難加工材料超聲輔助切削加工技術(shù)

發(fā)布日期：2015-10-16 蘭生客服中心瀏覽：4743

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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(yīng)用領(lǐng)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(shù)通過借鑒其他加工技術(shù)的發(fā)展經(jīng)驗，正不斷向微細(xì)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(fù)合材料、硬脆材料（如光學(xué)玻璃、工程陶瓷和功能晶體）等先進(jìn)材料具有優(yōu)異的性能，在航空、航天、軍工、電子和汽車等領(lǐng)域得到越來越廣泛的應(yīng)用。復(fù)合材料具有密度低、比強度和比模量高、可設(shè)計性強、耐腐蝕性能好、抗疲勞性能好和結(jié)構(gòu)尺寸穩(wěn)定性好等優(yōu)點，在航空航天領(lǐng)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(fù)雜結(jié)構(gòu)件和零件。這些經(jīng)過成型制備的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)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(jìn)行精密機械加工。航空航天領(lǐng)域典型的復(fù)合材料和硬脆材料結(jié)構(gòu)件和零件如圖1所示。這些結(jié)構(gòu)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(fù)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(jìn)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(dāng)前國內(nèi)外關(guān)注的課題。

　　為了適應(yīng)各種先進(jìn)材料不斷擴大的應(yīng)用需求，一方面，傳統(tǒng)機械加工技術(shù)通過自身的不斷更新發(fā)展以及與其他相關(guān)技術(shù)的融合，在一些難加工材料加工領(lǐng)域(尤其在模具加工、鋁合金和鈦合金結(jié)構(gòu)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(xué)、磁和原子能等能量進(jìn)行加工的特種加工方法（包括激光、超聲、電火花、電化學(xué)、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(lǐng)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(jìn)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(fù)合加工技術(shù)出現(xiàn)了。復(fù)合加工技術(shù)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(fù)合，不同特種加工方法的復(fù)合等多種形式組合出各具特點的新的復(fù)合加工方法，達(dá)到優(yōu)勢互補，成為機械加工技術(shù)的重要發(fā)展方向之一。
　　超聲加工作為20世紀(jì)初發(fā)展并開始應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)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(yīng)用。將超聲加工與傳統(tǒng)的切削加工結(jié)合所形成新的加工技術(shù)是一種典型的復(fù)合加工技術(shù)，多年來的研究和應(yīng)用實踐表明，這一復(fù)合加工技術(shù)既充分發(fā)揮了機械加工和超聲加工這兩種加工技術(shù)的優(yōu)點，又彌補了兩種技術(shù)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(shù)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(yīng)用領(lǐng)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(shù)已成為難加工材料零部件加工中主要先進(jìn)加工技術(shù)之一，具有重要的應(yīng)用價值和廣闊的應(yīng)用前景。