特種加工技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用
2017-2-6 來源：長江大學(xué)文理學(xué)院 作者：項(xiàng)峰
摘要:特種加工技術(shù)是難切削材料、復(fù)雜型面、精細(xì)表面、低剛度零件及模具加工中的重要工藝方法。本文介紹了特種加工的概念、特點(diǎn)、分類，論述了特種加工在機(jī)械生產(chǎn)中的應(yīng)用以及引起的機(jī)械制造工藝技術(shù)的變革等。
關(guān)鍵詞:特種加工發(fā)展應(yīng)用
1.特種加工特點(diǎn)及分類
1.1 特種加工的特點(diǎn)
特種加工是指利用電能、熱能、光能、化學(xué)能、聲能等進(jìn)行加工的方法。與傳統(tǒng)切削加工工藝相比特種加工具有以下特點(diǎn)：直接利用電能、光能、聲能或幾種能量的復(fù)合形式去除金屬材料；一般不受工件材料機(jī)械物理性能的限制；不產(chǎn)生金屬宏觀切削，不產(chǎn)生強(qiáng)烈的彈性和塑性變形，可獲得很低的表面粗糙度；加工過程中無明顯的機(jī)械力；可在加工過程中實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換或組合，便于實(shí)現(xiàn)控制和操作自動(dòng)化，適合于二維或三維復(fù)雜面、微細(xì)表面、微小孔、窄縫和低剛度零件的加工。
1.2 特種加工的分類
特種加工按照所利用的能量形式來分類，具體如下：電、熱能、電火花加工、電子束加工、等離子加工；電、機(jī)械能、離子束加工；電、化學(xué)能、電解加工、電解拋光；電、化學(xué)能、機(jī)械能、電解磨削、陽極機(jī)械磨削；光、熱能、激光加工；化學(xué)能、化學(xué)加工、化學(xué)拋光；聲、機(jī)械能、超聲加工；機(jī)械能、磨料噴射加工、磨料流加工、液體噴射加工。目前，常用的特種加工方法有電火花加工、電解加工、激光加工、電子束加工、超聲波加工等。
2.特種加工技術(shù)的方法
電火花加工，在特種加工中是比較成熟的加工工藝，它是模具制造的主要手段，主要解決難切削加工以及復(fù)雜形狀工件的加工問題。適合各種難切削材料的加工，可以加工特殊和復(fù)雜形狀的表面和零件。加工過程中無明顯的機(jī)械力，因此可以加工低剛度的工件及各種細(xì)微結(jié)構(gòu)。
電解加工，工件始終接直流電源(10 ～ 20V)的正(陽)極，工具始終接負(fù)(陰)極，兩極間保持較小的(0.1 ～ 1mm)間隙，間隙內(nèi)通以高速(5 ～ 50m/s) 流動(dòng)的電解液。電解加工范圍廣，凡是導(dǎo)電材料都可進(jìn)行加工，與被加工材料的硬度、強(qiáng)度、韌性等無關(guān)。靠電流通過電解液時(shí)的電化學(xué)陽極溶解作用來蝕除金屬，生產(chǎn)過程中不存在機(jī)械力，工件不承受力和熱的作用，不會(huì)引起變形和殘余應(yīng)力，適用于加工易變形零件或薄壁件。
生產(chǎn)效率高，用于大批量生產(chǎn)。激光加工，利用能量密度很高的激光束照射工件的被加工部位，使工件材料瞬間融化或蒸發(fā)，并在沖擊波作用下，將熔融的物質(zhì)噴射出去，從而對(duì)工件進(jìn)行去除加工或采用能量密度較小的激光束，使加工部位材料熔融黏合，對(duì)工件進(jìn)行焊接的方法。激光加工屬高能束加工，其功率密度高，幾乎能加工所有的金屬和非金屬材料。激光加工屬非接觸加工，不需要刀具，幾乎沒有機(jī)械力，無機(jī)械加工變形和工具損耗問題。激光加工速度極高，生產(chǎn)效率高；熱影響區(qū)域小，熱變形小，可以通過玻璃等透明材料對(duì)工件進(jìn)行加工，可以達(dá)到很高的加工精度和較小的表面粗糙度。
3.特種加工在生產(chǎn)中的應(yīng)用
電氣特種加工是利用金屬在直流電場和電解液中產(chǎn)生陽極溶解的電化學(xué)原理對(duì)工件進(jìn)行成型加工的一種方法。它有電解液沖刷加工、成型管電解加工、電化學(xué)拋光、電解磨削、電化學(xué)削平加工等方法。它適用于磨削、成型、去毛刺、車削、拋光、復(fù)雜型腔、型面及型孔等加工范疇。機(jī)械特種加工不同于傳統(tǒng)切削加工方法，而是用機(jī)械能或間接用聲能、熱能、電化學(xué)能進(jìn)行加工。可分磨料流動(dòng)加工、磨料噴射加工、高速流體加工、陽極機(jī)械切割、低應(yīng)力磨削、熱輔助加工、超聲波加工、全成型加工等方法。它適用于切割、穿孔、研磨、去毛刺、蝕刻、磨削、拉削、鏗削和套料等加工范疇。化學(xué)特種加工是利用化學(xué)溶液酸、堿、鹽等對(duì)金屬產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，使金屬腐蝕溶解而改變工件尺寸和形狀的一種加工方法。分為化學(xué)加工、光化學(xué)加工和熱化學(xué)加工等。主要有化學(xué)銑切加工、照相制版加工、光刻加工、刻蝕加工和爆炸加工等方法。
熱特種加工熱特種加工是用電子束、激光束、等離子束、電火花放電產(chǎn)生熱量來熔蝕金屬而達(dá)到加工目的。它有電子束加工、電火花磨削、電火花成型加工、電火花切割、電火花線切割、激光加工、離子束加工、等離子弧加工等方法。它適用于打孔、成型、磨削、車削、切割、開割、劃線等加工范疇。
4.特種加工引起的機(jī)械制造工藝的變革
（1）特種加工擴(kuò)大了可加工材料的范圍，特種加工方法使機(jī)制工藝可加工的材料范圍從普通材料發(fā)展到超硬材料和特殊材料；
（2）改變了傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)工藝性好與壞的概念；
（3）特種加工改變了傳統(tǒng)的淬火工藝路線及零件不合格品的可修復(fù)性；
（4）特種加工將改變新產(chǎn)品試制的傳統(tǒng)模式，現(xiàn)在采用數(shù)控電火花線切割，可直接加工花鍵孔、非標(biāo)直齒輪、鈑金異型孔，甚至可加工復(fù)雜的二次曲面零件；
（5）特種加工引起了產(chǎn)品設(shè)計(jì)思路的變革，特種工加工使產(chǎn)品設(shè)計(jì)中考慮的零件材料、制造工藝方法等有了更廣闊的選擇余地。
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