特種加工與機(jī)械制造工藝技術(shù)變革探討

1、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) 別於傳統(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)生瞭深刻的 變革。機(jī)械技術(shù)，特別是自動(dòng)化制造技術(shù)，不但采用瞭計(jì)算機(jī)控 制，並且具有柔性化、集成化、智能

2、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)（o.oolum ）表面粗糙度已成 功地小於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)於新興工業(yè)需要的難加工材料、 復(fù)雜型面、型腔以及微小深孔，采用瞭電、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(guó)的機(jī)械制造已經(jīng)具有相當(dāng)大的規(guī)模，已經(jīng)形成瞭品種 繁多、門類齊全、佈局基本合理的機(jī)械制造工業(yè)體系仁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

3、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 低於被加工材料硬度，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 用於加工型腔模（鍛模、壓鑄模、註塑模等）和型腔零件；加工 沖模、粉末冶金模、擠壓模、型孔零

4、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，隻需12分鐘；電火花雙軸回轉(zhuǎn)展成法加工凹凸球面、球頭；電火花共駆同步回轉(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，以及直徑小於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（銅絲或鉗絲）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)矽 鋼片定轉(zhuǎn)子鐵心芯；切割斜度錐面、上下異形面工件

5、；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)0.050.01mm ,表面粗糟度ra值可達(dá)0.80.1pm ,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。由於超聲波加工的生產(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，所以常用於對(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

6、標(biāo)、激光表面處 理，還可用於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

7、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)並結(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改變瞭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)，改變瞭這種 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 且為免除加工後淬火熱處理的變形，一般都先淬火後加工。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後 進(jìn)行的3.2縮短瞭新產(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

8、x微電機(jī)定子、轉(zhuǎn)子矽鋼片，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，大大地縮短瞭試制周期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，為瞭減少應(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，隻能設(shè)計(jì)與制成清棱清角的齒根。而用電解加工時(shí)由於存 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)工藝性的好壞由於特種加工的應(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 種加工的采用改變瞭這種現(xiàn)象。對(duì)於電火花穿孔、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，采用電加工後由難變易瞭綜上，特種加工技術(shù)在機(jī)械制造中發(fā)揮著重要作用，