难切削材料的加工技术

特种加工技术的现代应用及其发展研究摘要：特种加工技术是直接借助电能、热能、声能、光化学能或者复合能实现材料切削的加工方法，是难切削材料、复杂型面、低刚度零件及模具加工中的重要工艺方法。

本文介绍了概念、特点、分类以及近些年应用于特种加工的一些新方法、新工艺。

关键词：特种加工电火花加工电化学加工高能束流加工超声波加工复合加工1、特种加工技术的特点现代特种加工（SP，SpciaI Machining）技术是直接借助电能、热能、声能、光能、电化学能、化学能及特殊机械能等多种能量或其复合以实现材料切除的加工方法。

与常规机械加工方法相比它具有许多独到之处。

1.1以柔克刚。

因为工具与工件不直接接触，加工时无明显的强大机械作用力，故加工脆性材料和精密微细零件、薄壁零件、弹性元件时，工具硬度可低于被加工材料的硬度。

1.2用简单运动加工复杂型面。

特种加工技术只需简单的进给运动即可加工出三维复杂型面。

特种加工技术已成为复杂型面的主要加工手段。

1.3不受材料硬度限制。

因为特种加工技术主要不依靠机械力和机械能切除材料，而是直接用电、热、声、光、化学和电化学能去除金属和非金属材料。

它们瞬时能量密度高，可以直接有效地利用各种能量，造成瞬时或局部熔化，以强力、高速爆炸、冲击去除材料。

其加工性能与工件材料的强度或硬度力学性能无关，故可以加工各种超硬超强材料、高脆性和热敏材料以及特殊的金属和非金属材料，因此，特别适用于航空产品结构材料的加工。

1.4可以获得优异的表面质量。

由于在特种加工过程中，工件表面不产生强烈的弹、塑性变形，故有些特种加工方法可获得良好的表面粗糙度。

热应力、残余应力、冷作硬化、热影响区及毛刺等表面缺陷均比机械切削表面小。

各种加工方法可以任意复合，扬长避短，形成新的工艺方法，更突出其优越性，便于扩大应用范围。

由于特种加工技术具有其它常规加工技术无法比拟的优点，在现代加工技术中，占有越来越重要的地位。

许多现代技术装备，特别是航空航天高技术产品的一些结构件，如工程陶瓷、涡轮叶片、燃烧室的三维型腔、型孔的加工和航空陀螺、传感器等精细表面尺寸精度达0. 001Pm 或纳米（nm）级精度，表面粗糙度#$ <0. 01Pm 的超精密表面的加工，非采用特种加工技术不可。

硬脆材料切削加工特性分析研究近年来，随着科学技术的不断发展，工业制造领域中的材料加工也得到了极大的发展。

硬脆材料是其中一类重要的工程材料，其硬度高、脆性大的特点使得其加工变得更加具有挑战性。

本文将对硬脆材料切削加工特性进行深入分析研究。

一、硬脆材料的切削加工难点硬脆材料的切削加工由于其硬度高和脆性大的特点，使得其在加工过程中容易产生裂纹和断裂。

这种高难度的加工需求使得对硬脆材料的加工技术提出了更高的要求。

1.1 硬脆材料的特性硬脆材料的硬度高，常见的硬脆材料有氧化铝、碳化硅等。

其硬度为金属材料的几倍甚至几十倍，因此很难通过传统的金属切削工具进行加工。

同时，硬脆材料的脆性也非常大，对应力的承受能力较低。

因此，在切削加工时容易出现断裂和损坏的情况。

1.2 切削加工难题硬脆材料的切削加工过程中，容易出现一些难题。

例如，由于硬脆材料表面的硬度高，切削工具很容易磨损，导致切削效果下降，进而影响加工质量。

此外，硬脆材料的断裂风险较大，需要考虑如何减小应力集中、降低裂纹的产生。

二、硬脆材料切削加工分析为了解决硬脆材料切削加工过程中的难题，研究人员通过各种手段进行了深入的分析，以下将从切削效果、切削机理以及加工参数等方面进行分析。

2.1 切削效果分析硬脆材料的切削效果是评估加工质量的重要指标之一。

在硬脆材料切削过程中，切屑的形态、加工表面的光洁度等均会对切削效果产生影响。

研究人员通过实验观察和表面分析等手段，分析切削效果与切削刃的形状、切削速度、进给速度等因素之间的关联。

2.2 切削机理分析硬脆材料的切削机理是指硬脆材料在切削过程中物质的去向和能量的转化规律。

常见的切削机理有破碎型切削、切削溶熔、塑性变形等。

通过对切削机理的深入研究，可以优化切削工具的设计和加工工艺的控制，提高切削加工的效率和质量。

2.3 加工参数分析加工参数是切削加工过程中的重要因素，包括切削速度、进给速度、切削深度等。

研究表明，合理的加工参数选择对硬脆材料的切削加工效果具有重要的影响。

浅谈特种加工技术及其应用(论文)摘要:介绍特种加工技术的概念、特点、分类,探索电火花加工、复合加工等方面的实际应用与研究发展趋势。

关键词:技术特点;技术种类;发展趋势一、概述传统的机械加工技术对推动人类的进步和社会的发展起到了重大的作用。

随着科学技术的迅速发展,新型工程材料不断涌现和被采用,工件的复杂程度以及加工精度的要求越来越高,对机械制造工艺技术提出了更高的要求。

二、特种加工技术的特点(一)加工范围上不受材料强度、硬度等限制。

特种加工技术主要不依靠机械力和机械能去除材料,而是主要用其他能量(如电、化学、光、声、热等)去除金属和非金属材料,完成工件的加工。

故可以加工各种超强硬材料、高脆性及热敏材料以及特殊的金属和非金属材料。

(二)以柔克刚。

特种加工不一定需要工具,有的虽使用工具,但与工件不接触,加工过程中工具和工件间不存在明显的强大机械切削力,所以加工时不受工件的强度和硬度的制约,在加工超硬脆材料和精密微细零件、薄壁元件、弹性元件时,工具硬度可以低于被加工材料的硬度。

(三)加工方法日新月异,向精密加工方向发展。

当前已出现了精密特种加工,许多特种加工方法同时又是精密加工方法、微细加工方法,如电子束加工、离子束加工、激光束加工等就是精密特种加工:精密电火花加工的加工精密度可达微米级0.5～1um,表面粗糙度可达镜面Ra0.021.1m。

(四)容易获得良好的表面质量。

由于在加工过程中不产生宏观切屑,工件表面不会产生强烈的弹、塑性变形,故可以获得良好的表面粗糙度。

残余应力、热应力、冷作硬化、热影响区及毛刺等表面缺陷均比机械切割表面小,尺寸稳定性好,不存在加工中的机械应变或大面积的热应变。

特种加工的主要应用范围有1.加工各种难切削材料。

如硬质合金、钛、合金、耐热钢、不锈钢、淬硬钢、金刚石、红宝石、石英以及锗、硅等各种高硬度、高强度、高韧性、高熔点的金属及非金属材料。

2.加工各种特殊复杂零件的三维型腔、型孔、群孔和窄缝等。

材料的加工方法材料的加工是指对原材料进行改变其形状、尺寸、表面状态或内部组织结构的工艺过程。

材料的加工方法通常包括机械加工、热加工、化学加工、电加工等多种方式。

下面将针对不同的加工方法进行详细介绍。

机械加工是利用机械设备对材料进行切削、成形、焊接等加工方法。

常见的机械加工方法包括车削、铣削、钻削、磨削等。

其中，车削是利用车床将工件旋转并使刀具在工件上切削，用于加工圆柱形工件；铣削是利用铣床将刀具旋转并在工件上移动，用于加工平面、曲面和槽形工件；钻削是利用钻床将刀具旋转并在工件上进给，用于加工圆孔；磨削是利用磨床将磨料磨擦工件表面，用于加工精密工件表面。

机械加工方法适用于金属、塑料、木材等各种材料的加工。

热加工是指通过加热材料使其软化或熔化，然后进行成形的加工方法。

常见的热加工方法包括锻造、压铸、热轧、热挤压等。

其中，锻造是将金属加热至一定温度后进行冲压、锤击或挤压，使其形成所需形状的加工方法；压铸是将金属或合金加热至液态后注入模具中进行成形的加工方法；热轧是将金属加热至一定温度后通过轧制机进行成形的加工方法；热挤压是将金属加热至一定温度后通过挤压机进行成形的加工方法。

热加工方法适用于金属、玻璃等高温可塑性材料的加工。

化学加工是指利用化学方法对材料进行加工的工艺过程。

常见的化学加工方法包括腐蚀、电镀、化学沉积等。

其中，腐蚀是利用化学腐蚀剂对金属表面进行处理，去除表面氧化层或形成特定的表面状态；电镀是利用电化学方法将金属离子沉积在工件表面形成一层金属膜的加工方法；化学沉积是利用化学反应将金属或非金属沉积在工件表面形成一层薄膜的加工方法。

化学加工方法适用于金属、塑料、玻璃等材料的表面处理和修饰。

电加工是指利用电能对材料进行加工的方法。

常见的电加工方法包括电火花加工、电化学加工等。

其中，电火花加工是利用电火花腐蚀的原理对导电材料进行加工的方法；电化学加工是利用电化学腐蚀的原理对金属材料进行加工的方法。

电加工方法适用于硬质合金、高硬度合金钢等难加工材料的加工。

1． 前角选择的原则：刀具材料的抗弯强度和韧性较高时，可选用大前角。

高速钢刀具的前角，在同样条件下，可比硬质合金刀具的前角大5-10°，而陶瓷的前角又要比硬质合金的小一些。

加工塑性材料宜选较大的前角，以减少金属变形和摩擦。

加工脆性材料时，应选5-15读的较小前角。

工件材料硬度、强度较低时，应选用较大前角，反之，选负前角或较小的正前角，以增强刀刃的强度和散热的体积。

粗加工取较小的前角，精加工取较大的前角，精密成型刀具取零度前角。

2． 倒棱选择原则：倒棱宽度和进给量有关。

倒棱宽度一般取（0.3~0.8）f 粗加工取大值。

进给量f<=0.2mm/r 的精加工刀具，不宜磨出负倒棱。

高速钢倒棱前角取-5~0°，硬质合金倒棱角去-15~-5。

另外也可以采用刃口钝圆形式代替倒棱，可以增强刃口强度，一般用于粗加工。

3． 后角选用原则：后角主要按照切削厚度来选择。

切削厚度小时，宜选用大后角，以减少刃口圆弧半径，使刃口锋利。

当f<=0.25mm/r 时，取后角为10~12°，反之，取后角为6~8°。

后角还依据材料强度和硬度选择，材料强度和硬度高，应取小的后角，相反则取大的后角，当工艺系统刚性差时，应选用小的后角或刃带宽=0.1mm~0.2mm,角度为0的刃带。

另外后角的选择与刀具的运动轨迹有关。

副后角选择原则与主后角相似。

4． 主偏角选择原则：在工艺系统和工艺要求允许的情况下，主偏角宜选的小一些。

工艺系统刚性好、切深小和工件硬度高时，如对冷硬铸铁和淬火钢的加工，取10~30°，工艺系统差可取75~93°。

粗加工时为了增加刀尖强度，改善散热条件，应取较小主偏角。

5． 副偏角的选择原则：在工艺系统刚性较好的情况下，副偏角不宜取得太大，精加工时取5~10°，粗加工时取10~15°。

切断刀或切槽刀为了增强刀头强度，取1~2°。

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。