湖南科技大学在难切削金属材料加工方面取得新进展

研究者设计“刚柔并济”高效精密加工新方法

记者11月18日从湖南科技大学获悉，该校机电工程学院20级硕士生魏荣在难切削金属材料加工方向取得新进展。

钛合金、镍基高温合金等难切削金属材料由于其优越的物理性能，被广泛应用于航空航天、核能、医疗等高端领域。但是由于这些材料化学性能活跃、传热性能差、硬度高等特点，导致其加工效率低、加工质量低、刀具磨损严重。

为克服这些难题，魏荣作为团队核心成员设计了多种新型热辅助切削加工工艺及相关专用刀具，并申请13项国家专利（已经授权7项）。近日，该研究的最新成果发表在Journal of Materials Processing Technology上，魏荣为第一作者。该成果是魏荣的导师、湖南科技大学副教授李常平的指导下完成的。

该研究提出了钛合金电火花热辅助高效切削新技术，并验证了其优越的加工性能。该技术采用电火花加工与传统铣削加工相结合的方式，电火花加工的高温热将待加工材料热软化，降低其硬度，随后铣削将改性后的材料去除，通过“刚柔并济”的巧妙思路达到高效精密加工的目的。

据介绍，该工艺是一种新型的复合加工技术，此技术思路采用的“复合、混合”思想，充分将单种加工技术的优点相结合，实现了“1+1>2”的效果。此外，论文基于有限体积数值分析和理论分析方法提出了一种多复合能场下的切削力建模新方法，揭示了加工过程中材料的温度分布特征，从而精准预测切削力数值，研究结论可为该工艺参数的优选以及专用刀具的结构优化提供重要的理论参考和数据支持。相关成果对提升我国航空航天、医疗等核心零部件的高品质、高效率制造具有重要的工程实际意义。

相关论文信息：https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2022.117805

多种复合加工专用刀具的设计图。受访者 供图