《材料分析方法》课程论文
特种加工的特点及应用
摘要：特种加工不同于传统加工工艺的加工方法,它与直接利用机械能切除多余材料的传统加工方法不同。特种加工直接利用电能、热能、声能、光能、化学能和电化学能，有时结合机械对工件进行一定的加工。特种加工中电火花加工和电解加工应用较广，特种加工的发展方向主要是：提高加工精度和表面质量，提高生产率和自动化程度，发展复合加工，发展超精密加工等。随着时代的发展传统加工工艺已经无法满足时代对甲供材料的要求，于是特种加工应运而生。特种加工的发展是适应时代要求而发展起来的，特种加工是应用一些新能源结合新技术从而达到提高加工精度和表面质量的目的。 关键词：特种加工；电火花；电解；超声波；激光；数控。
The characteristics and applications of the
special processing
Abstract: the special processing methods of different from the traditional machining process, it and directly using the traditional processing method of mechanical energy to remove excess material is different. Special processing and direct use of electricity, heat energy, sound energy, light energy, chemical and electrochemical can, sometimes in combination with mechanical processing to certain artifacts. Special processing of the widely used dam and elm, and the development direction of special processing mainly is: improve the machining accuracy and surface quality, increase productivity and degree of automation, the development of composite processing, development of ultra-precision machining and so on. With the development of the era of traditional processing technology has been unable to meet the demands of the era of amour for material, and special processing arises at the historic moment. Special processing is to adapt to the development of The Times and development, special processing is a new technology combined application of some new energy so as to achieve the aim of improve the machining accuracy and surface quality.
Keywords: special processing; Electric spark; Electrolysis; Ultrasound; Laser; CNC
0 引言
时至今日，人类进入了一个高速发展的时期，而人类对机械制造技术的要求也随之增高，因此先进的制造技术也在不断发。而特种加工作为先进制造技术中最重要部分之一，理所当然的得到了发展。时至今日，无论是传统产品还是新产品都朝着高速度，高精度，耐腐蚀的方向发展。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
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的非传统加工方法统称为特种加工。
1 特种加工的种类
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特种加工按用途不同可以分为两大类，分别是：尺寸加工和表面加工。而按能量形式和工作原理可以分为几种加工方法：电火花，电解，激光，超声波，化学等。 1.1电火花加工
电火花加工是利用浸在工作液中的两极间脉冲放电时产生的电蚀作用蚀除导电材料的特种加工方法，又称放电加工或电蚀加工。电火花加工是利用工具和工件之间的脉冲性的电火花放电，依靠电火花在局部产生的高温达到对金属的加工，电火花加工主要由三部分组成：电火花加工的准备工作，电火花加工，电火花加工检验工作。电火花加工可以加工通孔也成为电火花穿孔加工，也可以加工盲孔，又称为电火花成型加工。
电火花加工所必需的条件：（1）在脉冲放电点必须有足够的电火花放电强度，其强度必须可以使金属局部熔化和气化；（2）电火花加工的放电形式必须具有脉冲性，瞬时性，间歇性；（3）电火花加工必须把加工过程中产生的加工屑，有害气体及余热等电蚀产物从微小的
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电极间隙中排除出去。
1.2 电解加工
电解加工基于电解过程中的阳极溶解原理并借助于成型的阴极，将工件按一定形状和尺寸加工成型的一种工艺方法，称为电解加工。电解加工是利用金属在电解液中发生电化学阳极溶解的原理将工件加工成形的一种特种加工方法。加工时，工件接直流电源的正极，工具接负极，两极之间保持较小的间隙。电解液从极间间隙中流过，使两极之间形成导电通路，并在电源电压下产生电流，从而形成电化学阳极溶解。随着工具相对工件不断进给，工件金属不断被电解，电解产物不断被电解液冲走，最终两极间各处的间隙趋于一致，工件表面形成与工具工作面基本相似的形状。电解加工对于难加工材料、形状复杂或薄壁零件的加工具有显著优势。电解加工已获得广泛应用，如炮管膛线，叶片，整体叶轮，模具，异型孔及异型零件，倒角和去毛刺等加工。并且在许多零件的加工中，电解加工工艺已占有重要甚至不可替代的地位。
电解加工生产力较高，但是加工精度不高，因此，电解加工适合大批量生产但对精度要求不高的机械零件。 1.3 激光加工
激光加工是一种最常用的激光系统。材料的激光束相互作用机理，大致可以分为激光加工的激光热处理和两种化学反应处理。激光热处理，材料表面热效应的发生的激光束投影完成，包括激光焊接，激光雕刻和切割，表面改质，激光打标，激光钻孔和微加工；加工的化学反应，一束激光照射的材料加工的程度和激光的能量光子诱导高密度或控制的化学反应。光化学沉积，包括光刻，激光雕刻和蚀刻。
激光加工目前主要应在精密加工小孔，窄缝，刻蚀，成型切割，还可以进行热处理和焊接等。它的主要参数是激光的波长和输出的脉宽，激光的功率密度，激光在工件上的照射时间等。激光加工的特点也有很多。激光加工属于高能束加工，几乎能加工所有的金属和非金属材料；激光加工是非接触加工，所以没有机械加工变形和工具损耗激光加工速度快，生产效率较高，激光加工中产生的热影响范围小，在加工过程中易于控制；激光加工可以达到恒搞得加工精度和较小的表面粗糙度。 1.4 超声波加工
超声波加工不仅能加工高熔点的硬脆金属材料，还能加工不导电的非金属脆性材料，同
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时还可以用于清洗，探伤和焊接等。超声波加工原理，加工时，高频电源联接超声波换能器，所以将电振荡转换为同一频率、垂直于工件表面的超声波机械振动，其根幅仅0．005~0．01mm，再经变幅杆放大至0．05~0．01mm，声振动。在这，磨料悬浮液的超声振动和一定压力下，高速冲击悬浮液中的磨粒，并作用于加工区，使该处材料变形，直至击碎成微粒和粉末。同时，因为磨料悬浮液的不断搅动，使的磨料高速抛磨工件表面，又因为超声振动产生的空化现象，在工件表面形成液体空腔，促使混合液渗入工件材料的缝隙里，而空腔的瞬时闭合产生强烈的液压冲击，强化了机械抛磨工件材料的作用，并有利于加工区磨料悬浮液的均匀搅拌和加工产物的排除。随着磨料悬浮液不断地循环。磨粒的不断更新。加工产物的不断排除，实现了超声波加工的目的。超声波加工是磨料悬浮液中的磨粒，在超声振动下的冲击、抛磨和空化现象综合切蚀作用的结果。其中，以磨粒不断冲击为主。所以
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可见，脆硬的材料，受冲击作用愈容易被破坏，故尤其适于超声波加工。
超声波加工特点很明显，它适合加工硬脆性材料，尤其是不导电的非金属材料；不受材料是否导电的限制；工具对工件的宏观作用力小、热影响小，因而可加工薄壁、窄缝和薄片工件；被加工材料的脆性越大越容易加工；材料越硬或强度、韧性越大则越难加工。
2 特种加工在现代加工的应用
特种加工对现代加工技术的影响是深远的，特种加工技术在国际上被称为21世纪的技术，对新型武器装备的研制和生产，起到举足轻重的作用。随着新型武器装备的发展，国内外对特种加工技术的需求日益迫切。不论飞机、导弹，还是其它作战平台都要求降低结构重量，提高飞行速度，增大航程，降低燃油消耗，达到战技性能高、结构寿命长、经济可承受性好。为此，上述武器系统和作战平台都要求采用整体结构、轻量化结构、先进冷却结构等
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新型结构。它改变了零件的传统工艺路线，缩短了新产品的试制周期。
3特种加工的存在的问题及发展趋势
虽然特种加工已解决了传统切削方法难以加工的许多问题, 在提高产品质量、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有待解决的问题: 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、加工过程的稳定性均需进一步提高； 有些特种加工( 如电化学加工) 过程中的废液排放不当会造成环境污染, 影响工人健康；有些特种加工的加工精度及生产率有待提高； 有些特种加工( 如激光加工) 所
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需设备投资大、使用维修费高, 亦有待进一步解决。
特种加工的发展趋势： 按照系统工程的观点, 加大对特种加工的基本原理、加工机理、工艺规律、加工稳定性等深入研究的力度。同时, 充分融合以现代电子技术、计算机技术、信息技术和精密制造技术为基础的高新技术, 使加工设备向自动化、柔性化方向发展； 从实际出发, 大力开发特种加工领域中的新方法, 包括微细加工和复合加工, 尤其是质量高、效率高、经济型的复合加工, 并与适宜的制造模式相匹配, 充分发挥其特点； 污染问题是影响和限制某些特种加工应用、发展的严重障碍, 必须花大力气利用废气、废液、废渣, 向“绿色”加工的方向发展。可以预见, 随着科学技术和现代工业的发展, 特种加工必将不断完善和迅速发展, 反过来又必将推动科学技术和现代工业的发展, 并发挥愈来愈重要的作用。
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