特種加工技術(shù)論文報(bào)刊作品(2)
特種加工技術(shù)論文報(bào)刊作品篇二
特種加工與機(jī)械制造工藝技術(shù)變革探討
摘要：特種加工作為先進(jìn)制造技術(shù)中的重要組成部分，對(duì)制造業(yè)的作用日益重要。特種加工方法就是將電、磁、聲、光、化學(xué)等能量或其組合施加在工件的被加工部位上，從而實(shí)現(xiàn)材料被去除、變形、改變性能或被鍍覆等的加工方法。特種加工具有區(qū)別于傳統(tǒng)機(jī)械加工方法的一些特點(diǎn);特種加工有多種加工方法;特種加工對(duì)機(jī)械制造及結(jié)構(gòu)工藝性具有重大影響。
關(guān)鍵詞：特種加工;機(jī)械制造;結(jié)構(gòu)工藝性
近年來(lái)，隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，特別是微電子技術(shù)、電子計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，機(jī)械制造的各個(gè)方面已發(fā)生了深刻的變革。機(jī)械技術(shù)，特別是自動(dòng)化制造技術(shù)，不但采用了計(jì)算機(jī)控制，并且具有柔性化、集成化、智能化的特點(diǎn);在超精密加工技術(shù)方面，其加工精度已進(jìn)入納米級(jí)(0.001um)表面粗糙度已成功地小于0.005um;在切削速度方面，國(guó)外車(chē)削鋼通常為200m/min，最高可達(dá)915m/min;對(duì)于新興工業(yè)需要的難加工材料、復(fù)雜型面、型腔以及微小深孔，采用了電、超聲波、電子束和激光的加工方法。所以在很大的程度上，尤其是20多年來(lái)的改革開(kāi)放，我國(guó)的機(jī)械制造已經(jīng)具有相當(dāng)大的規(guī)模，已經(jīng)形成了品種繁多、門(mén)類(lèi)齊全、布局基本合理的機(jī)械制造工業(yè)體系。
1、 特種加工涵義
特種加工是相對(duì)傳統(tǒng)切削加工而言，本質(zhì)上是直接或復(fù)合利用電能、電化學(xué)能、化學(xué)能、光能、物質(zhì)動(dòng)能等對(duì)工件進(jìn)行加工的工藝方法總稱(chēng)。目前常用的有電火花加工、超聲波加工、激光加工，除此之外還有電化學(xué)加工、電子束加工等。它與傳統(tǒng)切削加工相比具有：加工過(guò)程不再主要依靠機(jī)械能，而是直接或復(fù)合利用其它能量完成工件的加工;加工所用工具材料的硬度可大大低于被加工材料硬度，有時(shí)甚至無(wú)需使用工具即可完成對(duì)工件的加工;加工過(guò)程工具與工件間不存在顯著的機(jī)械切削力;加工方法日新月異等特點(diǎn)。
2、 特種加工分類(lèi)、方法及應(yīng)用
2.1電火花成形(穿孔)加工
該法可加工任何導(dǎo)電材料。它是利用火花放電腐蝕金屬原理，用工具電極(純銅或石墨)對(duì)工件進(jìn)行復(fù)制加工的工藝方法，可用于加工型腔模(鍛模、壓鑄模、注塑模等)和型腔零件;加工沖模、粉末冶金模、擠壓模、型孔零件、小異型孔、小深孔等。其中最為典型的應(yīng)用是在YG8(硬質(zhì)合金)工件上，加工一個(gè)直徑1mm深80mm的孔，只需12分鐘;電火花雙軸回轉(zhuǎn)展成法加工凹凸球面、球頭;電火花共軛同步回轉(zhuǎn)可加工精密螺紋、齒輪等復(fù)雜表面;目前已能加工出0.005mm的短微細(xì)軸和0.008mm的淺微細(xì)孔，以及直徑小于1mm的齒輪。
2.2電火花線切割加工
它是利用移動(dòng)的細(xì)金屬絲(銅絲或鉬絲)作電極，對(duì)工件進(jìn)行脈沖火花放電腐蝕，實(shí)現(xiàn)切割成形的加工方法。它同樣可以加工任何導(dǎo)電材料;加工各種形狀的沖模、切割電火花成形加工用的電極、切割零件等。典型的應(yīng)用例如：試制切割特殊微電機(jī)硅鋼片定轉(zhuǎn)子鐵心芯;切割斜度錐面、上下異形面工件;工件傾斜數(shù)控回轉(zhuǎn)切割加工雙曲面零件;數(shù)控三軸聯(lián)動(dòng)加分度切割加工扭轉(zhuǎn)四方錐臺(tái)。
2.3超聲波加工
它是利用加工工具的超聲頻振動(dòng)，通過(guò)磨料懸浮液加工硬脆材料的一種成形方法。超聲波加工的尺寸精度可達(dá)0.05～0.01mm，表面粗糟度Ra值可達(dá)0.8～0.1μm，它適宜加工任何脆硬材料，可加工各種孔和型腔，也可進(jìn)行套料、切割、開(kāi)槽和雕刻等。由于超聲波加工的生產(chǎn)效率比電火花加工低，而加工精度和表面粗糟度相對(duì)較好，所以常用于對(duì)工件的拋磨和光整加工。
2.4激光加工
是利用經(jīng)過(guò)透鏡聚焦的能量密度極高的激光焦點(diǎn)(高溫和沖擊波)，使工件材料被熔化或蒸發(fā)去除的加工方法。合理選用激光參數(shù)，可實(shí)現(xiàn)激光切割、打孔、焊接，激光打標(biāo)、激光表面處理，還可用于電子元器件的封裝等。激光表面處理是結(jié)合高功率激光技術(shù)及粉末冶金技術(shù)，對(duì)工件進(jìn)行表面加工處理，從而改變工件表面組織結(jié)構(gòu)、成分及特性，提高其物理性能，使其恢復(fù)或超過(guò)原技術(shù)性能和應(yīng)用價(jià)值的工藝技術(shù)，具有較高的實(shí)用價(jià)值。激光法(應(yīng)用激光)還是制造納米材料的重要手段。
2.5電化學(xué)加工
該法包括從工件去除金屬的陽(yáng)極電解蝕除加工和向工件上沉積金屬的陰極電鍍沉積加工兩大類(lèi)。它可以加工復(fù)雜成型模具和零件，例如汽車(chē)、拖拉機(jī)連桿等各種型腔鍛模，航空、航天發(fā)動(dòng)機(jī)的扭曲葉片等。電鍍、電鑄可以復(fù)制復(fù)雜、精細(xì)的表面。刷鍍可修復(fù)磨損的零件，改變?cè)砻娴奈锢硇阅?，有很大?shí)用價(jià)值。
3、 特種加工對(duì)機(jī)械制造結(jié)構(gòu)工藝性的影響
由特種加工的特點(diǎn)并結(jié)合使用特種加工方法的實(shí)踐，特種加工對(duì)機(jī)械制造和結(jié)構(gòu)工藝性具有重大影響，主要包括以下幾點(diǎn)：
3.1改變了零件的典型工藝路線
工藝人員都知道：除磨削外，其它切削加工、成型加工等都應(yīng)在淬火熱處理之前加工完畢。但特種加工的出現(xiàn)，改變了這種定型的程序格式。因?yàn)樘胤N加工基本上不受工件硬度的影響，而且為免除加工后淬火熱處理的變形，一般都先淬火后加工。例如電火花線切割加工、電火花成型加工和電解加工等都是在淬火后進(jìn)行的。
3.2縮短了新產(chǎn)品的試制周期
在新產(chǎn)品試制時(shí)，如采用光電、數(shù)控電火花線切割，便可直接加工出各種標(biāo)準(zhǔn)和非標(biāo)準(zhǔn)直齒輪(包括非圓齒輪、非漸開(kāi)線齒輪)、微電機(jī)定子、轉(zhuǎn)子硅鋼片，各種變壓器鐵心，各種特殊、復(fù)雜的二次曲面體零件，從而省去設(shè)計(jì)和制造相應(yīng)的刀、夾、量具、模具及二次工具，大大地縮短了試制周期。
3.3影響產(chǎn)品零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
例如花鍵孔、軸的齒根部分，為了減少應(yīng)力集中應(yīng)設(shè)計(jì)和制成小圓角。但拉削加工時(shí)刀齒做成圓角對(duì)切削和排屑不利，容易磨損，只能設(shè)計(jì)與制成清棱清角的齒根。而用電解加工時(shí)由于存在尖角變圓現(xiàn)象，非采用圓角的齒根不可。
3.4重新衡量傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)工藝性的好壞
由于特種加工的應(yīng)用而需要重新衡量過(guò)去對(duì)方孔、小孔、彎孔和窄縫等被認(rèn)為是工藝性很壞，在結(jié)構(gòu)上盡量避免的典型。特種加工的采用改變了這種現(xiàn)象。對(duì)于電火花穿孔、電火花線切割工藝來(lái)說(shuō)，加工方孔和加工圓孔的難易程度是一樣的。噴油嘴小孔、噴絲頭小異形孔，渦輪葉片大量的小冷卻深孔、窄縫，靜壓軸承、靜壓導(dǎo)軌的內(nèi)油囊型腔，采用電加工后由難變易了。
綜上，特種加工技術(shù)在機(jī)械制造中發(fā)揮著重要作用，已成為現(xiàn)代制造技術(shù)不可分割的重要組成部分。隨著科學(xué)技術(shù)和現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，特種加工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(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，并發(fā)揮愈來(lái)愈重要的作用。
參考文獻(xiàn)：
[1]白基成，郭永豐，劉晉春. 特種加工技術(shù)[M].哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2006，5).
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