特種加工技術(shù)發(fā)展及其應用
特種加工技術(shù)發(fā)展及其應用
關(guān)鍵詞:技術(shù)特點(diǎn);技術(shù)種類(lèi);發(fā)展趨勢
一、概述
傳統的機械加工技術(shù)對推動(dòng)人類(lèi)的進(jìn)步和社會(huì )的發(fā)展起到了重大的作用。隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展,新型工程材料不斷涌現和被采用,工件的復雜程度以及加工精度的要求越來(lái)越高,對機械制造工藝技術(shù)提出了更高的要求。
二、特種加工技術(shù)的特點(diǎn)
(一)加工范圍上不受材料強度、硬度等限制。特種加工技術(shù)主要不依靠機械力和機械能去除材料,而是主要用其他能量(如電、化學(xué)、光、聲、熱等)去除金屬和非金屬材料,完成工件的加工。故可以加工各種超強硬材料、高脆性及熱敏材料以及特殊的金屬和非金屬材料。
(二)以柔克剛。特種加工不一定需要工具,有的雖使用工具,但與工件不接觸,加工過(guò)程中工具和工件間不存在明顯的強大機械切削力,所以加工時(shí)不受工件的強度和硬度的制約,在加工超硬脆材料和精密微細零件、薄壁元件、彈性元件時(shí),工具硬度可以低于被加工材料的硬度。
(三)加工方法日新月異,向精密加工方向發(fā)展。當前已出現了精密特種加工,許多特種加工方法同時(shí)又是精密加工方法、微細加工方法,如電子束加工、離子束加工、激光束加工等就是精密特種加工:精密電火花加工的加工精密度可達微米級0.5～1u m,表面粗糙度可達鏡面Ra0.021.1m。
(四)容易獲得良好的表面質(zhì)量。由于在加工過(guò)程中不產(chǎn)生宏觀(guān)切屑,工件表面不會(huì )產(chǎn)生強烈的彈、塑性變形,故可以獲得良好的表面粗糙度。殘余應力、熱應力、冷作硬化、熱影響區及毛刺等表面缺陷均比機械切割表面小,尺寸穩定性好,不存在加工中的機械應變或大面積的熱應變。特種加工的主要應用范圍有
1.加工各種難切削材料。如硬質(zhì)合金、鈦、合金、耐熱鋼、不銹鋼、淬硬鋼、金剛石、紅寶石、石英以及鍺、硅等各種高硬度、高強度、高韌性、高熔點(diǎn)的金屬及非金屬材料。
2.加工各種特殊復雜零件的三維型腔、型孔、群孔和窄縫等。如發(fā)動(dòng)機機匣、整體鍋輪、鍛壓模和注射模的立體成型表面,各種沖模、冷拔模上特殊斷面的型孔,炮管內膛線(xiàn),噴油嘴、柵網(wǎng)、噴絲頭上的小孔、窄縫等。
3.加工各種超精、光整或具有特殊要求的零件。如對表面質(zhì)量和精度要求很高的航天航空陀螺儀、閥,以及細長(cháng)軸、薄壁零件、彈性元件等低剛度零件的加工,有些方法還可用于納米級加工。
4.以高能量密度束流實(shí)現焊接、切割、制孔、噴涂、表面改性、刻蝕和精細。
三、特種加工技術(shù)的種類(lèi)
特種加工技術(shù)所包含的范圍非常廣,隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,特種加工技術(shù)的內容也不斷豐富。
(一)電火花加工
電火花加工又稱(chēng)作電蝕加工或放電加工,是將工具電極和工件置于絕緣的工作液中,工件和工具分別接直流脈沖電源正極和負極,加上電壓,利用工具電極和工件電極間脈沖放電時(shí)產(chǎn)生的電蝕現象對材料毛坯進(jìn)行加工。
(二)電化學(xué)加工
電化學(xué)加工是通過(guò)電化學(xué)反應去除工件材料或在其上鍍覆金屬材料等的特種加工。該方法主要包括電解、電鍍、電鑄、電化學(xué)拋光等工藝方法。
(三)高能束流加工
高能束流加工也稱(chēng)為三束流加工,是利用能量密度很高的激光束、電子束或離子束等去除工件材料的特種加工方法的總稱(chēng)。其中電子束加工技術(shù)改變了原有的設計思想,可將原有的高精度復雜難加工型面或無(wú)法加工的大型整體零件分成若干個(gè)易加工的單元,精加工和熱處理以后,用電子束將其焊接成整體零件。
(四)物料切蝕加工
物料切蝕加工包括超聲波加工與水噴射加工、磨料噴射加工、磨料流動(dòng)加工。是指利用流體、磨料,流體與磨料的混合液等動(dòng)能,去沖擊、拋磨、浸蝕工件被加工部位而實(shí)現去除工件材料的方法。
(五)復合加工
復合加工是指用多種能源組合進(jìn)行材料去除的工藝方法,大多是在機械加工的同時(shí)應用流體力學(xué)、化學(xué)、光學(xué)、電磁學(xué)和聲波等能源進(jìn)行綜合加工,這些加工方法能夠提高加工效率或獲得很高的尺寸精度、形狀精度和完整的表面。
四、特種加工技術(shù)的發(fā)展趨勢
(一)采用自動(dòng)化技術(shù)充分利用計算機技術(shù)對特種加工設備的控制系統、電源系統進(jìn)行優(yōu)化,建立綜合參數自適應系統、數據庫等,進(jìn)而建立特種加工的cAD/cAM和FMS系統,這是當前特種加工技術(shù)的主要發(fā)展趨勢。
(二)向工程化和產(chǎn)業(yè)化方向發(fā)展不斷改進(jìn)、提高高能束源品質(zhì),對大功率、高可靠性、多功能、智能化加工設備的研發(fā)是今后的重點(diǎn)發(fā)展方向。
(三)著(zhù)力開(kāi)展精密化研究高新技術(shù)的發(fā)展促使高新技術(shù)產(chǎn)品向超精密化與小型化方向發(fā)展,正向亞微米級和納米級邁進(jìn),對產(chǎn)品零件的精度與表面粗糙度提出更嚴格的要求。
(四)污染問(wèn)題是影Ⅱ自和限制某些特種加工應用、發(fā)展的嚴重障礙,加工過(guò)程中產(chǎn)生的廢渣、廢氣如果排放不當,會(huì )造成環(huán)境污染,影響工人健康。必須花大力氣處理并利用廢氣、廢渣、廢液,向“綠色”加工的方向發(fā)展。
五、結束語(yǔ)
現代特種加工技術(shù)主要是伴著(zhù)高硬度、高強度、高韌性、高脆性等難切削材料的額出現,以及制造精密細小、形狀復雜和結構特殊的零件的需要而產(chǎn)生的,具有其他常規加工技術(shù)無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn),已成為航空航天、汽車(chē)、儀器儀表、微型機械、輕工、模具等行業(yè)的支撐技術(shù)和關(guān)鍵技術(shù)。
隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)和現代工業(yè)的發(fā)展,特種加工技術(shù)必將不斷完善和迅速發(fā)展,反過(guò)來(lái)又必將推動(dòng)科學(xué)技術(shù)和現代工業(yè)的發(fā)展,并發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。
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