文档介绍：特种加工论文
概述关于特种加工的综述
特种加工,顾名思义就是指那些不属于传统加工工艺范畴的加工方法,它不同于使用刀具、磨具等直接利用机械能切除多余材料的传统加工方法。特种加工是近几十年发展起来的新工艺,是直接借助电能、热能等各种能量进行材料加工的重要工艺方法。主要包括电能、热能、声能、光能、化学能和电化学能,有时也结合机械能对工件进行的加工。特种加工中以采用电能为主的电火花加工和电解加工应用较广,泛称电加工。特种加工亦称“非传统加工”或“现代加工方法”,泛指用电能、热能、光能、电化学能、化学能、声能及特殊机械能等能量达到去除或增加材料的加工方法,从而实现材料被去除、变形、改变性能或被镀覆等。特种加工对材料可加工性和结构工艺性的影响主要表现在以下几个方面:(1)提高了材料的可加工性(2)改变了零件的典型工艺路线(3)改变了试制新产品的模式(4)对产品零件的结构设计带来了很大的影响(5)重新审视了传统的结构工艺性
(6)特种加工已经成为微细加工和纳米加工的主要手段。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,发展几种方法联合使用的复合加工,发展纳米级的超精密加工等。
特种加工的起源与发展特种加工是20世纪40年代发展起来的,20世纪40年代发明的电火花加工开创了用软工具、不靠机械力来加工硬工件的方法。50年代以后先后出现电子束加工、等离子弧加工和激光加工。
这些加工方法不用成型的工具,而是利用密度很高的能量束流进行加工。对于高硬度材料和复杂形状、精密微细的特殊零件,特种加工有很大的适用性和发展潜力,在模具、量具、刀具、仪器仪表、飞机、航天器和微电子元器件等制造中得到越来越广泛的应用。
特种加工的主要使用领域
由于材料科学、高新技术的发展和新产品更新换代日益加快,当今产品又要求具有很高的性价比。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。所以特种加工技术的主要应用领域是:难加工材料,如钛合金、耐热不锈钢、高强钢、复合材料、工程陶瓷、金刚石、红宝石、硬化玻璃等高硬度、高韧性、高强度、高熔点材料。难加工零件,如复杂零件三维型腔、型孔、群孔和窄缝等的加工。低刚度零件,如薄壁零件、弹性元件等零件的加工。以高能量密度束流实现焊接、切割、制孔、喷涂、表面改性、刻蚀和精细加工。
特种加工的特点
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。
特种加工的常见种类
又称电蚀加工。电火花加工的原理是基于工具和工件之间脉冲性火花放电时的电腐蚀现象来蚀除多余的金属,以达到对零件的尺寸形状及表面质量预定的加工要求。按工具电极和工件相对运动的方式和用途的不同,电火花加工工艺大致可分为电火花成形加工、电火花线切割、电火花磨削和镗磨、电火花同步共轭回转加工、电火花高速小孔加工、电火花放电沉积与刻字六大类。
电火花放电沉积的原理是利用脉冲电路的充放电原理,采用导电材料(硬质合金、石墨、合金钢、铝和铜等)作为工具电极(阳极),在空气或特殊的气体中使之与被强化的金属工件(阴极)之间产生火花放电。当工具电极与工件达到某个距离电场强度足以使介质电离击穿时两者之间就产生火
花放电,使电极端部与工件表面微区发生熔化甚至气化,熔融金属在热作用,电磁力和机械力的作用下沉积在工件表面。电极与工件的放电间隙频繁发生变化,电极与工件间不断发生火花放电,从而实现放电沉积。
在电火花放电加工过程中,无论是正极还是负极,都会受到不同程度的电蚀。这种单纯由于正、负极性不同而彼此电蚀量不一样的现象叫做极性效应。因此,当采用窄脉冲、精加工时应选用正极性加工;当