在鈦和鎳超合金等難切削金屬的高速加工中，正確選擇加工參數(shù)、冷卻策略和加工方法對于提高其可加工性、生產(chǎn)率和降低成本具有重要意義。這些難以切削的金屬在加工過程中造成嚴(yán)重的困難，例如由于切屑/工具/工件界面之間的高摩擦力而在切削區(qū)產(chǎn)生的高熱量，由于它們的低導(dǎo)熱性而不能快速提取。因此，產(chǎn)生的大部分熱量停留在切削區(qū)，導(dǎo)致嚴(yán)重的刀具磨損、大的切削力和刀具故障。本章將向讀者介紹有關(guān)鈦合金和鎳超合金高速加工過程中加工參數(shù)、銑削方法和冷卻策略對可加工性影響的最新研究/案例研究。此處描述的工作是機械與航空航天工程系計算機數(shù)控(CNC) 和虛擬制造實驗室進行的一系列研究的結(jié)果在大學(xué)。本章的目的是為在高速加工領(lǐng)域工作的研究人員、教授、研究生和實踐工程師或生產(chǎn)經(jīng)理提供有用的信息。它們的應(yīng)用將導(dǎo)致環(huán)境友好、成本效益高和可持續(xù)的制造。

虛擬加工 (VM) 提供了一種在計算機中建模和模擬加工過程的媒介。VM 概念的產(chǎn)生是出于在實際生產(chǎn)之前可視化和優(yōu)化加工過程的需要，以及加強制造工程師和操作員的教育和學(xué)習(xí)。本章將向讀者概述虛擬數(shù)控機床建模和加工過程模擬的研究成果，并具體應(yīng)用于鉻鎳鐵合金和鈦合金的高速銑削。所描述的工作是在和航空航天工程的 CNC 和計量實驗室進行的一系列研究的結(jié)果部門。本章的目的是為在高速加工領(lǐng)域工作的研究人員、教授、工程專業(yè)的學(xué)生、實踐工程師或生產(chǎn)經(jīng)理提供有關(guān)機床虛擬建模和加工過程模擬的有用信息。它們的應(yīng)用將導(dǎo)致在物理機床上加工之前對給定切削刀具和加工參數(shù)的切削力進行 CNC 程序驗證和預(yù)測，這將顯著節(jié)省成本并提高生產(chǎn)率和質(zhì)量。

已經(jīng)開發(fā)了一種新的方法來預(yù)測銑削操作的穩(wěn)定性。使用基于過程的數(shù)學(xué)模型開發(fā)的穩(wěn)定性葉圖 (SLD) 預(yù)測了穩(wěn)定性。采用耦合方法在機床不同部分進行動態(tài)接收，而不是直接在刀尖處獲得接收。這有助于將當(dāng)前模型推廣到各種銑刀。使用一次性實驗?zāi)B(tài)測試在刀架處捕獲了典型 VMC 在接受度方面的動態(tài)特征。使用 Timoshenko 光束理論獲得了銑刀凹槽部分的接收函數(shù)。使用基于 MATLAB 的代碼，將這兩個接受度耦合以獲得工具尖端的接受度 [頻率響應(yīng)函數(shù) (FRF)]。使用變形切屑應(yīng)變 (SDC) 模型獲得的刀尖 FRF 和切削力系數(shù)已進一步用于 SLD 的開發(fā)。

與現(xiàn)有方法不同，本方法避免了對典型 SLD 的大量實驗設(shè)置和數(shù)值軟件的預(yù)先開發(fā)的需要。本方法適用于機床生產(chǎn)行業(yè)，其中機床制造商可以在發(fā)貨之前獲得夾緊刀架的接受度。通過這種方式，SLD 可以由不熟練的操作員提供有關(guān)銑刀（直徑、材料、凹槽、懸伸等）、工件特性和加工參數(shù)（速度、進給和切削深度）的基本數(shù)據(jù)輕松獲得) 到模型。已被進一步用于 SLD 的開發(fā)。與現(xiàn)有方法不同，本方法避免了對典型 SLD 的大量實驗設(shè)置和數(shù)值軟件的預(yù)先開發(fā)的需要。本方法適用于機床生產(chǎn)行業(yè)，其中機床制造商可以在發(fā)貨之前獲得夾緊刀架的接受度。通過這種方式，SLD 可以由不熟練的操作員提供有關(guān)銑刀（直徑、材料、凹槽、懸伸等）、工件特性和加工參數(shù)（速度、進給和切削深度）的基本數(shù)據(jù)輕松獲得) 到模型。已被進一步用于 SLD 的開發(fā)。與現(xiàn)有方法不同，本方法避免了對典型 SLD 的大量實驗設(shè)置和數(shù)值軟件的預(yù)先開發(fā)的需要。本方法適用于機床生產(chǎn)行業(yè)，其中機床制造商可以在發(fā)貨之前獲得夾緊刀架的接受度。通過這種方式，SLD 可以由不熟練的操作員提供有關(guān)銑刀（直徑、材料、凹槽、懸伸等）、工件特性和加工參數(shù)（速度、進給和切削深度）的基本數(shù)據(jù)輕松獲得) 到模型。

本方法適用于機床生產(chǎn)行業(yè)，其中機床制造商可以在發(fā)貨之前獲得夾緊刀架的接受度。通過這種方式，SLD 可以由不熟練的操作員提供有關(guān)銑刀（直徑、材料、凹槽、懸伸等）、工件特性和加工參數(shù)（速度、進給和切削深度）的基本數(shù)據(jù)輕松獲得) 到模型。本方法適用于機床生產(chǎn)行業(yè)，其中機床制造商可以在發(fā)貨之前獲得夾緊刀架的接受度。通過這種方式，SLD 可以由不熟練的操作員提供有關(guān)銑刀（直徑、材料、凹槽、懸伸等）、工件特性和加工參數(shù)（速度、進給和切削深度）的基本數(shù)據(jù)輕松獲得) 到模型。

可加工性是衡量任何加工操作性能的最重要指標(biāo)。切削力、表面粗糙度、刀具磨損、尺寸精度和切削溫度等是最重要的切削加工性指標(biāo)。各種材料，如鉻鎳鐵合金、鈦、合金材料等，都是難加工（DTM）材料。低溫冷卻是提高這些材料的可加工性的技術(shù)之一，在高速加工時特別有效。本章闡述了低溫冷卻加工及其工作原理和機理，以及各種DTM材料低溫冷卻加工的案例研究。