付建;陶德松;宫臣;康仁科;张生芳;沙智华【作者单位】大连交通大学机械工程学院,辽宁大连 116028;大连交通大学机械工程学院,辽宁大连 116028;大连交通大学机械工程学院,辽宁大连 116028;大连理工大学精密与特种加工教育部重点实验室,辽宁大连 116024;大连交通大学机械工程学院,辽宁大连 116028;大连交通大学机械工程学院,辽宁大连 116028【正文语种】中文【中图分类】TG663钛合金和高温合金等难加工合金材料具有强度高，耐高温和耐腐蚀，且具有良好的抗疲劳性和抗断裂韧性等优点[1]，在航空、航天、船舶、能源及其他工业领域得到越来越广泛的应用[2-3]。

这些合金材料主要被用于制造汽轮机和飞机发动机的叶轮、涡轮分子泵转子及精密模具等，如图1所示。

在这些典型的零件中，均需要对复杂曲面进行光整加工，但由于这类零件所采用的钛合金和高温合金等合金材料的强度高、韧性强、黏性大，是典型的难加工材料，加之这类零件结构复杂，在加工中易产生刀具干涉，且对加工精度和加工效率要求高。

EOEG工艺技术EOEG工艺技术是一种新型的材料加工技术，它是通过电子束来加工材料。

EOEG是“Electron Optics and Electron-Gun”（电子光学和电子枪）的缩写。

它是一种高能加工技术，具有许多优点，例如高效率、高精度和环保等。

在EOEG工艺技术中，电子束从电子枪中产生，并经过电子光学系统进行调焦和照射。

通过调节电子束的强度和方向，可以实现对材料的加工和切割。

与传统的加工方法相比，EOEG工艺技术能够更精确地控制材料的加工，减少浪费和损失。

EOEG工艺技术具有高效率的特点。

由于电子束的高能量和高速度，它能够快速地对材料进行加工。

与传统的机械加工方法相比，EOEG技术可以大大缩短加工时间，提高生产效率。

此外，EOEG工艺技术还具有高精度的优点。

电子束经过电子光学系统的调焦，可以实现对材料的精确控制。

这意味着EOEG技术可以实现微观尺寸的加工和切割，从而满足高精度加工的需求。

与传统的加工方法相比，EOEG工艺技术对环境的影响更小。

传统加工方法通常会产生大量的废料和废气，对环境造成污染。

而EOEG技术通过精确的电子束控制，减少了废料和废气的产生，减少了对环境的负面影响。

尽管EOEG技术具有许多优点，但也面临一些挑战。

首先，EOEG设备的成本较高，需要较大的投资。

其次，EOEG技术对操作人员的要求较高，需要专业的人员进行操作和维护。

最后，EOEG技术在大规模生产和处理大尺寸材料方面还存在一些技术难题。

总的来说，EOEG工艺技术是一种具有广阔应用前景的新型材料加工技术。

它通过精确的电子束控制，实现了高效率、高精度和环保的加工。

随着技术的不断进步，相信EOEG工艺技术将在各个领域得到更广泛的应用。

浅谈车削加工的新工艺——硬车技术文/李秀艳在车削加工领域，对于复杂零件和难加工材料的车削，一直是车削加工中的难题。

随着高硬度切削材料和相关机床的发展，立方氮化硼刀具、陶瓷刀具及新型硬质合金刀具在新型车床或车削加工中心上的应用，使得对淬硬钢、高温合金的车削不再是难题，其加工质量可以达到精磨的水平。

在发达国家，硬车技术已被普遍应用于各种零件加工，大多数硬车技术的应用已成功替代了磨削。

一、硬车技术的概述一般情况下，车削只是淬火前进行的粗加工。

直到２０世纪９０年代前，淬火后的精加工还只能采用磨削工艺，而车削也只能加工硬度值低于５５ＨＲＣ的工件。

硬车技术，简称硬车削（即以车代磨）。

通常所说的硬车削是指把淬硬钢的车削作为最终加工或精加工的工艺方法，以替代目前普遍采用的磨削技术。

淬硬钢通常指淬火后具有马氏体组织，硬度高，强度也高，几乎没有塑性的工件材料。

当淬硬钢的硬度＞５５ＨＲＣ时，其强度ｓｂ约为２１００～２６００Ｎ／ｍｍ２。

利用多晶立方氮化硼（ＰＣＢＮ）刀具、陶瓷刀具或涂层硬质合金刀具等在车床或车削加工中心上采用硬车削对淬硬钢（５５～６５ＨＲＣ）进行加工，其加工精度可达ＩＴ５，表面粗糙度Rａ≤０．４μｍ。

二、硬车技术的特点１．硬车削加工效率高硬车削具有比磨削更高的加工效率，且其所消耗的能量是普通磨削加工的１／５。

硬车削往往采用大切削深度和较高的工件转速，其金属切除率通常是磨削加工的３～４倍。

硬车削加工时一次装夹即可完成多种表面加工（如车外圆、车内孔、车槽等），而磨削则需要多次装夹。

因此，硬车削的辅助时间短，加工表面之间位置精度高。

２．硬车削是洁净加工工艺大多数情况下，硬车削无须冷却液。

事实上，使用冷却液会给刀具寿命和表面质量带来不利影响。

因为，硬车削是通过使剪切部分的材料退火变软而实现切削的。

而在使用冷却液的加工工艺过程中，若冷却率过高，就会减小由切削力而产生的这种效果，导致机械磨损加快，刀具寿命缩短。

同时硬车削可省去相关的冷却液配套装置，降低了生产成本，简化了生产系统，且形成的切屑干净清洁，易于回收处理。

石材的新型加工技术第一部分石材新型加工技术概述 (2)第二部分高效切割技术与设备 (5)第三部分石材表面处理与优化 (9)第四部分数控石材雕刻技术应用 (12)第五部分石材磨削与抛光技术发展 (14)第六部分采用生物技术制造石材 (17)第七部分石材的新型复合材料研究 (20)第八部分环保石材加工材料与方式 (22)第一部分石材新型加工技术概述石材新型加工技术概述随着建筑业和装饰材料市场的不断发展，对石材的需求日益增长，同时对石材加工技术的要求也越来越高。

传统的石材加工方法存在效率低、成本高、污染环境等问题，因此，新型石材加工技术的研究和发展成为当前行业的重要课题。

本文将对石材新型加工技术进行概述，包括其基本原理、特点、应用及发展现状。

一、石材新型加工技术基本原理新型石材加工技术主要包括精密加工技术、纳米加工技术、激光加工技术、切削加工技术等。

这些技术的应用，使石材加工过程更加高效、环保、精确。

1.精密加工技术：采用精密加工设备和工具，通过切割、磨削、研磨等工艺，实现对石材的精细加工。

2.纳米加工技术：运用纳米级别的加工工具，通过化学、物理等方法，在石材表面进行微米或纳米级别的加工。

3.激光加工技术：利用激光的高能量密度和聚焦性，对石材进行熔融、切割、打标等加工。

4.切削加工技术：采用切削刀具在石材表面进行物理去除加工，达到预期的形状和尺寸。

二、石材新型加工技术特点相对于传统石材加工技术，新型石材加工技术具有以下特点：1.高效：新型加工技术能够显著提高石材的加工效率，减少加工时间。

2.环保：新型加工技术在加工过程中产生的废料、粉尘等污染物较少，有利于环保。

3.精确：新型加工技术具有高度的加工精度，能够实现石材的精细化加工。

4.经济：虽然新型加工设备的初期投资较高，但长期来看，其高效的加工能力和精确的加工质量能够降低生产成本，提高经济效益。

三、石材新型加工技术应用新型石材加工技术在建筑、装饰、艺术等领域具有广泛的应用前景：1.建筑装饰：新型石材加工技术可用于加工大理石、花岗石等装饰材料，提高装饰效果的档次和科技含量。

难加工金属材料用硬质合金锯片的优化设计近年来，航空、航天、汽车、能源等领域迅速发展，诸多领域对材料的性能要求也在大幅提升。

为了更好地促进现代工业的发展，多种类的新型材料大量涌现，如不锈钢、高强度与超高强度钢、高锰钢、淬硬钢、高温合金、钛合金、冷硬铸铁等。

这些材料一般都具有高硬度和高强度、高塑性和高韧性、低塑性和高脆性、低导热性、有微观的硬质点以及化学性质活泼等特性。

这些特性在满足工业生产应用的同时，也为其切削加工带来了更大的难度。

随着难加工材料产量的逐年增加，其产品的下料、定尺切断等工序对锯切刀具及设备提出了更高的性能要求。

因此，各类难加工金属材料用锯片产品的研发及其系列化势在必行。

课题以材料学、摩擦学、工程及材料力学以及金属切削原理等学科为理论指导，利用Pro/E三维绘图软件和Deform有限元分析软件以及工业试验研究新型锯片的锯切性能。

通过对新型锯片材料的选择、锯齿刀块几何参数的优化、涂层性能测试以及锯切温度、锯齿刀块的磨损等指标对新型锯片的锯切性能做出综合评价。

研究结果表明：传统的焊接式锯片转变为机夹式将会显著提升锯切效率；对新型锯片结构的参数优化使其具有了更好地卷断屑能力；通过不锈钢锯切试验，分别对涂覆TiAlN和AlCrN两种涂层的机夹圆锯片进行测试，发现涂覆有AlCrN 涂层的锯片有着更加良好的锯切效果；通过有限元软件的模拟仿真，初步得出锯片前角的最佳取值范围为6°~8°；与传统锯片进行性能比对发现，新型锯片的磨损速率慢、锯切温度低、锯切力小，基本没有积屑瘤和崩刃现象产生。

综上所
述：经过技术改良的新型锯片锯切效率高，使用寿命长，在降低锯切成本的同时能够更好地满足日益提高的锯切要求。

机械行业难加工材料与结构的加工技术在机械行业中，难加工材料和结构的加工技术是一个非常重要的领域。

难加工材料通常指那些具有较高硬度、强度和耐磨性的材料，如高温合金、陶瓷材料、硬质合金等。

而难加工结构则是指那些拥有复杂形状、几何结构困难、精度要求高的工件。

为了克服这些困难，机械行业开发了一系列的加工技术。

一种常见的难加工材料加工技术是电火花加工。

电火花加工利用电弧放电的高温高能量特性，在工件表面形成微小的坑洞或沟槽，进而去除材料。

这种加工技术适用于高硬度的材料，如陶瓷和硬质合金。

然而，由于在加工过程中材料的熔化和再凝固，导致工件表面粗糙度较高，因此通常需要进行后续的研磨和抛光。

另一种难加工材料加工技术是超声波加工。

超声波加工利用高频声波产生的波动能量，对工件表面施加正交力，从而去除材料。

这种加工技术适用于高韧性和高强度的材料，如钛合金和不锈钢。

超声波加工具有高效、精确、不产生热影响等优点，因此在航空航天和医疗器械等领域得到广泛应用。

此外，对于难加工结构的加工技术，激光加工是一种常用的方法。

激光加工利用高能量激光束对工件表面进行加热和熔化，然后通过气体喷吹或机械力去除熔化的材料。

激光加工可以实现对复杂形状的加工，并具有高精度和无接触的特点。

然而，由于激光加工过程中会产生大量的热，因此需要对工件进行冷却，以防止过热造成的变形和损伤。

总之，难加工材料和结构的加工技术对于机械行业具有重要的意义。

通过电火花加工、超声波加工和激光加工等方法，可以克服难加工材料和结构带来的困难，实现高效、精确和符合工程要求的加工目标。

难加工材料和结构的加工技术是机械行业中的一个重要领域，因为这些材料和结构在很多行业中都有广泛的应用，包括航空航天、汽车制造、能源等。

这些材料和结构具有较高的硬度、强度和耐磨性，对于传统的加工方法来说，加工难度较大。

为了克服这些困难，机械行业发展了一系列的加工技术。

首先，电火花加工是一种常用的加工技术，适用于难加工材料的加工。

穿刺焊接工艺穿刺焊接是一种新型的金属材料加工工艺，可加工各种金属材料，如钢材、铁材、铝材等，是解决加工金属材料的制造和维修难题的有效手段。

穿刺焊接工艺采用近似金属液态状态的金属丝作为电流通过和加热物质，将金属材料深入到熔接点。

金属丝受热膨胀后，会将金属材料的表面融合在一起，形成一个紧密的结合体，使被熔接的金属材料具有良好的力学性能。

同时，穿刺焊接是无渣、无烟、无污染的，可以在限定的条件下对金属表面进行加工。

穿刺焊接工艺的主要工序有：准备-预熔-穿刺-焊接-检查-调整等。

首先，在安装焊机之前，需要对材料进行调整，以确保接头处于正确的接合位置，并连接正确的电源接头；然后，熔接时先进行预熔处理，使材料表面均匀，并将金属丝放入材料表面，金属丝电流加热，使其膨胀，将材料熔接；然后，穿刺熔接过程中，安装专用钻头，钻头与电极之间的电流可以将金属丝穿入金属材料中；最后，在焊接的最后阶段，金属丝的电流流入金属材料，使金属材料处于一种液态状态，形成完整的熔接。

穿刺焊接工艺具有良好的力学性能，可以获得更高的强度、耐久性和塑性，更加灵活地应用于各种金属材料的加工。

它可以减少材料的损耗，节省时间和成本。

另外，穿刺焊接使用无毒、无污染的材料，可以在限定的环境中进行加工，满足现代工业的环境要求。

穿刺焊接工艺是一种技术成熟的工艺，具有多种优点，因此越来越受到金属行业的青睐。

它可以改善金属件的性能，提高材料的性能，并大大减少金属件的加工和修理成本。

在未来，穿刺焊接工艺将在金属工业中起到越来越重要的作用，成为实现金属工业发展的重要助推器。

穿刺焊接工艺使得金属加工工作更加容易、更加精确，可以改善金属件的性能，提高金属件的强度和耐久性，并显著降低了加工和维修的成本，可以实现金属制造的快速发展。

穿刺焊接工艺的出现，应当受到行业重视，把它运用到工业制造中，以获取更好的效果。