特种加工-钱凯.doc

特种加工与传统加工的区别和发展

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。

特种加工有以下特点：
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。

特种加工发展方向及研究
　根据上述现状，今后特种加工技术的发展方向应是：
　　(1)不断改进、提高高能束源品质，并向大功率、高可靠性方向发展。
　　(2)高能束流加工设备向多功能、精密化和智能化方向发展，力求达到标准化、系列化和模块化的目的。扩大应用范围，向复合加工方向发展。
　　(3)不断推进高能束流加工新技术、新工艺、新设备的工程化和产业化工作。
　　为实现以上发展目标，必须开展下列加工工艺的技术研究：
激光加工技术
　　无再铸层、无微裂纹涡轮叶片气膜孔激光高效加工技术研究；
　　铝合金、超强钢、钛合金、异种材料构件以及大型空间曲面零件的激光焊接工艺研究；
　　三维激光切割加工规范及表面质量控制技术和在线测量控制技术研究；
　　提高高温合金、铝合金等重要部件抗疲劳性能的激光冲击技术研究；
　　激光快速成型技术研究；
　　大功率激光熔覆陶瓷涂层的工艺以及涂层组织结构和性能的研究。
电子束加工技术
　　150kV、15kW高压电子枪及高压电源的技术研究；
　　电子束物理气相沉积技术的研究；
　　大厚度变截面钛合金的电子束焊接技术研究及质量评定；
　　典型复合材料飞机构件的电子束固化工艺研究及其工程化研究；
　　多功能电子束加工技术研究。
离子束和等离子体加工技术
　　复杂零件“保形”离子注入与混合沉积技术研究，获得高密度等离子体方法研究； 空间结构焊接工艺参数自适应控制及焊缝自动跟踪系统研究，以及等离子弧焊过程中变形控制技术研究； 等离子喷涂陶瓷热障涂层结构、工艺及工程化研究； 层流湍流自动转换技术及轴向送粉、三维喷涂技术研究； 层流等离子体喷涂系统的研制及其喷涂技术的研究。
电加工技术
　　高品质深小孔电液束加工技术研究； 高效、优质照相电解加工群孔技术研究；多轴、多通道电火花加工群孔、异形孔技术研究；大容量(5000A及以上)精密电解加工技术研究；电解—电火花复合加工技术研究。 研究上述技术的关键在于：提高高能束流的品质；开展特种加工过程的自动控制及计算机建模、仿真技术的研究；新材料加工特性研究；特种加工设备的研究等。

特种加工与传统机械加工方法相比具有许多独到之处：
(1)加工范围不受材料物理 、机械性能的限制，能加工任何硬的、软的、脆的、耐热或高熔点金属以及非金属材料。
(2)易于加工复杂型面、微细表面以及柔性零件。
(3)易获得 良好的表面质量，热应力、残余应力、冷作硬化、热影响区等均比较小。
(4)各种加工方法易复合形成新工艺方法，便于推广应用。