数控特种加工技术在当今制造业中的发展方向

摘要现阶段，先进制造技术不断发展，作为先进制造技术中的重要的一部分，特种加工对制造业的作用日益凸显，对什么是特种加工、特种加工的特点、种类以及发展趋势等作了描述。阐述了特种加工在现代社会发展过程中的重要地位，大力发展特种加工的必要性。关键词：特种加工技术，特点，变革，发展趋势。ABSTRACTAtthisstage,developmentofadvancedmanufacturingtechnology,asanimportantpartofadvancedmanufacturingtechnology,specialprocessingonanincreasinglyprominentroleinthemanufacturingsector,onfourlinesofspecialprocessing,specialprocessingcharacteristics,types,andthetrenddescribed.Elaboratedonthespecialpositionofprocessinginthedevelopmentofmodernsociety,vigorouslydeveloptheneedforspecialprocessing.Keywords:non-traditionalmachiningtechnology,features,changesandtrends.目录第一章特种加工……………………………………………11.1概述…………………………………………………………………………11.2特点…………………………………………………………………………11.3特种加工的分类……………………………………………………………31.4特种加工存在的问题………………………………………………………5第二章电火花加工…………………………………………62.1电火花加工…………………………………………………………………62.2工作原理……………………………………………………………………6第三章超声波加工…………………………………………73.1定义…………………………………………………………………………73.2基本原理和特点……………………………………………………………73.3超声加工在当今制造业的应用……………………………………………9第四章激光加工…………………………………………124.1常规激光加工技术的发展与应用………………………………………124.2激光领域加工方法的新进展……………………………………………134.3新型工业激光器…………………………………………………………15第五章特种加工的发展…………………………………175.1激光加工技术……………………………………………………………175.2电子束加工技术…………………………………………………………175.3离子束及等离子体加工技术……………………………………………185.4电加工技术………………………………………………………………18第六章行业概况和现状…………………………………216.1我国生产的特种加工机床主要种类……………………………………216.2特种加工方法的内容……………………………………………………226.3特种加工的发展趋势……………………………………………………22第七章特种加工技术发展现状与展望…………………24结论…………………………………………………………25参考文献……………………………………………………26致谢…………………………………………………………27广州华立科技职业学院毕业论文第一章特种加工1.1概况特种加工是20世纪40年代发展起来的，由于材料科学、高新技术的发展和激烈的市场竞争、发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发展。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，则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，并不断获得发展。后来，由于新颖制造技术的进一步发展，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。1.2特点1、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、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。3、微细加工，工件表面质量高，有些特种加工，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、极低粗糙度的加工表面。4、不存在加工中的机械应变或大面积的热应变，可获得较低的表面粗糙度，其热应力、残余应力、冷作硬化等均比较小，尺寸稳定性好。5、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，且便于推广使用。6、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。广州华立科技职业学院毕业论文7特种加工技术是先进制造技术的重要组成部分随着特种加工技术的发展，一方面计算机技术、信息技术、自动化技术等在特种加工中已获得广泛应用，逐步实现了加工工艺及加工过程的系统化集成；另一方面，特种加工能充分体现学科的综合性，学科(声、光、电、热、化学等)和专业之间不断渗透、交叉、融合，因此，特种加工技术本身同样趋于系统化集成的发展方向。这二方面说明，特种加工技术已成为先进制造技术的重要组成部分。一些发达国家也非常重视特种加工技术的发展，如日本把特种加工技术和数控技术作为跨世纪发展先进制造技术的二大支柱。特种加工技术已成为衡量一个国家先进制造技术水平和能力的重要标志。这是特点之一。8、特种加工具有独特的加工机理特种加工不是依靠刀具、磨具等进行加工，而主要依靠电能、热能、光能、声能、磁能、化学能及液动力能等进行加工，其加工机理与金属切削机床完全不同。能量的发生与转换、使能过程的控制是特种加工高新技术的重要部分。这是特点之二。9、增材加工是特种加工的重要发展方向金属切削机床、特种加工机床一大部分是减材加工。我国从二十世纪八十年代末发展起来的快速成形(RP)加工技术是属于特种加工技术的一种增材加工的新领域。它利用分层制造原理(离散堆积)及分层处理软件，理论上可以制造任意复杂形状的零、部件，能适应高科技、个性化、小批量生产的需要，增材加工的RP加工技术已成为特种加工的特点之三。10、特种加工可以进行二种或二种以上能量的复合加工一般来说，“组合加工”是指在一台机床上二种不同加工形式(能量)在加工过程中交替使用的加工方式；“复合加工”是指在一台机床上实现二种或二种以上能量(形式)在加工过程中同时作用的加工方式，例如，电能和声能、化学能和电能、光能和化学能、化学能和电能及机械能等复合，以获得高效或精密加工的效果，这是特点之四。11、特种加工技术应用领域的重要性和特殊性特种加工适用于各种高硬度、高强度、高韧性、高脆性、微细等金属和非金属材料的加工，以及各种新型、特殊材料的加工，在航空航天、军工、汽车、模具、冶金、机械、电子、轻纺、交通等工业中解决了大量传统机械加工难于解决的关键、特殊的加工难题。所以在国民经济的众多关键制造工业中发挥着极其重要的不可替代的作用。例如，在航空航天工业中各类复杂深小孔加工、发动机蜂窝环、叶片、整体叶轮加工、特殊材料的切割加工、钛合金加工等等。在军事工业中，例如核武器及高新技术武器几乎全是特殊材料和高新技术材料，各种零件的成形加工、各种孔加工、精密薄材加工等特种加工发挥着特殊重要的作用。这是特点之五。12、特种加工机床产量世界第一由于特种加工机床应用领域的广泛性和重要性，在我国已形成由生产企业、大专院校、研究院所200多个单位组成的特种加工机床行业，其电火花加工机床广州华立科技职业学院毕业论文的年产量就约达30000台之多，其产量为世界第一。是名副其实的生产大国(但不是生产强国)这是特点之六。1.3特种加工的分类特种加工机床范围较广，有几十个门类。包括：电火花加工（EDM）、电化学加工（ECM）、电解磨削加工（ECG）、化学加工（CHM）、电弧加工（EAM）、激光加工（LBM）、超声加工（USM）、离子束加工（IBM）、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。特种加工机床原属金属切削加工机床范畴，但由于特种加工机床与金属切削加工机床机理完全不同，机床功能部件的性能不同，以及它在国民经济中重要地位和作用等原因，2003年国家标准化管理委员会明确为与金切机床并行的独立的机床体系。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，具有很好的发展潜力和应用前景。依据加工能量的来源及作用形式列举各种常用的特种加工方法。加工方法主要能量形式作用形式电火花加工电、热能融化、气化电火花线切割加工电、热能熔化、气化电化学加工电解加工电化学能离子转移电铸加工电化学能离子转移涂镀加工电化学能离子转移高能束加工激光束加工光、热能熔化、气化电子束加工电、热能熔化、气化离子束加工电、机械能切蚀等离子弧加工电、热能熔化、气化物料切蚀加工超声加工声、机械能切蚀广州华立科技职业学院毕业论文磨料流加工机械能切蚀液体喷射加工机械能切蚀化学加工化学铣切加工化学能腐蚀照相制版加工化学、光能腐蚀光刻加工光、化学能光化学、腐蚀光电成形电镀光、化学能光化学、腐蚀刻蚀加工化学能腐蚀粘接化学能化学键爆炸加工化学能、机械能爆炸成形加工粉末冶金热能、机械能热压成形超塑成形机械能超塑性快速成形热能、机械能热熔化成形复合加工电化学电弧加工电化学能熔化、气化腐蚀电解电火花机械磨削电、热能离子转移、熔化、切削电化学腐蚀加工电化学能、热能熔化、气化腐蚀超声放电加工声、热、电能熔化、切蚀复合电解加工电化学、机械能切蚀复合切削加工机械、声、磁能切削广州华立科技职业学院毕业论文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、表面强化、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，钼、钨、半导体或贵重金属。电化学加工是通过电化学反应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；复制精密的表面轮廓；表面粗糙度样板、反光镜、表盘等零件。涂覆加工可针对表面磨损、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、小批工件表面的局部镀防腐层、耐腐层，以改善表面性能。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、金属表面的激光强化、微调和存储等。电子束加工有热型和非热型两