[发明专利]难加工材料的复合加工方法

说明书

本发明涉及一种难加工材料的去除加工和超精密切削的复合加工方法。提供待加工工件，所述待加工工件是由难加工材料所制备的；确定所述待加工工件的加工目标；利用数控机床对所述待加工工件进行半精加工；设计加工参数，对所述待加工工件进行大切削量加工，切除所述待加工工件加工目标内的大部分材料，获得轮廓度较精密、表面质量较好的半成品；所述半成品和加工目标之间为超精密加工区；将所述待加工工件的半成品直接放入超精密机床进行超精加工；将所述待加工工件的半成品的超精密加工区切除，修正所述待加工工件的半成品形貌误差；获得具备亚微米级轮廓精度和纳米级的表面粗糙度的成品工件。

技术领域

本发明涉及一种难加工材料的超精密加工方法，尤其涉及一种难加工材料的去除加工和超精密切削的复合加工方法。

背景技术

由于具有优异的物理特性和化学稳定性，能在恶劣的环境中(高温、潮湿和有污染等)保持稳定的材料特性，单晶硅、多晶硅、碳化硅、蓝宝石和石英等材料一般被认为是难加工材料。这些难加工材料既可作为各领域中的最终元器件，也可作为精密模压成型中的精密模具。这类材料在电子信息、航空航天领域应用日益广泛。目前，常规的难加工材料的加工技术主要有精密车削和磨削、研磨和抛光等技术。然而，由于难加工材料的硬度高、脆性大等物理特性，常规的加工方式存在加工效率低、周期长、加工成本高等问题，且随着难加工材料(特别是陶瓷和单晶硅材料)的应用面和需求量越来越大，其加工效率和需求的矛盾越来越突出。因此，亟需推出一种针对难加工材料高效高质的新加工方法。

CN114192782A公开了一种难加工材料零件及其成形方法，将难加工的待成形材料制备成晶粒度均匀的块状零件毛坯，将该零件毛坯组装在具有控型模具的包套中，然后将包套封口；将封有零件毛坯的包套放入热等静压设备中，先升温到待成形材料的成形温度，然后以0.6MPa/min～0.8MPa/min的速度加载压力至50MPa～200MPa，使零件毛坯产生超塑性成形，并填充到控型模具中，进而得到成形零件。该技术采用的是先升温后升压的热等静压工艺，将热等静压炉先升温到待成形材料的成形温度，然后再加载压力，保温保压后使得坯料在包套和控型模具的作用下成形。

CN114029872A公开了一种其制备过程中采用新的修整工具和修整工艺提高了砂轮磨料层磨料的出刃高度，提高了砂轮的整体修锐效果，从而提高其锋利度，改善了该类工件的加工效率，解决了现有高温合金、复合陶瓷涂层及钛合金等难加工材料可加工性难的技术问题。从改进砂轮材料的角度实现对难加工材料的加工。

这些现有技术均在探索对难加工材料的超精密高效高质的新加工方法。如何在加工环境、工艺条件安排等影响加工效率的因素和获得符合质量要求的成品之间寻找平衡，需要获得更优的解决方案是现有技术中所面临的问题。在难加工材料的加工领域，一般在超精密机床上进行加工，采用同一个加工刀具，通过控制刀具的切削厚度，实现对工件的半精加工和精加工。这类方式目前的缺点在于，在超精密机床上进行半精加工周期长、成本高、且对刀具会造成较大磨损，从而影响后续精加工的精度。

发明内容

本发明为一种难加工材料工件的高质高效复合加工方法，即采用高效率半精加工和超精加工组合方式，实现对难加工材料工件的高质高效加工。

本发明提供一种超精密加工方法，包括如下步骤：提供待加工工件，所述待加工工件是由难加工材料所制备的；确定所述待加工工件的加工目标；利用数控机床对所述待加工工件进行半精加工；设计加工参数，对所述待加工工件进行大切削量加工，切除所述待加工工件加工目标内的大部分材料，获得轮廓度较精密、表面质量较好的半成品；所述半成品和加工目标之间为超精密加工区；将所述待加工工件的半成品从所述数控机床上移开，直接放入超精密机床进行超精加工；将所述待加工工件的半成品的超精密加工区切除，修正所述待加工工件的半成品形貌误差；并消除所述半精加工步骤造成的所述待加工工件的半成品亚表面损伤，获得具备亚微米级轮廓精度和纳米级的表面粗糙度的成品工件。