精密与特种加工论文1

《精密与特种加工》题目精密与特种加工技术的现状及发展学院机械工程学院班级\姓名学号\摘要：特种加工是指利用机、光、电、声、热、化学、磁、原子能等能源来进行加工的非传统加工方法，本文主要论述对精密与特种加工这门课学习后的一些情况所得,并结合所查资料对精密加工与特种加工现状及发展运用方面有所阐述。Abstract:Thespecialprocessingreferstotheprocessingmachine,light,electricity,sound,heat,chemical,magnetic,andnuclearenergytonon-traditionalprocessingmethods,thisarticlediscussessomeofthesituationsinthecourseafterlearningoftheprecisionandspecialprocessingobtainedandcombinedwiththeinformationyouarelookingforprecisionmachiningandspecialprocessinganddevelopmentoftheuseofsomeelaboration.关键字：精密与特种加工技术；电火花加工；电解加工；超声波加工；激光加工；电子束加工；现状及发展趋势。引言：当今产品各种新材料、新结构、形状复杂的精密机械零件大量涌现，精密与特种加工技术就不再是大家所仰望的高科技了。如果拥有相关加工设备，并且在其它相关技术和工艺上能匹配，经过一段时间的实践之后，就能很好地掌握它，但这需要一个过程。这个领域集成了很多机械以及电气控制方面的技术，设备方面的操作和使用也非常复杂，所以，只有在对它有很深的理解之后才能加以实践。精密与特种加工技术的现状及发展制造技术的发展已经有了几千年的历史。现代的智能控制自动化制作和现代的超精密加工及纳米加工，代表了当前先进制造技术发展的重要方向。由于现代科学技术的迅猛发展，机械工业、电子工业、航空航工业、化学工业等，尤其是国防工业部门，要求尖端科学技术产品向高精度、高速度、大功率、小型化方向发展，以及在高温、高压、重载荷或腐蚀环境下长期可靠地工作，为了适应这些要求，各种新结构、新材料和复杂形状的精密零件大量出现，其结构和形状越来越复杂，材料的性能越来越强韧，对精度要求越来越高，对加工表面粗糙度和完整性要求越来越严格，使机械制造面临着一系列严峻的问题，而要解决问题，仅仅依靠传统的切削加工方法很难实现，有些根本无法实现。在生产的迫切需求下，人们通过各种渠道，借助于多种能量形式，不断研究和探索新的加工方法，精密和特种加工技术就是在这种环境和条件下产生和发展起来的。目前，精密与特种加工已经成为制造领域不可缺少的重要方面．在难切削材料、复杂型面、精细零件、低刚度零件、模具加工、快速原形制造以及大规模集成电路等领域发挥着越来越重要的作用。什么是精密与特种加工技术呢？精密与特种加工是一门多学科的综合高级技术，要获得高精度和高质量的加工表面，不仅要考虑加工方法本身，而且涉及被加工的工件材料、加工设备及工艺装备、检测方法、工作环境和人的技艺水平等等。精密与特种加工技术与系统论、方法沦、计算机技术、信息技术、传感器技术、数字控制技术的结合，促成了精密与特种加工系统工程的形成。它利用机、光、电、声、热、化学、磁、原子能等能源来进行加工的非传统加工方法它们与传统切削加工的不同特点主要有：①主要不是依靠机械能，而是主要用其他的能量（如电能、热能、光能、声能以及化学能等）去除工件材料；②刀具的硬度可以低于被加工工件材料的硬度，有些情况下，例如在激光加工、电子束加工、离子束加工等加工过程中，根本不需要使用任何工具；③在加工过程中，工具和工件之间不存在显著的机械切削力作用，工件不承受机械力，特别适合于精密加工低刚度零件。由于具有上述特点，就总体而言，特种加工技术可以加工任何硬度、强度、韧性、脆性的金属、非余属材料或复合材料，而且特别适合于加工复杂、微细表面和低刚度的零件，同时，有些方法还可以用于进行超精密加工、镜面加工、光整加工以及纳米级（原子级）的加工。精密与特种加工技术引起了机械制造领域内的许多变革：⑴提高了材料的可加工性。工件材料的可加工性不再与其硬度、强度、韧性、脆性等有直接的关系。金刚石、硬质合金、淬火钢、石英、玻璃、陶瓷等是很难加工的，现在已经采用电火花、电解、激光等多种方法来加工制造刀具、工具、拉丝模等等；用电火花、线切割加工淬火钢比未淬火钢更容易。⑵改变了零件的典型工艺路线。传统加工中，除磨削加工以外，其他的切削加工、成型加工等都必须安排在淬火热处理工序之前，这是不可违反的工艺准则。精密与特种加工技术的出现后，为了免除加工后再引起淬火热处理变形，一般都是先淬火处理而后加工。如电火花线切割加工、电解加工等都必须先进行淬火处理后再加工。精密与特种加工的出现还对以往工序的“分散”和“集中”产生了影响。由于精密与特种加工过程中没有显著的机械作用力，即使是较大的、复杂的加工表面，往往使用一个复杂工具、简单的运动轨迹，经过一次安装、一道工序加工出来，工序比较集中。⑶大大缩短新产品试制周期。试制新产品时，采用精密与特种加工技术可以直接加工出各种特殊、复杂的二次曲面体零件，可以省去设计和制造相应的刀具、夹具、量具、模具以及二次工具，大大缩短新产品的试制周期。⑷对产品零件的结构设计产生很大的影响。例如山形硅钢片冲模，以往常采用镶拼式结构，现在采用电火花、线切割加工技术后，即使是硬质合金的模具或刀具，也可以制成整体式结构。⑸对传统的结构工艺性好与坏的衡量标准产生重要影响。以往普遍认为方孔、小孔、弯孔、窄缝等是工艺性差的典型，是设计人员和工艺人员非常“忌讳”的，有的甚至是机械结构的“禁区”。对于电火花穿孔加工、电火花线切割加工来说，加工方孔和加工圆孔的难易程度是一样的。有了电火花和线切割之后，现在为了避免淬火处理产生开裂、变形等缺陷，还特意把钻孔、开槽等安排在淬火处理之后。精密与特种加工的方法及分类精密与特种加工从加工成形的原理和特点来分类，可以分为去除加工、结合加工、变形加工三大类。精密与特种加工技术的地位和作用目前，先进制造技术已经是一个国家经济发展的重要手段之一，许多发达国家都十分重视先进制造技术的水平和发展，利用它进行产品革新、扩大生产和提高国际经济竞争能力。美国、日本、德国等国家的经济发展在世界上处于领先水平的重要原因之—，就是他们把先进制造技术看作是现代国家在经济上获得成功的关键因素。日本在第二次大战后，二为了迅速恢复经济，大力发展制造技术，特别是精密加工技术，使机械制造业的水平有了很大的提高，有力地支持了相关工业领域的发展，在汽车制造业和微电子工业方面取得了显著的成绩，在短短的30年中，从—个战败国发展为世界上的经济强国。发展先进制造技术是当前世界各国发展国民经济的主攻方向和战略决策，同时又是一个国家独立自主、繁荣富强、经济持续稳定发展、科技保持先进领先的长远大计。从先进制造技术的技术实质而论，主要有精密、超精密加工技术和制造自动化两大领域，前者追求加工上的精度和表面质量极限，后者包括了产品设计、制造和管理的自动化，不仅是快速响应市场需求、提高生产率、改善劳动条件的重要手段，而且是保证产品质量的有效举措，两者有密切的关系，有许多精密、超精密加工要依靠自动化技术才得以达到预期指标，制造自动化通过精密加工才能准确可靠地实现。两者具有全局的决定性的作用，是先进制造技术的支柱。目前，精密与特种加工技术水平是一个国家制造工业水平的重要标志之一。精密加工所能达到的精度、表面粗糙度、加工尺寸范围和几何形状是一个国家制造技术水平的重要标志之—。精密与特种加工技术已经成为国际竞争中取得成功的关键技术。发展尖端技术，发展国防工业，发展微电子工业等，都需要精密与特种加工技术来制造相关的仪器、设备。在制造自动化领域，已经进行了大量有关计算机辅助制造软件的开发，还进行了计算机集成制造（CIM）技术，生产模式如精良生产、敏捷制造、虚拟制造以及清洁生产和绿色制造等研究。这些都代表了当今社会高新制造技术的一个重要方面。但是，作为制造技术的主战场，作为真实产品的实际制造，必然要依靠精密加工技术。例如，计算机工业的发展不仅要在软件上，还要在硬件上，亦即在集成电路芯片上有很强的设计、开发和制造能力。目前我国集成电路的制造水平制约了计算机工业的发展。我国对精密与特种加工技术既有广大的社会需求，又有巨大的发展潜力。现简要介绍几种经典的现代特种加工技术：电火花加工电火花加工是一种电加热加工过程。它将工具电极和工件至于绝缘的工作液中，工件和工具分别接直流电源的正极和负极，加上电压，因电极之间的放电效应，产生火花放电对金属产生腐蚀来进行加工。目前电火花加工已广泛应用于模具制造、航天航空、电子、电机电器、精密机械、仪器仪表、汽车、轻工业等行业，以解决难加工材料及复杂形状零件的加工问题，加工范围已达到小到几微米的小孔、轴、缝，大到几米的超大型模具和零件。电解加工电解加工属于电化学加工范畴，它是利用金属在电解液中发生“阳极溶解”的原理，将零件加工成形。加工时，工件接直流电源的阳极，按要求形状制成的工具接阴极，具有一定压力的电解液从两极间隙中迅速流过，于是工件表面的金属按工具阴极的形状迅速溶解，并随即被高速的电解液冲走。这种加工方法没有机械加工中的切削力和切削热的作用，也没有电火花加工中的热影响。电解加工在航天航空业的发动机新结构、新材料构件中被广泛利用，如钛合金零件、高温涡轮深细冷却孔、整体涡轮及叶轮，以及大型环形壳体件的内外旋转表面、中小型支撑件、盘形件腹板、特形孔等。超声波加工超声波加工是利用工具端面作超声振动，通过工具与工件之间的磨料悬浮液的作用而进行的一种加工。在加工过程中产生三种作用：1、机械撞击和抛磨作用；2、空化作用；3、液压冲击波的胀裂作用。其中以磨料的机械撞击和抛磨作用为主，使用不同的工具端部形状，就能制造出各种形状的工件。超声波加工主要是用于各种硬脆材料，如玻璃、石英、陶瓷、金刚和硬质合金等，可以加工出各种形状的型孔、型腔及成型表面，加工精度高，表面粗糙度低。由于工具压力较低，提高了工具头工作端的直线度，为此适用于加工薄壁、窄缝及低刚度等工件。激光加工激光加工是一种重要的高能束流加工方法。激光具有高亮度、方向性好、单色性好和高相干性，因此，在聚集点上的尺寸理论上可以达到与光波尺寸相近。激光加工就是利用材料在激光聚焦衬下瞬时急剧融化和气化，并产生很强的冲击波，使被融化的物质爆炸式地喷溅来实现材料的去除。目前激光加工几乎可对所有的金属和非金属进行加工，因此激光加工应用范围广泛。电子束加工电子束加工是在真空条件下，利用电子枪中产生的电子经加速、聚焦，形成高能量密度的极细束流，以极高的速度轰击工件被加工部位。由于其能量大部分转化为热能而导致该部位的材料在极短的时间内达到几千摄氏度以上的高温，从而引起该处的材料熔化或气化。电子束加工主要应用于航天航空业中的飞机主承力框、起落架、各类机匣的加工，应用前景广阔。现代特种加工技术的发展方向广泛采用自动化技术。充分利用计算机技术对特种加工设备的控制系统、电源系统进行优化，建立综合参数自适应系统、数据库等，进而建立特种加工的CAD/CAM和PMS系统，这就是当前特种加工技术的主要发展趋势。扩展特种加工概念的范畴。特种加工除了包含去除、结合和变形等加工和处理外，还应包含近年来发展起来的快速成形制造技术，这对制造技术的发展有着重要意义。特种加工技术正在向工程化和产业化方向发展。对大功率、高可靠性、多功能、智能化加工设备的研发是今后的重点。着力开展精密化研究。随着高科技时代的到来，超精密加工技术的发展更加迅猛，正向着亚微米级和纳米级迈进。为适应这一趋势的需要，大力开发用于超精密加工的精密化特种加工技术史今后重要的发展方向。开发和应用复合工艺和新工艺。为适应尖端产品的高技术性能要求及新型材料的加工需求，需要不断开发应用新型特种加工和现有特种加工