现代特种加工技术的发展现状与展望.docx

《现代特种加工技术的发展现状与展望.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《现代特种加工技术的发展现状与展望.docx（13页珍藏版）》请在第壹文秘上搜索。

1、编号:课程论文题目现代特种加工技术的开展现状与展望指导教师王慧学生姓名XXX学号专业机械设计制造及其自动化教学单位X州学院机电工程系(盖章)二。一二年六月十九日目录摘要11引言12特种加工技术简介12.1特种加工技术概况12. 2特种加工技术分类22.3 特种加工技术特点42.4 特种加工技术存在的问题43高能束流加工技术53.1 激光加工(1.BM)53.2 电子束加工(EBM)53.3 离子束加工(IBM)63.4 微波加工(MWM)64电加工技术74.1 电火花加工(EDM)74.2 电解加工(ECM)75复合加工技术75.1 切削复合加工(CCM)85.2 磨削复合加工(GCM)85.

2、3 电火花复合加工(EDCM)96特种加工技术开展趋势9特种加工技术的应用前景9谢辞11现代特种加工技术的开展现状与展望摘要：特种加工是传统加工工艺方法的重要补充和开展，已成为航空、航天、电子仪表、家用电器以及通讯、汽车、拖拉机、轻工等各个机械制造行业，特别是在模具制造业中不可缺少的一种加工方法。随着科技的进步开展，特种加工的种类也越来越多，例如电火花加工、电解加工、富能束流加工、激光加工等等。本文主要讲述特种加工的具体分类，及各种加工的定义及其特点，特种加工的开展史，以及未来特种加工的开展趋势。关键词：特种加工、分类、特点、现状、开展、应用前景1引言20世纪以来,航空科学技术迅速开展。为保证

3、在高温、高压、高速、重载和强腐蚀等苛刻条件下的工作可靠性,在飞机、发动机和机载设备上大量采用了新结构、新材料和复杂形状的精密零件。鉴于对有特殊要求的零件用传统机械加工方法很难完成，难于到达经济性要求,各种异于传统切削加工方法的新型特种加工方法应运而生。目前,特种加工技术己成为航空产品制造技术群中不可缺少的分支，在难切削材料、复杂型面、精细外表、低刚度零件及模具加工等领域中己成为重要的工艺方法。特种加工技术采用电磁声光等无形的能量，是科技进步的最大表现，在未来的科技开展过程中，我们要不断认识特种加工的优缺，更好的利用好特种加工技术，为未来的生产开展做出更大的奉献。2特种加工技术简介2.1 特种加

4、工技术概况特种加工是20世纪40年代开展起来的，由于材料科学、高新技术的开展和剧烈的市场竞争、开展尖端国防及科学研究的急需，不仅新产品更新换代日益加快，而且产品要求具有很高的强度重量比和性能价格比，并正朝着高速度、高精度、高可靠性、耐腐蚀、高温高压、大功率、尺寸大小两极分化的方向开展。为此，各种新材料、新结构、形状复杂的精密机械零件大量涌现，对机械制造业提出了一系列迫切需要解决的新问题。例如，各种难切削材料的加工；各种结构形状复杂、尺寸或微小或特大、精密零件的加工；薄壁、弹性元件等刚度、特殊零件的加工等。对此，采用传统加工方法十分困难，甚至无法加工。于是，人们一方面通过研究高效加工的刀具和刀具

5、材料、自动优化切削参数、提高刀具可靠性和在线刀具监控系统、开发新型切削液、研制新型自动机床等途径，进一步改善切削状态，提高切削加工水平，并解决了一些问题；另一方面，那么冲破传统加工方法的束缚，不断地探索、寻求新的加工方法，于是一种本质上区别于传统加工的特种加工便应运而生，并不断获得开展。后来，由于新颖制造技术的进一步开展，人们就从广义上来定义特种加工，即将电、磁、声、光、化学等能量或其组合施加在工件的被加工部位上，从而实现材料被去除、变形、改变性能或被镀覆等的非传统加工方法统称为特种加工。2.2特种加工技术分类特种加工范围较广，有几十个门类。包括：电火花加工(EDM)电化学加工(ECMh电解磨

6、削加工(ECG)、化学加工(CHM)电弧加工(EAM)激光加工(1.BMk超声加工(USM).离子束加工UBMK电子束加工(EBM)等离子弧加工(PAM).快速成型加工(RPM).磨料射流加工(AJM)等等。与其他先进制造技术一样，特种加工正在研究、开发推广和应用之中，具有很好的开展潜力和应用前景。特种加工可以按用途分为尺寸加工和外表加工两大类，每类中又按能量形式、作用原理分为多种不同的工艺方法。具体分类如下：尺寸加工：电火花加工、电解加工、电解磨削、超声波加工、激光加工、电子束加工、等离子束加工、化学腐蚀加工、导电切削。外表加工：电解抛光、化学抛光、电火花强化、液体磨料抛光。用途加工方法能量

7、形式尺寸加工电火花加工电、热能电解加工电、化学能电解磨削电、化学、机械能超声波加工声、机械能激光加工光、热能电子束加工电、热能等离子加工电、热能化学腐蚀加工化学能导电切削热、机械能表面加工电解抛光电、化学能化学抛光化学能电火花强化电、热能液体磨料抛光机械能表1特种加工方法的分类1 .电火花加工IEDM)电火花加工是通过工件和工具电极间的放电而有控制地去除工件材料，以及使材料变形、改变性能或被镀覆的特种加工。其中成形加工适用于各种孔、槽模具，还可刻字、外表强化、涂覆等；切割加工适用于各种冲模、粉末冶金模及工件，各种样板、磁钢及硅钢片的冲片，铝、铝、半导体或贵重金属。2 .电化学加工(ECM)电化

8、学加工是通过电化学反响去除工件材料或在其上镀覆金属材料等的特种加工。其中电解加工适用于深孔、型孔、型腔、型面、倒角去毛刺、抛光等。电铸加工适用于形状复杂、精度高的空心零件，如波导管；注塑用的模具、薄壁零件；复制精密的外表轮廓；外表粗糙度样板、反光镜、表盘等零件。涂覆加工可针对外表磨损、划伤、锈蚀的零件进行涂覆以恢复尺寸；对尺寸超差产品进行涂覆补救。对大型、复杂、小批工件外表的局部镀防腐层、耐腐层，以改善外表性能。3 .高能束加工高能束加工是利用能量密度很高的激光束、电子束或离子束等去除工件材料的特种加工方法的总称。其中激光束加工主要应用有打孔、切割、焊接、金属外表的激光强化、微调和存储等。电子

9、束加工有热型和非热型两种，热型加工是利用电子束将材料的局部加热至熔化或气化点进行加工的，适合打孔、切割槽缝、焊接及其他深结构的微细加工；非热型加工是利用电子束的化学效应进行刻蚀、大面积薄层等微细加工等。离子束加工主要应用于微细加工、溅射加工和注入加工。等离子弧加工适用于各种金属材料的切割、焊接、热处理，还可制造高纯度氧化铝、氧化硅和工件外表强化，还可进行等离子弧堆焊及喷涂。超声加工是利用超声振动的工具在有磨料的液体介质中或干磨料中，产生磨料的冲击、抛光、液压冲击及由此产生的气蚀作用来去除材料，以及超声振动使工件相互结合的加工方法。其适用于成形加工、切割加工、焊接加工和超声清洗。液体喷射加工是利

10、用水或水中加添加剂的液体，经水泵及增压器产生高速液体束流，喷射到工件外表，从而到达去除材料的目的。可加工薄、软的金属及非金属材料，去除腔体零件内部毛刺、使金属外表产生塑性变形。磨料喷射加工适用于去毛刺加工、外表清理、切割加工、雕刻、落料及打孔等。4 .化学加工(CHM)化学加工使利用化学溶液与金属产生化学反响，使金属腐蚀溶解，改变工件形状、尺寸的加工方法。用于去除材料表层，以减重；有选择地加工较浅或较深的空腔及凹槽；对板材、片材、成形零件及挤压成形零件进行锥孔加工。复合加工是指同时在加工部位上组合两种或两种以上的不同类型能量去除工件材料的特种加工。2.3 特种加工技术特点1 .以柔克刚，不受材

11、料硬度限制。特种加工技术不用机械能，与加工对象的机械性能无关，有些加工方法，如激光加工、电火花加工、等离子弧加工、电化学加工等，是利用热能、化学能、电化学能等，这些加工方法与工件的硬度强度等机械性能无关，故可加工各种硬、软、脆、热敏、耐腐蚀、高熔点、高强度、特殊性能的金属和非金属材料。2 .用简单运动加工复杂型面。特种加工技术已经成为复杂型面的主要加工手段。只需简单地进给运动即可加工出三维复杂形面的。3 .非接触加工，不一定需要工具，有的虽使用工具，但与工件不接触，因此，工件不承受大的作用力，工具硬度可低于工件硬度，故使刚性极低元件及弹性元件得以加工。4 .微细加工，工件外表质量高，有些特种加

12、工，如超声、电化学、水喷射、磨料流等,加工余量都是微细进行，故不仅可加工尺寸微小的孔或狭缝，还能获得高精度、极低粗糙度的加工外表。5 .可以获得有益的外表质量。由于特种加工过程中不存在加工中的机械应变或大面积的热应变，可获得较低的外表粗糙度，其热应力、剩余应力、冷作硬化以及毛刺等外表缺陷均比机械切削外表小，尺寸稳定性更高。6 .两种或两种以上的不同类型的能量可相互组合形成新的复合加工，其综合加工效果明显，且便于推广应用范围。7 .特种加工对简化加工工艺、变革新产品的设计及零件结构工艺性等产生积极的影响。2.4 特种加工技术存在的问题虽然特种加工己解决了传统切削加工难以加工的许多问题，在提高产品

13、质量、生产效率和经济效益上显示出很大的优越性，但目前它还存在不少优待解决的问题。(1)不少特种加工的机理(如超声、激光等加工)还不十分清楚，其工艺参数选择、加工过程的进一步提高。(2)有些特种加工(如电化学加工)加工过程中的废渣、废气假设排房不当，会产生环境污染，影响工人健康。(3)有些特种加工(如快速成形、等离子弧加工等)的加工精度及生产率有待提高。(4)有些特种加工(如激光加工)所需设备投资大、使用维修费高，亦有待进一步解决。3高能束流加工技术高能束流(HEB,HighEnergyBeam)被誉为“21世纪加工技术”，它是当今高科技与制造技术相结合的产物，是制造工艺开展的前沿领域和重要方向

14、，也是航空工业中必不可少的特种加工技术。高能束流加工是高能量密度束流(激光束、电子束、离子束、微波束)实现对材料和构件加工的新型特种加工方法，可以用于焊接、切割、打孔、喷涂、刻蚀、外表改性处理。高能束流加工技术正朝着高精度、大功率、高速度及自动控制与组合化加工方向开展。3.1 激光加工(1.BM)激光加工(1.aSerBeamMa-Chining)是一种重要的高能束流加工方法，具有亮度高、方向性好和单色性好的相干光,因此在理论上可聚焦到尺寸与光的波长相近的小斑点上。焦点处的功率密度可达1O7owcm2,温度高达万度以上。激光加工就是利用材料在激光聚焦照射下瞬时急剧熔化和气化,并产生很强的冲击波

15、，使被熔化的物质爆炸式地喷溅来实现材料的去除。目前,激光加工已受到相当重视,几乎对所有金属材料和非金属材料如钢材、耐热合金、高熔点材料、陶瓷、宝石、玻璃、硬质合金和复合材料都可以加工。激光加工最早用于孔的加工,还特别适用于切割陶瓷材料和复合材料,具有切缝窄(0.10.2mm)切割厚度大和切割速度高的特点。激光还可以用于同种金属或异种金属之间的焊接，其焊接质量和效率远远高于传统的焊接方法。激光热处理是利用大功率连续激光器对材料外表进行激光扫描,使金属表层产生相变甚至熔化，随后快速冷却使外表硬化，从而提高零件外表的耐磨性和疲劳强度,激光外表处理技术可明显地改善受力件危险部位的疲劳强度,提高整机的寿命和可靠性。迄今为止，激光束仍是发动机零件冷却孔系加工的首选工艺。今后，激光加工技术将重点研究优化激光工作参数,建立加工作业标准和相应的数据库，开展激光多工位分时综合加工和研究大功率、高寿命和小型化的激光装置。3.2 电子束加工(EBM)电子束加工(EIeCtronBearnMaChining)是在真空条件下，利用电子枪中产生的电子经加速、聚焦，形成高能量大密度(I()6i()9wcm2)的极细束流，以极高的速度轰击工件被加工部位。由于其能量大局部转换为热能而导致该部位的材料在极短的时间(几分之一微秒)内到达几千摄氏度以上的高温