機械制造技術(shù)第七章難加工材料與結(jié)構(gòu)的加工技術(shù)

本章內(nèi)容難加工材料與結(jié)構(gòu)概述1.定義：難加工材料是指難以進行切削加工的材料，即切削加工性差的材料。切削加工性等級代號5級以上的材料均屬于難加工材料。從材料的物理力學性能看，硬度高于250HBS、強度σb>0.98GPa、延伸率δ>30％、沖擊值ak>9.8×105J/m2、導(dǎo)熱系數(shù)k<41.9W/〔m℃〕的均屬難加工材料之列。2.主要內(nèi)容：1〕難加工材料1〕難加工材料的分類2〕難加工材料的應(yīng)用2〕難加工結(jié)構(gòu)難加工材料與結(jié)構(gòu)概述－分類1.鈦合金2.高溫合金3.不銹鋼4.高強度鋼與超高強度鋼5.復(fù)合材料6.硬脆性材料難加工材料與結(jié)構(gòu)概述－分類

1.鈦合金鈦是同素異構(gòu)體，熔點為1720℃，在低于882℃時呈密排六方晶格結(jié)構(gòu)，稱為α鈦，在882℃以上呈體心立方晶格結(jié)構(gòu)，稱為β鈦。利用鈦的上述兩種結(jié)構(gòu)特點，添加適當?shù)暮辖鹪亍踩绫?0.1.1所示〕，使其相變溫度及相分含量改變而得到不同類型的鈦合金。室溫下，鈦合金有3種基體組織，因此分為3類：1〕α相鈦合金〔用TA表示〕；2〕β相鈦合金〔用TB表示〕；3〕α+β相鈦合金〔用TC表示〕。其中最常用的是α鈦合金和α+β鈦合金，α鈦合金切削加工性能最好，αβ鈦合金次之，β鈦合金最差。難加工材料與結(jié)構(gòu)概述－分類

鈦合金－性能〔1〕比強度高鈦合金的密度在4.5×103kg/cm3左右，僅為鋼的60％，〔2〕熱強度高鈦合金熱穩(wěn)定性好、高溫強度高。在300～500℃下，其強度約比鋁合金高10倍。〔3〕抗蝕性好鈦合金在潮濕的大氣和海水介質(zhì)中工作，其抗蝕性優(yōu)于不銹鋼難加工材料與結(jié)構(gòu)概述－分類〔4〕低溫性能好鈦合金在低溫和超低溫下能保持力學性能?！?〕化學活性大鈦的化學活性大，與大氣中的O2、N2、H2、CO、CO2、水蒸氣、氨氣等均產(chǎn)生劇烈的化學反響?！?〕導(dǎo)熱性差鈦的導(dǎo)熱系數(shù)低，約為Ni的1/4，F(xiàn)e的1/5，Al的1/14〔7〕彈性模量小鈦的彈性模量為107.8GPa，約為鋼的1/2難加工材料與結(jié)構(gòu)概述－分類

2.高溫合金1.定義：高溫合金又稱耐熱合金或熱強合金，它是多組元的復(fù)雜合金，以鐵、鎳、鈷、鈦等為基，能在600～1000℃的高溫氧化環(huán)境及燃氣腐蝕條件下工作，而且還可以在一定應(yīng)力作用下長期工作，具有優(yōu)良的熱強性能、熱穩(wěn)定性能和熱疲勞性能。難加工材料與結(jié)構(gòu)概述－分類2.高溫合金分類：1〕按合金基體元素種類來分，可分為鐵基、鎳基和鈷基合金三類，目前使用的鐵基合金含鎳量高達25％～60％，這類鐵基合金有時又稱為鐵鎳基合金；2〕根據(jù)合金強化類型不同，高溫合金可分為固溶強化型合金和時效沉淀強化型合金，不同強化型的合金有不同的熱處理制度；3〕根據(jù)合金材料成形方式的不同，高溫合金可分為變形合金、鑄造合金和粉末冶金合金三類。此外，按使用特性，高溫合金又可分為高強度合金、高屈服強度合金、抗松弛合金、低膨脹合金、抗熱腐蝕合金等。難加工材料與結(jié)構(gòu)概述－分類

3.不銹鋼

1.定義：不銹鋼是指在大氣中或在某些腐蝕性介質(zhì)中具有一定耐腐蝕能力的鋼種。2.種類：按其成分可分為鉻不銹鋼和鉻鎳不銹鋼兩大類。按其內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)可分為以下幾類：〔1〕馬氏體不銹鋼含鉻量為12％～17％，含碳量為0.1％～0.5。常用牌號有1Cr13、2Cr13、3Cr13、4Cr13等。難加工材料與結(jié)構(gòu)概述－分類〔2〕鐵素體不銹鋼含鉻量16％～30％。常用牌號有0Cr13、1Cr14S、1Cr17、1Cr28、0Cr17Ti、1Cr17Ti、1Cr17Mo2Ti等?！?〕奧氏體不銹鋼合鉻量為12％～25％，含鎳量為7％～20％〔或高于20％〕，常用牌號為1Cr18Ni9Ti、0Cr18Ni9、1Cr18Ni9等?！?〕奧氏體一鐵素體不銹鋼常用牌號有1Cr18Ni11Si、4AlTi等?！?〕沉淀硬化型不銹鋼常用牌號有0Cr17Ni4Cu4Nb、0Cu17Ni7Al等。難加工材料與結(jié)構(gòu)概述－分類

4.高強度鋼與超高強度鋼難加工材料與結(jié)構(gòu)概述－分類2〕高強度鋼一般為低合金鋼，合金元素的總含量不超過60%，有Cr鋼、Cr-Ni鋼、Cr-Si鋼、Cr-Mn鋼、Cr-Mn-Si鋼、Cr-Ni-Mo鋼、Cr-Mo鋼、Si-Mn鋼等。超高強度鋼視其合金量的不同，可分低合金超高強度鋼、中合金超高強度鋼和高合金超高強度鋼。難加工材料與結(jié)構(gòu)概述－分類

5.復(fù)合材料

1.定義：復(fù)合材料是由兩種或兩種以上的物理和化學性質(zhì)不同的物質(zhì)人工制成的多相組成固體材料，是由增強相和基體相復(fù)合而成的，并形成界面相。增強相主要是承載相，基體相主要是連接相，界面相的主要作用是傳遞載荷，三者的不同組分和不同復(fù)合工藝使復(fù)合材料具有不同的性能。難加工材料與結(jié)構(gòu)概述－分類2.性能：復(fù)合材料的優(yōu)越性在于它的性能比其組成材料好得多，1〕它可改善或克服組成材料的弱點，充分發(fā)揮其優(yōu)點；2〕它可按構(gòu)件結(jié)構(gòu)和受力要求，給出預(yù)定的、分布合理的配套性能，進行材料的最正確設(shè)計；3〕可獲得單一組成材料不具備的性能。3.種類：按其結(jié)構(gòu)和功能，可把復(fù)合材料分為結(jié)構(gòu)復(fù)合材料和功能復(fù)合材料。前者的研究和應(yīng)用較多，開展很快。主要有兩種，一是以聚合物為基體，其中以樹脂〔環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂〕為基體的居多；另一種是以金屬或合金〔鋁及合金、高溫合金、鈦合金及鎳基合金〕或陶瓷為基體。難加工材料與結(jié)構(gòu)概述－分類

6.硬脆性材料1.概述：硬脆性材料具有高強度、高硬度、高脆性、耐磨損和腐蝕、隔熱、低密度和膨脹系數(shù)及化學穩(wěn)定性好等特點，是一般金屬材料無法比較的。硬脆性材料由于這些獨特性能而廣泛應(yīng)用光學、計算機、汽車、航空航天、化工、紡織、冶金、礦山、機械、能源和軍事等領(lǐng)域。難加工材料與結(jié)構(gòu)概述－分類2.分類：1〕硬脆性材料根據(jù)來源可分為自然和人工硬脆性材料；2〕根據(jù)是否為金屬可分為金屬硬脆性材料和非金屬硬脆性材料；3〕根據(jù)能否導(dǎo)電可分為導(dǎo)電和非導(dǎo)電硬脆性材料；4〕根據(jù)材料微觀結(jié)構(gòu)可分為晶體和非晶體硬脆性材料；難加工材料與結(jié)構(gòu)概述－分類難加工材料與結(jié)構(gòu)概述－應(yīng)用隨著航空航天工業(yè)、核工業(yè)、兵器工業(yè)、化學工業(yè)、電子工業(yè)及現(xiàn)代機械工業(yè)的開展，對產(chǎn)品零部件材料的性能提出了各種各樣的新的和特殊的要求。有的要在高溫、高壓力狀態(tài)下工作，有的要耐腐蝕、耐磨損，有的要能絕緣，有的那么需有高導(dǎo)電率。因此，難加工材料在這些工業(yè)中具有廣泛的應(yīng)用?！?〕鈦合金具有密度小、強度高、能耐各種酸、堿、海水、大氣等介質(zhì)的腐蝕等一系列優(yōu)良的力學、物理性能，因此在航空、航天、核能、船舶、化工、冶金、醫(yī)療器械等工業(yè)中得到了越來越廣泛的應(yīng)用。難加工材料與結(jié)構(gòu)概述－應(yīng)用

1.鈦合金記憶鈦合金鏡架鈦合金刀具難加工材料與結(jié)構(gòu)概述－應(yīng)用

2.高溫合金低膨脹、恒彈性、高彈性高溫合金精密合金高溫合金不銹鋼棒難加工材料與結(jié)構(gòu)概述－應(yīng)用

3.不銹鋼不銹鋼閥門氙氣駕駛輔助燈難加工材料與結(jié)構(gòu)概述－應(yīng)用

4.高強度鋼六缸汽車發(fā)動機汽車進氣裝置難加工材料與結(jié)構(gòu)概述－應(yīng)用

5.復(fù)合材料碳納米管－氧化鋁納米復(fù)相陶瓷熱壓氮化硼及其復(fù)合材料難加工材料與結(jié)構(gòu)概述－應(yīng)用

6.硬脆性材料陶瓷刀具氧化鋁陶瓷基片難加工材料與結(jié)構(gòu)概述－難加工結(jié)構(gòu)所謂難加工結(jié)構(gòu)是指在常規(guī)機床上加工時精度難以保證或必須采用多軸聯(lián)動才能加工出的結(jié)構(gòu)，如薄壁、深〔長〕徑比大的結(jié)構(gòu)、復(fù)雜型面、微小微細結(jié)構(gòu)及其它用常規(guī)方法難以加工的孔、槽等結(jié)構(gòu)。難加工結(jié)構(gòu)一般可分為外型面難加工結(jié)構(gòu)和內(nèi)型面難加工結(jié)構(gòu)。外型面難加工結(jié)構(gòu)件主要有：薄壁件、葉片、渦輪盤、微小微細零件外型面及其它特殊復(fù)雜的型面。內(nèi)型面難加工結(jié)構(gòu)主要有：蜂窩結(jié)構(gòu)、陣列孔、有特殊要求的小孔、窄縫及其它特殊復(fù)雜的形腔結(jié)構(gòu)。1.鈦合金加工2.高溫合金加工3.不銹鋼加工4.高強度鋼和超高強度鋼的加工5.復(fù)合材料加工6.脆性材料加工鈦合金切屑形成過程大致可分為三個階段，1〕因受到前刀面的擠壓，被切材料會產(chǎn)生彈性變形，在切屑前上方有時也可能出現(xiàn)微小的破裂面。2〕進一步受到前刀面的擠壓，于是在材料上方隆起一塊材料。3〕這塊隆起的材料在與切削速度呈φ角度很窄的區(qū)域產(chǎn)生應(yīng)力集中剪切變形。局部或全部斷裂，形成節(jié)狀切屑流出。圖10.2.1為鈦合金切屑形成階段模型。鈦合金的車削鈦合金的銑削鈦合金的磨削鈦合金的高速切削鈦合金的特種加工1.簡介對于鎳合金及鈷合金等高溫合金來說，耐高溫的特性直接提高了加工難度。在加工時的大切削力和高溫共同作用下，刀具產(chǎn)生碎片或變形，進而斷裂。此外，此類合金會迅速產(chǎn)生加工硬化現(xiàn)象。工件在加工時產(chǎn)生的硬化外表會導(dǎo)致刀具切削刃在切深處產(chǎn)生缺口，并使工件產(chǎn)生不良應(yīng)力，破壞加工零件的幾何精度。由于高溫合金的特殊性能使得它加工起來比較困難。2.加工性能〔1〕切削加工性差〔2〕切削變形大塑性很大，有的延伸率δ≥40％，其切削變形系數(shù)約為45鋼的1.5倍?！?〕加工硬化傾向大切削試驗說明，vc越高，f越小，加工硬化越小?！?〕切削力大切削高溫合金時，切削力的各項分力均大于45鋼，極易引起振動?！?〕切削溫度高切削高溫合金時，由于材料本身的強度高、塑性變形大、切削力大、消耗功率多、產(chǎn)生的熱量多，而它們的導(dǎo)熱系數(shù)又較小，所以切削溫度比切削45鋼和不銹鋼都高得多?！?〕刀具易磨損切削高溫合金時，刀具磨損嚴重〔7〕外表質(zhì)量和精度不易保證3.改善高溫合金切削加工性的措施〔1〕盡量在硬化期前加工合金〔2〕使用鋒利的銳角切刃的刀具〔3〕使用強度高的幾何外形刀具〔4〕采取提高剛度措施的刀具〔5〕防止工件偏移〔6〕在鉆削加工中，采用較大的導(dǎo)程角〔7〕當走刀次數(shù)較大時，改變切削深度4.高溫合金加工刀具1.無涂層硬質(zhì)合金刀具2.涂層硬質(zhì)合金刀具3.陶瓷刀具4.立方氮化硼〔CBN〕刀具5.高溫合金加工刀具幾何參數(shù)的選擇1.前角

02.后角

03.主偏角

r的選擇4.刃傾角

s的選擇1.不銹鋼的相對加工性加工特點形成原因備注切削力大強度和硬度與中碳鋼相近，塑性較高，尤其是奧氏體不銹鋼，延伸率超過45鋼的1.5倍以上，切削時塑性變形大，使切削力增加，而不銹鋼加工硬化嚴重，熱強度高，增加了切削抗力車削1Cr18Ni9Ti的單位切削力比正火狀態(tài)的45鋼約高25%切削溫度高塑性變形大，與刀具間的摩擦也大，產(chǎn)生的切削熱多而不銹鋼的導(dǎo)熱系數(shù)較低，如1Cr18Ni9Ti的導(dǎo)熱系數(shù)只有45鋼的1/3，散熱條件較差，因此切削溫度較高在同樣條件下，切削不銹鋼時的切削溫度比切削45鋼約高200～300℃加工硬化嚴重以奧氏體不銹鋼和奧氏體—鐵素體不銹鋼最為突出，隨著硬化后強度的提高，屈服強度也升高例如，退火狀態(tài)奧氏體不銹鋼強度不超過屈服強度的30%～45%，而加工硬化后達85%～95%，不僅使切削力大大增加，而且使刀具和被切金屬間的摩擦力以及刀具的磨損加劇，同時使表面質(zhì)量降低刀具易磨損切屑與前刀面的接觸長度約為切削碳鋼時的65%～70%，造成應(yīng)力集中在切削刃附近，使刀具易崩刃。此外由于接觸長度小，切削熱也集中在切削刃附近，造成溫度高，從而使刀具磨損加快—切屑不易卷曲和折斷由于不銹鋼的塑性高，韌性大，而且高溫強度高，切削時切屑不易折斷—容易粘刀和形成積屑瘤不銹鋼的塑性大，粘附性強，因而在切削過程中容易形成積屑瘤，使表面光潔度降低。含碳量較低的馬氏體不銹鋼，這一特點尤為明顯線膨脹系數(shù)較大—切削過程中，切削溫度高，工件易變形，尺寸精度較難控制2.不銹鋼的機械加工1〕不銹鋼的車削加工2〕不銹鋼的銑削加工3〕鉆削加工4〕鉸削加工5〕攻螺紋6〕磨削加工1.高強度鋼和超高強度鋼的切削加工特點：高強度鋼和超高強度鋼切削加工難度大，主要表現(xiàn)在切削力大、切削溫度高、刀具磨損快、刀具耐用度低、生產(chǎn)率低和斷屑困難。由于它們的硬度高、強度高，塑性相對較低，故與塑性高、強度低的工件材料相比，已加工外表質(zhì)量一般不成問題。主要切削特點：1〕切削力大2〕切削溫度高3〕刀具易磨損和刀具耐用度低4〕斷屑性能2.改善高強度和超高強度鋼切削加工性的措施對高強度鋼、超高強度鋼進行高效和保證質(zhì)量的切削加工，必須采取有效的措施，應(yīng)采用先進、適用的刀具材料，應(yīng)選用合理的刀具幾何參數(shù)和合理選擇切削用量等措施。主要措施：1.采用先進、適用的刀具材料2.選用合理的刀具幾何參數(shù)3.選用合理的切削用量3.高強度和超高強度鋼鉸削加工1.刀具材料的選擇2.切削用量的選擇

0.056～15?-5～-15°6～15?0.1～0.3111111～2A-A-10～-15?5～30°BAA1～1.51?30

～2?B硬質(zhì)合金鉸刀

硬質(zhì)合金鉸刀的切削用量工件材料強度σb/MPa切削速度vc/（m

min-1）孔徑（mm）轉(zhuǎn)速n/（r

min-1）11306010～15600～118012505513245020～30375～75014254015203030～80375～6001668204.高強度和超高強度鋼鉆削加工1.鉆頭的選擇鉆削高強度鋼時，可選用高性能高速鋼麻花鉆或硬質(zhì)合金鉆頭。鉆削超高強度鋼時，一般采用硬質(zhì)合金鉆頭。高速鋼麻花鉆，可選用群鉆或修磨成三尖刃形的鉆頭。為了提高鉆頭的剛度，應(yīng)適當增加鉆心厚度，減小懸伸量，螺旋角也應(yīng)小一些，一般為17～30°。選用硬質(zhì)合金鉆頭時，可加大頂角，以改善排屑。2.切削用量的選擇鉆削高強度和超高強度鋼時，比鉆削一般鋼材的切削速度低50%左右。選用高速鋼鉆頭鉆孔時，一般取vc=10～15m/min，當工件材料的硬度HRC大于45時，切削速度更低。進給量為f=0.03～0.3mm/r〔鉆頭直徑小時取小值〕。采用硬質(zhì)合金鉆頭時，可選較高的切削速度，但不能太高，必須考慮工件材料的硬度對鉆頭耐用度的影響。當工件材料的硬度HRC大于50時，鉆頭的速度應(yīng)小于30m/min，進給量f=0.03～0.3mm/r。5.高強度和超高強度鋼銑削加工1.刀具及其參數(shù)的選擇銑削時應(yīng)選強度高、耐沖擊和耐熱性好的刀具材料，如高性能高速鋼和硬質(zhì)合金，也可以選擇熱壓陶瓷刀具。選擇刀具幾何參數(shù)時，要充分考慮這種鋼的切削特點，應(yīng)減小主偏角，增大刀尖圓弧半徑，切深前角和進給前角應(yīng)小于零〔高速鋼銑刀除外〕。硬質(zhì)合金和陶瓷刀具的刃口應(yīng)倒棱，以增加刃口的強度。2.切削用量的選擇高強度鋼和超高強度鋼的品種很多，其強度和硬度也有很大的差異。銑削時應(yīng)根據(jù)不同加工對象和加工條件，合理選擇切削用量。在選擇切削速度時，在工件材料的強度和硬度較高的情況下，應(yīng)適當降低切削速度，減小刀具每齒進給量，按工件材料的強度選擇銑削速度，按工件材料的硬度選擇銑削用量。3.FRP的孔加工和切割加工A.孔加工在纖維復(fù)合材料構(gòu)件的連接中，機械連接占據(jù)著重要的地位。因此，當復(fù)合材料構(gòu)件裝配時，需加工出成千上萬個緊固件孔，緊固件孔不僅數(shù)量多、質(zhì)量要求高，而且難度大，是復(fù)合材料加工中最難的加工工序之一。由于復(fù)合材料層合板的主要特點之一是層間剪切強度低，這使得鉆孔中軸向力容易產(chǎn)生層間分層，如不加以防范，就會導(dǎo)致昂貴的復(fù)合材料構(gòu)件的報廢。復(fù)合材料制孔的另一個主要問題是碳纖維材料質(zhì)點的硬度高，相當于高速鋼的硬度，因此對刀具的磨損十分嚴重，刀具耐用度很低。我國現(xiàn)有材料、工藝條件下的制孔質(zhì)量標準如下：1〕外表層沒有分層，孔入口處不應(yīng)有分層，孔邊緣毛刺應(yīng)去除；2〕沉頭窩與孔的同軸度不大于0.08mm；3〕孔壁損傷允許范圍深0.25mm，寬0.33mm，長度不超過孔或沉頭窩圓周長的25%；4〕孔出口邊緣與孔夾層邊緣毛刺必須去除；5〕孔出口邊損傷有一定允許范圍。3.FRP的孔加工和切割加工B.切割加工FRP零部件生產(chǎn)中切斷也是主要加工工序。常用的切割方式有機械切割、高壓水切割、超聲波切割和激光切割等。機械切割工具包括砂輪片及各種鋸等，其刀具轉(zhuǎn)速和進刀量要根據(jù)板材厚度和切割方法來確定。高壓水切割的特點是切口質(zhì)量高、結(jié)構(gòu)完整性好、速度快。激光切割的特點是切縫小、速度快、能節(jié)省原材料和可以加工形狀復(fù)雜的工件4.金屬基復(fù)合材料的加工方法金屬基復(fù)合材料〔Metal-matrixcomposite，簡稱MMC〕可分為顆粒增強復(fù)合材料、長纖維增強復(fù)合材料和短纖維〔或晶須〕增強復(fù)合材料。1.切削加工特點2.MMC的孔加工與切割加工A.孔加工B.切割加工切削加工特點：金屬基長纖維增強復(fù)合材料的切削加工有與FRP相似的特點。金屬基短纖維增強復(fù)合材料的切削加工卻有著很多獨特特點。實驗說明，切削加工金屬基短纖維增強復(fù)合材料時，在其加工面上會殘存很多與增強纖維直徑對應(yīng)的孔溝。用金剛石單晶刀具切削SiC短纖維增強鋁合金復(fù)合材料SiCw/6061時，加工外表上的孔溝數(shù)與纖維含有率有關(guān)，纖維含有率越高，孔溝越多。MMC的孔加工與切割加工－A.孔加工在MMC上鉆孔時：〔1〕高速鋼鉆頭以后刀面磨損為主，且可見與切削速度方向一致的條痕，這與在FRP上鉆孔相似，主要是磨料磨損所致，VB值隨切削路程增大而增加，隨f增大而減小，而vc〔vc＜40m/min＝對VB影響不大?！?〕在K10、K20、高速鋼及TiN涂層高速鋼鉆頭等四種鉆削試驗中，K10最耐磨?！?〕因K10鉆頭磨損小，故隨孔數(shù)增加，軸向力幾乎不增大，扭矩略有增加，但TiN涂層鉆頭扭矩增加較多，孔外表粗糙度值較小?！?〕孔即將鉆透時，應(yīng)減小進給量，以免損壞孔出口?！?〕PCD鉆頭用于金屬基顆粒增強復(fù)合材料的較大直徑孔鉆削時效果較好。試驗說明，切削速度vc為50～200m/min，進給量f為0.05～0.2mm/r，并使用冷卻液時，可以獲得較高鉆削質(zhì)量。金屬基纖維增強復(fù)合材料可以用各種能量的電子束加工，沿纖維軸向切割或短纖維復(fù)合材料切割，纖維無須斷裂，只要對基體切割、熔化或蒸發(fā)就行了。當電子束能量足夠大時，就能使長纖維復(fù)合材料中的纖維熔融、氣化，更確切的說，就是在電子束產(chǎn)生的機械和熱應(yīng)力作用下纖維發(fā)生了斷裂。電子束切割的缺點是切割過程中會發(fā)生微結(jié)構(gòu)損壞，會產(chǎn)生裂紋和界面脫粘。

2.陶瓷材料的加工：〔1〕陶瓷材料具有很高的硬度〔2〕陶瓷是典型的硬脆材〔3〕陶瓷材料的切削加工性，依其種類、制造方法的不同有很大差異?！?〕陶瓷材料常溫下幾乎無塑性?！?〕切削陶瓷材料時的單位切削力比切削一般金屬材料時大得多，刀具切入困難?！?〕切削陶瓷材料時，刀具磨損嚴重。

工程陶瓷的機械加工仍普遍使用傳統(tǒng)的加工方法，用金剛石磨輪磨削、研磨和拋光。磨削特點有：1〕磨輪磨損大，磨削比??；2〕磨削力大，磨削效率低；3〕磨削后陶瓷零件強度降低。較先進的磨削方法有：1〕采用新型金剛石磨輪磨削；2〕復(fù)合磨輪磨削法；3〕超聲波振動磨削法。3.石材的加工：本章主要內(nèi)容：1.薄壁件加工2.葉片及渦輪盤加工3.陣列孔及微孔加工

1.機械加工難點

3.加工效果比較：薄壁類零件由于其結(jié)構(gòu)特點，容易在加工時產(chǎn)生加工變形，因而難以用常規(guī)的方法進行加工。上面所述及的幾種加工方法中，使用特殊的機床、刀具進行加工對加工變形控制較為理想，但由于要采用專用機床、刀具，增加了制造本錢，通用性也差。優(yōu)化工裝參數(shù)、加工路徑等工藝參數(shù)只針對特定零件，需要較長時間摸索，對經(jīng)驗的依賴性較強?；瘜W銑削加工出的薄壁零件消除了前幾種方法引入的附加剩余應(yīng)力〔銑削剩余應(yīng)力、裝夾應(yīng)力等〕的影響，但外表質(zhì)量不易控制。目前，國內(nèi)外大都采用高速銑削的方式來加工薄壁件，但由工件原始剩余應(yīng)力及裝夾應(yīng)力引起的加工變形仍然沒有很好地得到解決。1.葉片及渦輪盤加工中存在的問題：在航空燃氣渦輪發(fā)動機中，渦輪部件的工作條件最為苛刻，特別是渦輪轉(zhuǎn)子，要在高溫、高壓、高轉(zhuǎn)速和高氣流速度下工作，其工件材料難以機械切削，工件加工空間又十分有限，所以很難采用傳統(tǒng)的機械方式進行加工。渦輪轉(zhuǎn)子的工作能力直接影響發(fā)動機的根本性能和可靠性。葉片是航空發(fā)動機制造中最關(guān)鍵的零件，是噴氣發(fā)動機和氣輪機設(shè)備中的重要零件，葉身型面形狀復(fù)雜而且要求精度高，加工批量大。采用常規(guī)的機械加工方法進行加工時，必須先經(jīng)精密鑄造，然后加工，拋光后鑲嵌至葉輪的榫槽中，再焊接而成，其勞動量占全機的30％以上，而且材料難加工、形狀復(fù)雜、薄壁易變形。2.渦輪盤葉片的銑削加工方法：1.銑削葉片2.采用照相電解加工：照相電解加工是一種特種加工方法。它由化學銑切、照相化學銑切等特種加工方法開展而成。其工藝過程如下：1.清洗目的是將毛坯外表清洗干凈，以保證防蝕層的粘附力均勻一致，腐蝕速度均勻不變；2.涂防蝕層目的是保護那些不需要加工的外表。

各排孔之間距離及孔中心線方向示意圖

4.采用電子束加工小孔：目前，電子束打孔的最小孔徑已達1

m。當孔徑在0.5～0.9mm時，其最大孔深已超過10mm，孔的深徑比超過15。將工件置于磁場中，適當控制磁場的變化使束流偏移，即可用電子束加工出斜孔，傾角在35～90°之間，甚至可以用電子束加工出螺旋孔。電子束打孔的速度高，生產(chǎn)率也極高。這也是電子束打孔的一個重要特點。通常每秒可加工幾十至幾萬個孔。例如，板厚0.1mm、孔徑0.1mm時，每個孔的加工時間只有15

s。利用電子束打孔速度快的特點，可以實現(xiàn)在薄板零件上快速加工高密度的孔。電子束打孔在航空工業(yè)、電子工業(yè)、化纖工業(yè)及制革工業(yè)中得到應(yīng)用。

4.采用電子束加工小孔〔1.噴氣發(fā)動機燃燒室罩打孔〕發(fā)動機燃燒室罩4.采用電子束加工小孔〔2.化纖噴絲頭打孔〕噴絲頭打孔示意圖

5.電鑄加工非直母線孔〔實例〕5.電鑄加工非直母線孔〔實例〕w&s!pYmUjRfOcL9H6E3B+y(u%r#oWlTiQeNbJ8G5D1A-x*t$qYnVkSgPdMaI7F3C0z)v&s!pXmUiRfOcK9H6E2B+x(u%rZoWlThQeMbJ8G4D1A-w*t$qYnVjSgPdLaI7F3C0y)v&s#pXmUiRfNcK9H5E2B+x(u$rZogPdMaI7F3C0z)v&s!pXmUiRfOcK9H6E2B+y(u%rZoWlThQeNbJ8G4D1A-w*t$qYnVjSgPdLaI7F3C0y)v&s#pXmUiRfNcK9H5E2B+x(u$rZoWkThQeMbJ7G4D1z-w*t!qYmVjSgOdLaI6F3C0y)v%s#pXlUiRfNcK8H5E2A+x(u$rZnWkThPeMbJ7G4C1z-w&t!qYmVjRgOdL9I6F3B0y(v%s#oXlUiQfNbK8H5D2A+x*u$rZnWkShPeMaJ7G4C1z)w&t!pYmVjRgOcL9I6E3B0y(v%r#oXlTiQfNbK8G5D2A-x*u$qZnVkShPdMaJ7F4C0z)w&s!pYmUjRgOcL9H6E3B+y(v%r#oWlTiQeNbK8G5D1A-x*t$qZnVkSgPdMaI7F4C0z)v&s!pXmUjRfOcK9H6E2B+y(u%rZoWlThQeNbJ8G4D1A-w*t$qYnVkSgPdLaI7F3C0z)v&s#pXmUiRfOcK9H5E2B+x(u%rZoWkThQeMbJ8G4D1z-w*t!qYnVjSgOdLaI6F3C0y)v%s#pXlUiRfNcK9H5E2A+x(u$rZoWkThPeMbJ7G4D1z-w&t!qYmVjSgOdL9I6F3B0y)v%s#oXlUiQfNcK8H5D2A+x*u$rZnWkShPeMaJ7G4C1z)w&t!pYmVjRgOdL9I6E3B0y(v%s#oXlTiQfNbK8H5D2A-x*u$qZnWkShPdMaJ7F4C1z)w&s!pYmUjRgOcL9H6E3B+y(v%r#oWlTiQeNbK8G5D2A-x*t$qZnVkShPdMaI7F4C0z)w&s!pXmUjRfOcL9H6E2B+y(u%r#oWlThQeNbJ8G5D1A-w*t$qYnVkSgPdLaI7F3C0z)v&s!pXmUiRfOcK9H6E2B+x(u%rZoWlThQeMbJ8G4D1A-w*t!qYnVjSgPdLaI6F3C0y)v&s#pXlUiRfNcK9H5E2A+x(u$rZoWkThPeMbJ7G4D1z-w*t!qYmVjSgOdLaI6F3B0y)v%s#pXlUiQfNcK8H5E2A+x*u$rZnWkTdLaI6F3C0y)v&s#pXlUiRfNcK9H5E2B+x(u$rZoWkThQeMbJ7G4D1z-w*t!qYmVjSgOdLaI6F3B0y)v%s#pXlUiQfNcK8H5E2A+x*u$rZnWkThPeMaJ7G4C1z-w&t!pYmVjRgOdL9I6F3B0y(v%s#oXlUiQfNbK8H5D2A+x*u$qZnWkShPeMaJ7F4C1z)w&t!pYmUjRgOcL9I6E3B+y(v%r#oXlTiQeNbK8G5D2A-x*u$qZnVkShPdMaJ7F4C0z)w&s!pYmUjRfOcL9H6E3B+y(u%r#oWlTiQeNbJ8G5D1A-x*t$qYnVkSgPdMaI7F3C0z)v&s!pXmUjRfOcK9H6E2B+y(u%rZoWlThQeNbJ8G4D1A-w*t$qYnVjSgPdLaI7F3C0y)v&s#pXmUiRfNcK9H5E2B+x(u$rZoWkThQeMbJ7G4D1z-w*t!qYnVjSgOdLaI6F3C0y)v%s#pXlUiRfNcK8H5E2A+x(u$rZnWkThPeMbJ7G4C1z-w&t!qYmVjRgOdL9I6F3B0y(v%s#oXlUiQfNcK8H5D2A+x*u$rZnWkShPeMaJ7G4C1z)w&t!pYmVjRgOcL9I6E3B0y(v%r#oXlTiQfNbK8G5D2A-x*u$qZnVkShPdMaJ7F4C0z)w&s!pYmUjRgOcL9H6E3B+y(v%r#oWlTiQeNbK8G5D1A-x*t$qZnVkSgPdMaI7F4C0z)v&s!pXmUjRfOcK9H6E2B+y(u%rZoWlThQeNbJ8G5D1A-w*t$qYnVkSgPdLaI7F3C0z)v&s#pXmUiRfOcK9H5E2B+x(u%rZoWkThQeMbJ8G4D1z-w*t!qYnVjSgOdLaI6F3C0y)v&s#pXlUiRfNcK9H5E2A+x(u$rZoWkThPeMbJ7G4D1z-w&t!qYmVjSgOdL9I6F3B0y)v%s#oThQeMbJ8G4D1z-w*t!qYnVjSgPdLaI6F3C0y)v&s#pXlUiRfNcK9H5E2A+x(u$rZoWkThPeMbJ7G4D1z-w&t!qYmVjSgOdL9I6F3B0y)v%s#oXlUiQfNcK8H5E2A+x*u$rZnWkThPeMaJ7G4C1z-w&t!pYmVjRgOdL9I6E3B0y(v%s#oXlTiQfNbK8H5D2A-x*u$qZnWkShPdMaJ7F4C1z)w&s!pYmUjRgOcL9I6E3B+y(v%r#oXlTiQeNbK8G5D2A-x*t$qZnVkShPdMaI7F4C0z)w&s!pXmUjRfOcL9H6E2B+y(u%r#oWlThQeNbJ8G5D1A-x*t$qYnVkSgPdMaI7F3C0z)v&s!pXmUiRfOcK9H6E2B+x(u%rZoWlThQeMbJ8G4D1A-w*t!qYnVjSgPdLaI6F3C0y)v&s#pXmUiRfNcK9H5E2B+x(u$rZoWkThQeMbJ7G4D1z-w*t!qYmVjSgOdLaI6+x(u%rZoWlThQeMbJ8G4D1A-w*t!qYnVjSgPdLaI7F3C0y)v&s#pXmUiRfNcK9H5E2B+x(u$rZoWkThQeMbJ7G4D1z-w*t!qYmVjSgOdLaI6F3B0y)v%s#pXlUiQfNcK8H5E2A+x(u$rZnWkThPeMbJ7G4C1z-w&t!qYmVjRgOdL9I6F3B0y(v%s#oXlUiQfNbK8H5D2A+x*u$qZnWkShPeMaJ7F4C1z)w&t!pYmUjRgOcL9I6E3B0y(v%r#oXlTiQfNbK8G5D2A-x*u$qZnVkShPdMaJ7F4C0z)w&s!pYmUjRfOcL9H6E3B+y(u%r#oWlTiQeNbJ8G5D1A-x*t$qZnVkSgPdMaI7F4C0z)v&s!pXmUjRfOcK9H6E2B+y(u%rZoWlThQeNbJ8G4D1A-w*t$qYnVjSgPdLaI7F3C0y)v&s#pXmUiRfOcK9H5E2B+x(u%rZoWkThQeMbJ8G4D1z-w*t!qYnVjSgOdLaI6F3C0y)v%s#pXlUiRfNcK8H5E2A+x(u$rZnWkThPeMbJ7G4C1z-w&t!qYmVjSgOdL9I6F3B0y)v%s#oXlUiQfNcK8H5D2A+x*u$rZnWkShPeMaJ7G4C1z)w&t!pYmVjRgOcL9I6E3B0y(v%r#oXlTiQfNbK8H5D2A-x*u$qZnSgOdL9I6F3B0y)v%s#oXlUiQfNcK8H5D2A+x*u$rZnWkShPeMaJ7G4C1z)w&t!pYmVjRgOcL9I6E3B0y(v%s#oXlTiQfNbK8H5D2A-x*u$qZnWkShPdMaJ7F4C1z)w&s!pYmUjRgOcL9H6E3B+y(v%r#oWlTiQeNbK8G5D1A-x*t$qZnVkShPdMaI7F4C0z)w&s!pXmUjRfOcL9H6E2B+y(u%r#oWlThQeNbJ8G5D1A-w*t$qYnVkSgPdLaI7F3C0z)v&s#pXmUiRfOcK9H6E2B+x(u%rZoWlThQeMbJ8G4D1A-w*t!qYnVjSgPdLaI6F3C0y)v&s#