難加工材料超聲輔助切削加工技術

發(fā)布日期：2015-10-16 蘭生客服中心瀏覽：4795

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　　為了實現(xiàn)難加工材料高質(zhì)量、高精度、高效率加工，滿足不同應用領域難加工材料零件的加工要求，目前，超聲輔助切削加工技術通過借鑒其他加工技術的發(fā)展經(jīng)驗，正不斷向微細化、高效化、精密化、自動化、智能化等方向發(fā)展。
　　高性能合金（如高溫合金、鈦合金、高強度鋼等）、復合材料、硬脆材料（如光學玻璃、工程陶瓷和功能晶體）等先進材料具有優(yōu)異的性能，在航空、航天、軍工、電子和汽車等領域得到越來越廣泛的應用。復合材料具有密度低、比強度和比模量高、可設計性強、耐腐蝕性能好、抗疲勞性能好和結構尺寸穩(wěn)定性好等優(yōu)點，在航空航天領域主要用于制造如機翼、尾舵、剎車盤、制動鼓、儀器艙段、支架等復雜結構件和零件。這些經(jīng)過成型制備的復合材料結構件和零件上，許多連接裝配和附件安裝用的孔、窗口、型腔和安裝定位面等需要進行精密機械加工。航空航天領域典型的復合材料和硬脆材料結構件和零件如圖1所示。這些結構件和零件不僅對加工精度和加工質(zhì)量要求高，而且對加工效率也有很高要求。由于這些復合材料硬脆材料具有硬度高、脆性大和耐磨性好等特點，材料切削加工性差，零件加工要求高，很難用傳統(tǒng)機械加工方法和加工工具進行加工。因此，如何實現(xiàn)難加工材料零件的高質(zhì)高效精密加工已成為當前國內(nèi)外關注的課題。

　　為了適應各種先進材料不斷擴大的應用需求，一方面，傳統(tǒng)機械加工技術通過自身的不斷更新發(fā)展以及與其他相關技術的融合，在一些難加工材料加工領域(尤其在模具加工、鋁合金和鈦合金結構件加工等)表現(xiàn)出了加工精度和加工效率方面的優(yōu)勢。另一方面，利用光、電、聲、熱、化學、磁和原子能等能量進行加工的特種加工方法（包括激光、超聲、電火花、電化學、高壓水切割等）得到了較快的發(fā)展，在一些高性能合金和硬脆材料等難加工材料加工領域顯示出一定的優(yōu)越性。但是，無論是傳統(tǒng)機械加工，還是特種加工方法，多數(shù)是直接利用單一能量進行加工，在加工效率、精度、表面質(zhì)量和工具壽命等方面必然存在一定缺點和局限。于是，利用多種形式能量的綜合作用的復合加工技術出現(xiàn)了。復合加工技術可以根據(jù)加工材料特性以及加工精度和效率的要求，通過傳統(tǒng)加工和特種加工方法的復合，不同特種加工方法的復合等多種形式組合出各具特點的新的復合加工方法，達到優(yōu)勢互補，成為機械加工技術的重要發(fā)展方向之一。
　　超聲加工作為20世紀初發(fā)展并開始應用于工業(yè)領域的一種非常有效的特種加工方法，特別適合于加工玻璃、陶瓷、石英、金剛石、硅等各種硬脆材料，并已得到了廣泛應用。將超聲加工與傳統(tǒng)的切削加工結合所形成新的加工技術是一種典型的復合加工技術，多年來的研究和應用實踐表明，這一復合加工技術既充分發(fā)揮了機械加工和超聲加工這兩種加工技術的優(yōu)點，又彌補了兩種技術的局限和不足，因而具有一些突出優(yōu)點。超聲輔助切削加工技術不僅可以有效降低切削力、提高加工質(zhì)量、減小刀具磨損和提高加工效率，而且拓展了可加工材料和可加工零件的適用范圍和應用領域。近年來，國內(nèi)外研究人員針對難加工材料的超聲輔助切削加工開展了大量的研究，一些機床生產(chǎn)商還開發(fā)了超聲輔助切削加工機床。超聲輔助切削加工技術已成為難加工材料零部件加工中主要先進加工技術之一，具有重要的應用價值和廣闊的應用前景。