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FME难加工金属材料能场辅助高速干式铣削绿色加工技术

2025-07-27

  能场辅助加工技术有望克服难加工金属材料加工性差、切削效率低和能耗高的局限性。高速干式铣削以其高加工效率、零切削液排放而成为典型绿色加工技术,但无切削液冷却润滑易导致切削区温度高、刀具磨损大和生产成本高等问题,难以实现全工况适应。引入先进的能场辅助绿色加工技术,可在保证加工质量的同时提升表面质量,从而实现高效精密制造。

FME难加工金属材料能场辅助高速干式铣削绿色加工技术(图1)

  高速干式铣削(HSDM)是典型绿色加工技术,但提升难加工金属材料效率时存在局限。钛合金、高强度钢和镍基合金的HSDM切削速度范围分别为100-300m/min、300-450m/min、500-1100m/min,且均面临切削力、表面粗糙度难大幅降低以及刀具寿命稳定Kaiyun体育官方网站 开云登录网站提升等问题,限制了该技术的应用推广。

  激光辅助铣削(LAM)通过激光软化工件,能降低切削力、提高材料去除率和延长刀具寿命。但不同金属材料的LAM适宜预热温度范围不同,且在实时温度控制和热影响区量化等方面仍需深入研究。

  超声波振动辅助铣削(UVAM)利用超声振动改善刀具轨迹,不同金属材料适用的振幅范围存在差异。该技术在降低切削力、优化表面质量等方面效果显著,但难以精准调控振幅和切削参数耦合效果。

  低温微量润滑能场辅助铣削(CMQLAM)将低温冷体介质、MQL和铣削加工相结合,优势体现在大幅降低处理废液和切屑的经济成本,避免切削液危害操作者的身体健康和二次处理污染环境,可实现绿色低碳加工。

  未来HSDM能场辅助绿色加工技术的研究方向可能主要集中在研制适应不同加工场景刀具涂层、引入多能场协同和多维碳能效概念、利用传感器联动Kaiyun平台 开云体育官方入口多能场实现自适应智能控制,突破绿色智能加工。

  难加工金属材料;绿色加工;高速干式铣削;激光能场辅助铣削;超声能场辅助铣削;低温微量润滑能场辅助铣削

FME难加工金属材料能场辅助高速干式铣削绿色加工技术(图2)

FME难加工金属材料能场辅助高速干式铣削绿色加工技术(图3)

  曹华军,重庆大学二级教授、博士生导师,现任重庆大学科学技术发展研Kaiyun体育官方网站 开云登录网站究院院长、前沿学科交叉研究院院长、制造工程研究所所长,高端装备机械传动全国重点实验室固定研究人员。入选国家高层次领军人才和青年人才,科睿唯安全球高被引科学家,国家重点研发计划项目首席科学家等,兼任国家重点研发计划高性能制造技术与重大装备重点专项总体专家组副组长、国家产业基础专家委员会委员、中国机械工程学会绿色制造分会副主任委员等,同时兼任国际生产工程学会(CIRP)Research Affiliate、《机械工程学报(英文版)》、《计算机集成制造系统》编委等。主要从事绿色制造装备与系统领域的研究工作,主持国家863计划重点课题、国家自然科学基金项目、国家重点研发计划重点项目等10余项,发表高水平学术论文200余篇,授权国家发明专利50余项,出版专著10部,制定国家技术标准9项,先后获国家科技进步二等奖、重庆市科技进步一等奖、山东省技术发明一等奖、中国机械工业科学技术进步一等奖和中国产学研合作创新成果一等奖等。

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FME难加工金属材料能场辅助高速干式铣削绿色加工技术(图4)

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