特種加工及機(jī)械制造工藝

時(shí)間：2022-10-05 19:01:15 機(jī)電一體化畢業(yè)論文我要投稿

相關(guān)推薦

特種加工及機(jī)械制造工藝

　　特種加工及機(jī)械制造工藝【1】

　　摘要：科技發(fā)展促成了制造技術(shù)的日趨進(jìn)步，其中進(jìn)步較為突出的$中就是特種加工技術(shù)。

　　特種加工的技術(shù)基礎(chǔ)是傳統(tǒng)的切削加工，但隨著新技術(shù)的融入和創(chuàng)新，其自動(dòng)化和高精度化的程度越來越高，不僅成為一項(xiàng)獨(dú)立的新型加工技術(shù)，而且對(duì)機(jī)械制造工藝產(chǎn)生了極為深遠(yuǎn)的影響。

　　本文將從特種加工的技術(shù)工藝特征和要點(diǎn)入手，分析其與機(jī)械制造工藝之間的關(guān)系，希望能夠在理論上推進(jìn)二者的進(jìn)一步融合和共同進(jìn)步。

　　信息時(shí)代的來臨標(biāo)志著計(jì)算機(jī)技術(shù)的成熟化和普及化，這種時(shí)代特征在制造業(yè)中的體現(xiàn)就是制造技術(shù)的自動(dòng)化、集成化、智能化。

　　充分展現(xiàn)出以上特征的特種加工工藝不僅極大地?cái)U(kuò)展和提高了加工工藝的固有水平，更促進(jìn)了機(jī)械制造技術(shù)的總體發(fā)展，這種發(fā)展包括了定義的拓展、加工方法的進(jìn)步、分類方式的精細(xì)化、生活應(yīng)用的普及等多種方面。

　　1.特種加工技術(shù)的工藝特征

　　1.1從定義看特種加工工藝

　　特種加工是多種具有共同特征的加工工藝的總稱，這些加工工藝中較為常見的有電能加工、電化學(xué)能加工、化學(xué)能加工、光能加工、物質(zhì)動(dòng)能加工等，其加工工藝可以是物理方法，也可以是化學(xué)方法，對(duì)上訴不同種能量的利用方式也沒有限制，復(fù)合利用或直接利用均可。

　　特種加工中各種加工方法的共同特征包括以下幾點(diǎn)：一是加工時(shí)基本沒有機(jī)械作用力，或者機(jī)械作用力并不明顯;二是能完成復(fù)雜型面的加工;三是材料硬度不會(huì)對(duì)這些加工方法造成限制;四是不同的加工方法能夠進(jìn)行任意的復(fù)合或搭配。

　　總之，具備以上特征的物理或化學(xué)加工方法就是特種加工工藝，其被這些固有特征在性能上賦予了極大的優(yōu)越性，因此非常受人們的青睞，進(jìn)步與發(fā)展也非常迅速。

　　1.2從分類看特種加工工藝

　　根據(jù)定義可知，特種加工所包含的具體工藝方法非常繁雜，無法一一贅述，但可以依據(jù)某些因素對(duì)其進(jìn)行分類。

　　本文將以工藝的發(fā)生方法為依據(jù)對(duì)特種加工工藝進(jìn)行分類，將具體的特種加工工藝分為激光加工工藝、超聲波加工工藝、電化學(xué)加工工藝等多種類型，并分別介紹其中幾種的工藝特征。

　　(1)激光加工工藝

　　激光加工所利用的能量是光能，發(fā)生原理是使用透鏡對(duì)通過的光能進(jìn)行聚焦，以此產(chǎn)生高密度的能量流，這股能量流能夠產(chǎn)生沖擊波與高溫，令工件在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生融化甚至蒸發(fā)的現(xiàn)象，以此對(duì)零件進(jìn)行加工。

　　從該原理可知，激光加工在廣義上是高能束流加工的一部分。

　　這類加工工藝的加工范圍極廣，幾乎所有的金屬和非金屬類材料都可以包括在內(nèi)，而且基本不會(huì)產(chǎn)生明顯的機(jī)械作用力，兼之具有優(yōu)良的加工速度和加工精度，所以對(duì)精密加工有很好的適性，通常被應(yīng)用在表面處理、納米材料制造、信息存儲(chǔ)、焊接、切割、打孔等實(shí)際工作中。

　　(2)超聲波加工工藝

　　超聲波加工所運(yùn)用的能量是振動(dòng)產(chǎn)生的，因此往往需要使用磨料懸浮液和工具斷面。

　　這種加工工藝非常適合硬脆材料，并且由于加工出的材料在精度與表面粗糙度方面都有極高的優(yōu)越性，所以通常被用作對(duì)形狀復(fù)雜的產(chǎn)品進(jìn)行制造或加工，具體來說，包括開孔、加工型腔、脆硬性材料的開槽、切割甚至雕刻等。

　　另一方面，由于超聲波加工所使用的加工設(shè)備在結(jié)構(gòu)上非常簡(jiǎn)單，使用很方便，所以在普通工件的加工中也得到了一定程度的應(yīng)用，比如工件拋光等。

　　(3)電化學(xué)加工工藝

　　電化學(xué)加工所利用的能量是化學(xué)能或電化學(xué)能，其發(fā)生原理是各種電化學(xué)反應(yīng)，由于電化學(xué)反應(yīng)本身的種類就非常繁多，所以電化學(xué)加工所包括的種類也具有繁雜的特性。

　　但總體來說，電化學(xué)加工主要用于加工各種金屬材料，并且沒有材料硬度和材料韌度的限制，所以加工范圍較為廣泛，生產(chǎn)效率也很高。

　　這些特征令電化學(xué)加工在工業(yè)領(lǐng)域獲得了相當(dāng)廣的應(yīng)用，尤其是在加工型腔鍛模、內(nèi)齒輪、不同車輛的連桿、閥片、葉片等形狀較為復(fù)雜的工件方面，電化學(xué)加工能夠最大限度地發(fā)揮自身的特征優(yōu)勢(shì)，保證加工的效率和質(zhì)量。

　　2.特種加工技術(shù)與機(jī)械制造工藝的關(guān)系

　　(1)特種加工技術(shù)在機(jī)械制造工藝中的應(yīng)用化

　　機(jī)械制造工藝所囊括的工業(yè)領(lǐng)域非常廣泛，其中比較典型的有機(jī)車、電子、模具、航空、航天、國(guó)防等。

　　[1]而特種加工在這全部的領(lǐng)域中都發(fā)揮出了非常好的效能，一方面提高了舊有的機(jī)械制造水平，另一方面拓寬了機(jī)械制造的應(yīng)用范圍，在深度和廣度兩方面提高了機(jī)械制造工藝的應(yīng)用性。

　　另外，特種加工對(duì)計(jì)算機(jī)技術(shù)的引入和應(yīng)用也為機(jī)械加工工藝未來的智能化發(fā)展提供了發(fā)展方向。

　　(2)特種加工技術(shù)在機(jī)械制造工藝中產(chǎn)生的影響

　　特種加工的應(yīng)用引發(fā)了傳統(tǒng)工藝的技術(shù)變革，這種變革在機(jī)械制造中被具體體現(xiàn)出來。

　　舉例來說，在零件的加工方面，特種加工改變了原本已經(jīng)定型的淬火熱處理程序，令工藝路線整個(gè)更新;在新產(chǎn)品試制方面，特種加工提供的電火花數(shù)控切割、光電技術(shù)等工藝具有高效性、泛用性、直接性等多方面的優(yōu)勢(shì)，令試制周期被大幅縮短;在傳統(tǒng)工藝的衡量方面，特種加工可以作為一個(gè)恰當(dāng)?shù)膮⒖贾笜?biāo)，對(duì)傳統(tǒng)工藝有很好的促進(jìn)和篩選效果，有利于機(jī)械制造業(yè)整體的發(fā)展速度。[2]

　　結(jié)語

　　綜上所述，特種加工技術(shù)不只在多方面具有技術(shù)性能上的優(yōu)越性，而且自身的發(fā)展速度極快，所以可以想見，其實(shí)際的應(yīng)用范圍在未來會(huì)更進(jìn)一步大幅擴(kuò)張，為機(jī)械制造工藝水平的提高提供必要的技術(shù)支持。

　　因此，相關(guān)的技術(shù)人員和研究人員不能放松對(duì)相關(guān)技術(shù)的創(chuàng)新、研究與改進(jìn)，這樣才能令我國(guó)的特種加工工藝實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期穩(wěn)定的發(fā)展，以技術(shù)工藝的提高促成機(jī)械制造業(yè)的進(jìn)步，進(jìn)而為我國(guó)工業(yè)的現(xiàn)代化和高科技化做出自己的貢獻(xiàn)。

　　參考文獻(xiàn)

　　[1]周劍.特種加工與機(jī)械制造工藝技術(shù)變革探討[J].中國(guó)科技財(cái)富.中航沈飛民用飛機(jī)有限責(zé)任公司(SACC)，2010(24).

　　[2]武蘊(yùn)馥.特種加工及其對(duì)機(jī)械制造結(jié)構(gòu)工藝性的影響[J].衡水學(xué)院學(xué)報(bào)，2006(1).

　　[3]周晶.淺談特種加工機(jī)機(jī)械制造工藝[J].中國(guó)信息化，2012(22).

　　特種加工與機(jī)械制造工藝技術(shù)變革【2】

　　【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，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、電子束法。

　　所以在很大的程度上，尤其是20多年來的改革開放，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、門類齊全、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。

　　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)甚至無需使用工具即可完成對(duì)工件的加工;加工過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、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。

　　激光加工的尺寸精度可達(dá)0.01～0.001mm，表面粗糟度Ra值可達(dá)0.4～0.1μm，無需使用工具，加工速度極高，適于任何材料，特別適于深徑比大的(深徑比50～100)小孔和微孔(孔徑?準(zhǔn)0.01～0.1)。

　　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。

　　它可以加工復(fù)雜成型模具和零件，例如汽車、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說，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，反過來又必將推動(dòng)科學(xué)技術(shù)和現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，并發(fā)揮愈來愈重要的作用。

　　【參考文獻(xiàn)】