ماشین کاری هیبریدی
مواد سخت ماشین کاری شونده

به جهت پیشرفت روزافزون علم و دانش و نیاز بشر به ساخت تجهیزات پیشرفته تر مهندسان علم مواد بر آن شدند که موادی خلق کنند که ویژگی‌های انحصاری مکانیکی، فیزیکی و شیمیایی داشته باشد. پیشرفت صنعت هوافضا و فضاپیماها و شرایط کاری آنها موجب به وجود آمدن و معرفی موادی شد که استحکام خود را در دماهای کاری بالا نیز حفظ می‌کنند. اما برای به‌کارگیری با شکل مورد نظر این مواد نیازمند نیاز به ماشین‌کاری دارند و از آنجایی که عمده این مواد به راحتی قابل براده برداری نیستند و هر یک دارای مشکلات خاص خود در ماشین کاری هستند، این گونه مواد به مواد سخت ماشین‌کاری شونده شهرت دارند.
تیتانیوم و آلیاژهای آن نسبت استحکام به وزن بالا، مقاومت شیمیایی مناسب، مقاومت حرارتی بالا و چگالی نسبتاً کم دارند که آنها را برای استفاده در صنایع هوایی ایده‌آل می‌سازد. Ti-6Al-4V آلیاژ رایج تیتانیوم بوده و به‌طور کلی به خاطر دارا بودن خواص ترمودینامیکی ویژه در زمره «مواد سخت ماشین کاری شونده» جای می‌گیرد. چالش اولیه هنگام ماشینکاری تیتانیوم، غلبه بر عمر کم ابزار است که به نوعی مانع استفاده از سرعت‌های برشی بالا می‌شود. تیتانیوم قابلیت هدایت حرارتی کمی دارد که مانع انتقال گرما به خارج از منطقه برش شده و باعث ایجاد دماهای بالا در منطقه برش می‌شود. تیتانیوم میل شیمیایی زیادی به چسب‌های کبالتی دارد که این چسب‌ها در ساخت اکثر ابزارها به کار گرفته می‌شود. سطح مشترک ابزار و براده معمولاً خیلی کوچک است و موجب ایجاد تنش و فشارهای بالا در منطقه برش می‌شود و همچنین براده‌های تیتانیوم میل زیادی به جوش‌خوردن به ابزار برشی در اثر فشار دارند.
کامپوزیت‌های پایه فلزی نقش اساسی در علم مواد نوین، در تمامی شاخه‌های مهندسی ایفا می‌کنند. تلاش مداوم برای بهبود روش‌های تولید و پیدا کردن مواد جایگزین، بهترین راه حل برای یافتن التزام وجود این مواد در صنایع هوافضا، دریانوردی، سیستم‌های دفاعی، اتومبیل و زمینه‌های پزشکی است. کامپوزیت‌های پایه آلومینیومی به خاطر خواص ویژه و مزایای کاربردی فراوانی که دارند، به خصوص با دارا بودن مدول‌های ویژه بالا نظیر مدول در واحد وزن و استحکام ویژه آن (استحکام در واحد وزن) استفاده از آن‌ها را برای کاربردهای ویژه مناسب می‌سازد.
تقویت کننده‌های سرامیکی زیادی برای این گونه کامپوزیت‌ها معرفی شده‌است، اما کاربید تیتانیوم توجه ویژه ای را به خود جلب کرده‌است. این ماده به خاطر سختی بالا، استحکام ویژه بالا، مقاومت سایشی و ثبات ابعادی مورد توجه واقع شده‌است .کامپوزیت‌ها با روش‌های گوناگون ساخت معمولاً نزدیک به اندازه نهایی تولید می‌شوند ولی در اکثر کاربردهای مهندسی، برای رسیدن به ابعاد نهایی نیاز به ماشین‌کاری وجود دارد و این مرحله قابل حذف نیست. وجود ذرات سخت در پایه فلزی نرم، خواص مکانیکی کامپوزیت‌های پایه فلزی را بالا می‌برد و بر قابلیت ماشین کاری با روش‌های سنتی همچون تراشکاری، فرزکاری، سوراخ کاری و اره کاری اثر می‌گذارد. ماشین‌کاری کامپوزیت‌های آلومینیومی تقویت شده با ذرات ناپیوسته کاربید تیتانیوم چالش‌های فراوانی را به خاطرِ سایش بالای ذرات تقویت کننده و ساختار ناهمسانگرد و ناهمگن آنها برای صنایع ایجاد کرده‌است. شکست زودهنگام ابزار یکی از مشکلات مهم ماشین‌کاری این نوع کامپوزیت‌های پایه فلزی است. این کار باعث ایجاد اصطکاک بین سطوح تماس قطعه-ابزار-براده می‌شود که باعث بالا رفتن دما خواهد شد. این موضوع موجب تولید سطحی با زبری نامناسب، نیروهای برشی بالاتر و تشکیل براده با لبه انباشته، بر روی لبه ابزار خواهد شد.
به عنوان یک آلیاژ که استحکام مکانیکی عالی و مقاومت به خزش در دماهای بالا از خود نشان می‌دهد می‌توان به سوپرآلیاژهای پایه نیکل اشاره کرد. اینکونل ۷۱۸ یکی از انواع سوپر آلیاژهای مقاوم به حرارت است که آلیاژی با استحکام بسیار بالا، شکل‌پذیری خوب و مقاوم در برابر خستگی می‌باشد. اینکونل ۷۱۸ به‌طور گسترده به خاطر مقاومت حرارتی استثنایی و قابلیت حفظ خواص مکانیکی در دماهای بالای ۷۰۰ درجه سلسیوس مورد استفاده قرار می‌گیرد. این ماده به‌طور وسیعی برای ساخت اجزای راکت‌های مایع، قسمت‌های موتور توربین هواپیماها، مخازن برودتی و غیره مورد استفاده قرار می‌گیرد. زمینه آستنیتی با ساختار کریستالی وجوه مرکز پر تا حد زیادی خواص مکانیکی را بالا برده و موجب موجب می‌شود که ماشینکاری این مواد بسیار دشوار و توأم با چالشی جدی باشد. اثرات سخت کاری و رسوب فاز("γ)و همچنین تا حد جزئی اثرات رسوب فاز('γ)موجب استحکام در دماهای بالا می‌شود. گرمای زیاد ایجاد شده حین ماشینکاری همراه با هدایت حرارتی کم ماده منجر به ایجاد دماهای برشی بالا می‌شود که با تغییر شکل و اصطکاک در سطح تماس ابزار-براده و ابزار-قطعه کار رابطه دارد. در نتیجه ماشین‌کاری سوپرآلیاژها با راندمان بالا و آسیب اندک، چالشی بزرگ و مسائلی حل نشده را برای صنایع ماشین‌کاری باقی گذاشته‌است. ماشین‌کاری سنتی این مواد به کندی صورت می‌گیرد و توأم با بهره‌وری کم است چرا که فقط فقط از سرعت‌های برشی پایین می‌توان استفاده کرد. به منظور افزایش بهره‌وری، انواع مشخصی از فرایندهای کمکی را می‌توان برای تسهیل عملیات برش به کار برد.