特種加工與機械制造工藝技術(shù)變革

　　特種加工與機械制造工藝技術(shù)變革

　　摘 要 介紹了特種加工的涵義和優(yōu)點，并闡述了特種加工的種類、使用方法以及適用范圍，在此基礎(chǔ)上，對特種加工給機械制造工藝所帶來的影響進(jìn)行了更進(jìn)一步的探討。

　　關(guān)鍵詞 特種加工;機械制造;技術(shù)變革

　　0引言

　　這幾年來隨著我國科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，尤其是電子技術(shù)和微電子技術(shù)的飛速發(fā)展，給機械制造帶來了重大的變革。

　　在這樣的環(huán)境下，機械技術(shù)也通過計算機渠道來進(jìn)行控制，而且還具有幾方面優(yōu)良的特征，即它具有集成性、智能性以及柔韌性等。

　　不管在超精密加工技術(shù)還是在切削速度等方面，都取得了很大的進(jìn)展。

　　對于一些加工難度比較大的材料或者工序比較復(fù)雜、深孔比較小的零件，都采取了電、超聲波以及激光的方法進(jìn)行加工。

　　因此，我國的機械制造業(yè)品種齊全，已經(jīng)形成了很大規(guī)模的工業(yè)體系。

　　在先進(jìn)的機械制造技術(shù)中，特種加工是其中一個很重要的組成部分，在制造業(yè)中起到了不可估量的作用。

　　特種加工技術(shù)方法就是把光能、電能或者磁、化學(xué)等一些能量或者把它的組合施加在加工位置上，將材料進(jìn)行變形、鍍覆，以及對它的性能進(jìn)行改變的一種加工方法。

　　這種加工方法和原始的機械加工方法有所不同，特種加工方法有很多種，給機械制造和工藝構(gòu)造帶來很大的影響。

　　1 特種加工的定義和優(yōu)點

　　近幾年來市場上出現(xiàn)了很多的新型工程材料，隨著工件的愈加復(fù)雜化和對加工精度的高要求，在機械制造工藝技術(shù)方面，要求也越來越高。

　　因為受到刀具材料的結(jié)構(gòu)、性能以及加工設(shè)備能力等方面的限制，采用原始的切削加工方法已經(jīng)不能滿足高韌性、高強度、高脆性以及高硬度、高磁性等新材料的要求，也不能順利完成形狀怪異、精密復(fù)雜的加工。

　　特種加工和原始的切削加工對比，具有以下一些優(yōu)越性：特種加工所用的工具材料硬度可以比被加工材料硬度低;加工的過程不是僅僅依賴機械能，可以采用其他能量來完成工件加工，甚至有的時候還不需要使用工具就可以進(jìn)行工件加工;加工過程中工具和工件沒有明顯的機械切削力;加工的方法不斷更新等。

　　特種加工方法在生產(chǎn)過程中起到了不可估量的作用，順利解決了許多的工藝問題，推動了機械制造工藝技術(shù)領(lǐng)域的重大變革。

　　2 特種加工的種類、使用方法和適用范圍

　　2.1超聲波加工方法

　　這種加工方法是借助加工工具的超聲頻振動，它采用磨料懸浮液對硬脆材料進(jìn)行加工的一種方法，超聲波加工的尺度精度范圍在0.05～0.01mm之間，它可以適用于各種的硬脆材料，可以加工每種的孔型與型腔，還能進(jìn)行套料、開槽、以及切割、雕刻等。

　　因為超聲波加工的生產(chǎn)效率比較低，但它的加工精度與表面粗槽度比較良好，因此經(jīng)常用來拋磨和光整加工工件。

　　2.2電火花穿孔加工方法

　　這種方法可以加工一切的導(dǎo)電材料。

　　它是運用火花放電腐蝕金屬的原理，采用工具電極復(fù)制和加工工件的一種工藝方法，它可以用在加工型腔模以及型腔零件等，可以對沖模、擠壓模、粉末冶金模以及型孔零件、小深孔零件等進(jìn)行加工。

　　2.3電火花線切割加工方法

　　這種加工方法是采用細(xì)金屬絲作為電極，對工件進(jìn)行脈沖火花放電腐蝕，達(dá)到切割成型的一種加工方法。

　　這種加工方法也可以加工一切的導(dǎo)電材料和形狀各異的沖模、電極以及切割零件等。

　　2.4電化學(xué)加工方法

　　這種方法可以分成兩種類型，即工件去除金屬的陽極電解蝕除加工以及向工件上沉積金屬的陰極電鍍沉積這兩種。

　　這種加工方法可以加工汽車的每種型腔鍛模，以及航天發(fā)動機、航空等的一些彎曲的葉片等一些比較復(fù)雜的模具與零件。

　　電鍍和電鑄可以對比較精細(xì)復(fù)雜的一些表面進(jìn)行復(fù)制。

　　刷鍍還可以對已經(jīng)磨損的零件進(jìn)行修復(fù)，對表面的物理性能進(jìn)行改變，具有很大的價值。

　　2.5激光加工方法

　　這種方法是通過透鏡聚焦的能量密度很高的激光焦點，讓工件材料被熔化或者蒸發(fā)的一種加工方法。

　　對激光參數(shù)進(jìn)行合理使用，可以進(jìn)行激光切割、焊接、打孔以及激光表面處理等，而且還能用來封裝電子元器件等。

　　激光加工的尺寸精度可以控制在0.01mm～0.001mm的范圍之內(nèi)，它不用采用工具，加工速度很快，可以用在各種材料，尤其適用在深徑比大的小孔與微孔。

　　激光表面處理是把功率比較高的激光技術(shù)和粉末冶金技術(shù)互相結(jié)合起來，處理和加工工件的表面，這樣可以對工件的組織構(gòu)造、特征以及成分進(jìn)行改變，從而讓它的物理性能大大提高，讓它恢復(fù)或者超出原來的技術(shù)性能與所應(yīng)用的價值，這種加工方法實用價值比較大，也是制造納米材料的主要方法。

　　2.6電子束加工方法

　　這種方法是采用高速電子沖擊動能來對金屬進(jìn)行加工的，它通過真空原理，運用電流加熱陰極的方法來發(fā)射電子束，然后利用靜電加速電子束，直至達(dá)到大概在光速的1/5。

　　在電磁透鏡聚焦作用下，讓電子束飛速地轟擊在工件表面的微小面積上。

　　那么，電子束的能量很多都轉(zhuǎn)化成了熱能，能量的密度也非常高，被轟擊表面會馬上熔化與氣化，將部分材料去除，從而順利完成加工。

　　電子束加工適合用在一切材料，對電子束的能量密度的大小與能量注入的時間加以控制，就可以進(jìn)行打孔和切割等加工。

　　3 特種加工給機械制造工藝所帶來的影響

　　根據(jù)特種加工的一些特征，并從特種加工方法實踐中可以看出，特種加工給機械制造工藝帶來了很大的影響，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

　　3.1特種加工改變了原來的結(jié)構(gòu)工藝性能“好”與“壞”的界限

　　原始的加工方法以為小孔、深孔、窄縫等結(jié)構(gòu)的工藝性能都很差，在工藝設(shè)計中，有的還被列入禁區(qū)，特種加工讓這個“壞”轉(zhuǎn)變成了“不錯”或者“好”。

　　對于電火花穿孔或者電火花線切割工藝來講，對方孔或者圓孔進(jìn)行加工，它們的難易程度是相同的。

　　3.2特種加工改變了零件的工藝路線

　　從事工藝作業(yè)的工作人員都了解：除了磨削以外，例如成型加工或者切削加工等都要在進(jìn)行淬火熱處理之前完成加工。

　　特種加工改變了這種模式，由于特種加工一般不會受到工件硬度的影響，通常都采用先淬火然后再加工的方法，如電火花成型加工、電火花線切割加工等都采用在淬火之后才進(jìn)行加工。

　　3.3特種加工可以適應(yīng)多種材料

　　傳統(tǒng)的加工方法一般只能采用普通的材料，特種加工可以適應(yīng)硬脆材料以及一些比較特殊的材料，甚至一切材料都可以適用。

　　材料的可加工性和材料的強度、硬度、韌性以及脆性等不再成正比或者反比關(guān)系。

　　以前認(rèn)為很難加工的一些硬性材料都可以采用特種加工。

　　3.4特種加工將對新產(chǎn)品試制的原始模式進(jìn)行改變

　　以前試制新產(chǎn)品，通常是模具、量具、刀具和工裝夾具設(shè)計等制造先行。

　　那么，現(xiàn)在采取數(shù)控電火花線切割，對于花鍵孔、鉑金異型孔以及非標(biāo)直齒輪等都可以直接進(jìn)行加工，還能對一些比較復(fù)雜的二次曲面零件進(jìn)行加工。

　　采取快速成型技術(shù)方法，可以很快完成每種復(fù)雜零件的試制。

　　由此，特種加工方法不但可以讓產(chǎn)品試制的速度加快，還能在一定程度上節(jié)省試制的費用，將會對新產(chǎn)品試制的模式進(jìn)行改變。

　　3.5特種加工讓新產(chǎn)品的試制周期大大縮短

　　試制新產(chǎn)品的時候，在切割時如果采用光電或者數(shù)控電火花，就可以直接加工出每種標(biāo)準(zhǔn)與不標(biāo)準(zhǔn)的直齒輪、轉(zhuǎn)子硅鋼片、微電機定子等各樣的比較復(fù)雜、比較特別的二次曲面體零件。

　　這樣就可以不用設(shè)計和制造對應(yīng)的量具、刀具、模具等一些二次工具，讓新產(chǎn)品的試制周期大大縮短。

　　3.6在進(jìn)行微細(xì)加工和納米加工所采用的主要方法就是特種加工技術(shù)

　　在當(dāng)前階段，制造技術(shù)已經(jīng)逐步精細(xì)化，制造業(yè)要融入高科技，主要采用微米、亞微米和納米級進(jìn)行制造。

　　而微細(xì)納米加工所采取的主要手段就是借助電子束、激光、離子束以及電火花等電化學(xué)及電物理特種加工技術(shù)，在將來的先進(jìn)技術(shù)制造中主要就是采用特種加工。

　　3.7特種加工引發(fā)了產(chǎn)品設(shè)計思路的重大變革

　　特種加工可以加工各種各樣的材料，讓比較特殊、比較復(fù)雜的表面加工問題得到處理，還解決了各種光整、超精的或者要求比較特殊的零件加工問題，在將來，也將會利用快速成型技術(shù)讓產(chǎn)品快速試制。

　　因此，特種加工讓產(chǎn)品在設(shè)計過程中所要顧及到的制造工藝和零件材料的選擇更寬廣。

　　采用特種加工，可以讓產(chǎn)品的設(shè)計達(dá)到制造和創(chuàng)意協(xié)調(diào)統(tǒng)一，在未來機械制造領(lǐng)域中，如果不懂得特種加工技術(shù)將不能成為一個優(yōu)秀的產(chǎn)品創(chuàng)造者和制造者。

　　4 結(jié)論

　　隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的日益發(fā)展，特種加工技術(shù)也將逐步發(fā)展，在未來發(fā)展中，將沿著以下方向發(fā)展：首先，要努力改進(jìn)和提高高能束源品質(zhì)，而且要增大功率，讓它具有可靠性;其次，高能束硫加工設(shè)備還要更加精密化、智能化和功能化，努力實現(xiàn)系列化、標(biāo)準(zhǔn)化以及模塊化的目標(biāo)，要增加應(yīng)用范圍，沿著復(fù)合加工方向發(fā)展;最后，還要努力創(chuàng)新高能束流加新工藝和新技術(shù)，讓新設(shè)備更加產(chǎn)業(yè)化和工程化。

　　在機械制造業(yè)不斷發(fā)展的將來，特種加工會越來越被人們廣泛應(yīng)用，特種加工將推動機械制造工藝技術(shù)的發(fā)展。

　　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，2008(2).

　　[2]李指俊，馮同建.特種加工技術(shù)及其發(fā)展趨勢[J].機械制造，2009(4).

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