特種加工技術論文報刊作品(2)
特種加工技術論文報刊作品篇二
特種加工與機械制造工藝技術變革探討
摘要：特種加工作為先進制造技術中的重要組成部分，對制造業(yè)的作用日益重要。特種加工方法就是將電、磁、聲、光、化學等能量或其組合施加在工件的被加工部位上，從而實現(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)機械加工方法的一些特點;特種加工有多種加工方法;特種加工對機械制造及結(jié)構工藝性具有重大影響。
關鍵詞：特種加工;機械制造;結(jié)構工藝性
近年來，隨著現(xiàn)代科學技術的發(fā)展，特別是微電子技術、電子計算機技術的迅猛發(fā)展，機械制造的各個方面已發(fā)生了深刻的變革。機械技術，特別是自動化制造技術，不但采用了計算機控制，并且具有柔性化、集成化、智能化的特點;在超精密加工技術方面，其加工精度已進入納米級(0.001um)表面粗糙度已成功地小于0.005um;在切削速度方面，國外車削鋼通常為200m/min，最高可達915m/min;對于新興工業(yè)需要的難加工材料、復雜型面、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多年來的改革開放，我國的機械制造已經(jīng)具有相當大的規(guī)模，已經(jīng)形成了品種繁多、門類齊全、布局基本合理的機械制造工業(yè)體系。
1、 特種加工涵義
特種加工是相對傳統(tǒng)切削加工而言，本質(zhì)上是直接或復合利用電能、電化學能、化學能、光能、物質(zhì)動能等對工件進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械能，而是直接或復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，有時甚至無需使用工具即可完成對工件的加工;加工過程工具與工件間不存在顯著的機械切削力;加工方法日新月異等特點。
2、 特種加工分類、方法及應用
2.1電火花成形(穿孔)加工
該法可加工任何導電材料。它是利用火花放電腐蝕金屬原理，用工具電極(純銅或石墨)對工件進行復制加工的工藝方法，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。其中最為典型的應用是在YG8(硬質(zhì)合金)工件上，加工一個直徑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、齒輪等復雜表面;目前已能加工出0.005mm的短微細軸和0.008mm的淺微細孔，以及直徑小于1mm的齒輪。
2.2電火花線切割加工
它是利用移動的細金屬絲(銅絲或鉬絲)作電極，對工件進行脈沖火花放電腐蝕，實現(xiàn)切割成形的加工方法。它同樣可以加工任何導電材料;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。典型的應用例如：試制切割特殊微電機硅鋼片定轉(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)動加分度切割加工扭轉(zhuǎn)四方錐臺。
2.3超聲波加工
它是利用加工工具的超聲頻振動，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0.05～0.01mm，表面粗糟度Ra值可達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較好，所以常用于對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(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)，可實現(xiàn)激光切割、打孔、焊接，激光打標、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)合高功率激光技術及粉末冶金技術，對工件進行表面加工處理，從而改變工件表面組織結(jié)構、成分及特性，提高其物理性能，使其恢復或超過原技術性能和應用價值的工藝技術，具有較高的實用價值。激光法(應用激光)還是制造納米材料的重要手段。
2.5電化學加工
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。它可以加工復雜成型模具和零件，例如汽車、拖拉機連桿等各種型腔鍛模，航空、航天發(fā)動機的扭曲葉片等。電鍍、電鑄可以復制復雜、精細的表面。刷鍍可修復磨損的零件，改變原表面的物理性能，有很大實用價值。
3、 特種加工對機械制造結(jié)構工藝性的影響
由特種加工的特點并結(jié)合使用特種加工方法的實踐，特種加工對機械制造和結(jié)構工藝性具有重大影響，主要包括以下幾點：
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。因為特種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行的。
3.2縮短了新產(chǎn)品的試制周期
在新產(chǎn)品試制時，如采用光電、數(shù)控電火花線切割，便可直接加工出各種標準和非標準直齒輪(包括非圓齒輪、非漸開線齒輪)、微電機定子、轉(zhuǎn)子硅鋼片，各種變壓器鐵心，各種特殊、復雜的二次曲面體零件，從而省去設計和制造相應的刀、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)構設計
例如花鍵孔、軸的齒根部分，為了減少應力集中應設計和制成小圓角。但拉削加工時刀齒做成圓角對切削和排屑不利，容易磨損，只能設計與制成清棱清角的齒根。而用電解加工時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)構工藝性的好壞
由于特種加工的應用而需要重新衡量過去對方孔、小孔、彎孔和窄縫等被認為是工藝性很壞，在結(jié)構上盡量避免的典型。特種加工的采用改變了這種現(xiàn)象。對于電火花穿孔、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，特種加工技術在機械制造中發(fā)揮著重要作用，已成為現(xiàn)代制造技術不可分割的重要組成部分。隨著科學技術和現(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，反過來又必將推動科學技術和現(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：
[1]白基成，郭永豐，劉晉春. 特種加工技術[M].哈爾濱工業(yè)大學出版社，2006，5).
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