先進制造工藝特種加工

1、第3章 先進制造工藝本章要點超精細加工技術特種加工技術的特點快速原型制造技術 高速加工關鍵技術 綠色加工技術及其運用1第3章 先進制造工藝Advanced Manufacturing Process3.5 現(xiàn)代特種加工技術Modern Nontraditional machining Technology23.5.1 特種加工技術概述3.5.2 幾種代表性特種加工方法3 非傳統(tǒng)加工又稱特種加工，通常被了解為別于傳統(tǒng)切削與磨削加工方法的總稱。 非傳統(tǒng)加工方法 產生于二次大戰(zhàn)后。兩方面問題傳統(tǒng)機械加工方法難于處理： 1難加工資料的加工問題。宇航工業(yè)等對資料高強度、高硬度、高韌性、耐高溫、耐高壓、耐

2、低溫等的要求，使新資料不斷涌現(xiàn)。 2復雜形面、薄壁、小孔、窄縫等特殊工件加工問題。 為處理上面兩方面問題，出現(xiàn)了非傳統(tǒng)加工方法。 非傳統(tǒng)加工方法將電、磁、聲、光等物理量及化學能量或其組合直接施加在工件被加工的部位上，從而使資料被去除、累加、變形或改動性能等。 3.5.1 特種加工技術概述4 非傳統(tǒng)加工方法主要不是依托機械能，而是用其它能量如電能、光能、聲能、熱能、化學能等去除資料。 非傳統(tǒng)加工方法由于工具不受顯著切削力的作用，對工具和工件的強度、硬度和剛度均沒有嚴厲要求。 普通不會產生加工硬化景象。且工件加工部位變形小，發(fā)熱少，或發(fā)熱僅局限于工件表層加工部位很小區(qū)域內，工件熱變形小，加工應力也

3、小，易于獲得好的加工質量。 加工中能量易于轉換和控制，有利于保證加工精度和提高加工效率。 非傳統(tǒng)加工方法的資料去除速度，普通低于常規(guī)加工方法，這也是目前常規(guī)加工方法仍占主導位置的主要緣由。 非傳統(tǒng)加工方法特點5 機械過程 利用機械力，使資料產生剪切、斷裂，以去除資料。如超聲波加工、水放射加工、磨料流加工等。 非傳統(tǒng)加工方法分類按加工機理和采用的能源劃分 熱學過程 經過電、光、化學能等產生瞬時高溫，熔化并去除資料，如電火花加工、高能束加工、熱力去毛刺等。 電化學過程 利用電能轉換為化學能對資料進展加工，如電解加工、電鑄加工金屬離子堆積等。 化學過程 利用化學溶劑對資料的腐蝕、溶解，去除資料，如化

4、學蝕刻、化學銑削等。6 復合過程 利用機械、熱、化學、電化學的復協(xié)作用，去除資料。常見的復合方式有： 機械化學復合如機械化學拋光、電解磨削、電鍍珩磨等。 機械熱能復合如加熱切削、低溫切削等。 熱能化學能復合如電解電火花加工等。 其它復合過程如超聲切削、超聲電解磨削、磁力拋光圖7-61等。工件陶瓷滾柱磁性資料磁極振動運動圖7-61 磁力拋光表示圖NS7 拓寬現(xiàn)有非傳統(tǒng)加工方法的運用領域。 探求新的加工方法，研討和開發(fā)新的元器件。 優(yōu)化工藝參數，完善現(xiàn)有的加工工藝。 向微型化、精細化開展。 采用數控、自順應控制、CAD/CAM、專家系統(tǒng)等技術，提高加工過程自動化、柔性化程度。 開展趨勢圖7-62

5、EI 收錄文章數比較70年代80年代90年代20841104232142244424214441321252353316激光加工 電火花加工 超聲加工 電化學加工 圖7-62反映了學術界和工程界對幾種非傳統(tǒng)加工方法的關注程度。8 任務原理：利用工具電極與工件電極之間脈沖性火花放電，產生瞬時高溫，工件資料被熔化和氣化。同時，該處絕緣液體也被部分加熱，急速氣化，體積發(fā)生膨脹，隨之產生很高的壓力。在這種高壓作用下，曾經熔化、氣化的資料就從工件的外表迅速被除去圖7-63。 4個階段： 1介質電離、擊穿，構成放電通道； 2火花放電產生熔化、氣化、熱膨脹； 3拋出蝕除物； 4間隙介質消電離恢復絕緣形狀。

6、電火花加工3.5.2 幾種代表性特種加工方法圖7-63 電火花加工原理圖進給系統(tǒng)放電間隙工具電極工件電極直流脈沖電源任務液Real9圖7-64 電火花加工機床10 電極資料要求導電，損耗小，易加工；常用資料：紫銅、石墨、鑄鐵、鋼、黃銅等，其中石墨最常用。 任務液主要功能緊縮放電通道區(qū)域，提高放電能量密度，加速蝕物排出；常用任務液有煤油、機油、去離子水、乳化液等。 放電間隙合理的間隙是保證火花放電的必要條件。為堅持適當的放電間隙，在加工過程中，需采用自動調理器控制機床進給系統(tǒng)，并帶開工具電極緩慢向工件進給。 任務要素 脈沖寬度與間隔影響加工速度、外表粗糙度、電極耗費和外表組織等。脈沖頻率高、繼續(xù)

7、時間短，那么每個脈沖去除金屬量少，外表粗糙度值小，但加工速度低。 通常放電繼續(xù)時間在2s至2ms范圍內，各個脈沖的能量2mJ到20J電流為400A時之間。11電火花線切割加工：用延續(xù)挪動的鉬絲或銅絲作工具陰極，工件為陽極。機床任務臺帶開工件在程度面內作兩個方向挪動，可切割出二維圖形圖7-65。同時，絲架可作小角度擺動，可切割出斜面。 電火花加工類型圖7-65 電火花線切割原理圖XY儲絲筒導輪電極絲工件Real電火花成形加工：主要指孔加工，型腔加工等RealReal12電火花線切割機床圖7-66 電火花線切割加工加工過程顯示13 不受加工資料硬度限制，可加工任何硬、脆、韌、軟的導電資料。 加工時

8、無顯著切削力，發(fā)熱小，適于加工小孔、薄壁、窄槽、形面、型腔及曲線孔等，且加工質量較好。 脈沖參數調整方便，可一次裝夾完成粗、精加工。 易于實現(xiàn)數控加工。 電火花加工特點 電火花加工運用 電火花成形加工：電火花打孔常用于加工冷沖模、拉絲模、噴嘴、噴絲孔等。型腔加工包括鍛模、壓鑄模、擠壓模、塑料模等型腔加工，以及葉輪、葉片等曲面加工。 電火花線切割：廣泛用于加工各種硬質合金和淬硬鋼的沖模、樣板、各種外形復雜的板類零件、窄縫、柵網等。 14任務原理：工件接陽極，工具銅或不銹鋼接陰極，兩極間加直流電壓624V，極間堅持0.11mm間隙。在間隙處通以 660m/S高速流動電解液，構成極間導電通路，工件外

9、表資料不斷溶解，溶解物及時被電解液沖走。工具陰極不斷進給，堅持極間間隙。 圖7-67 電解加工原理圖電解液直流電源泵工件陽極陰極進給工具陰極電解加工15 不受資料硬度的限制，能加工任何高硬度、高韌性的導電資料，并能以簡單的進給運動一次加工出外形復雜的形面和型腔。 加工形面、型腔消費率高與電火花加工比高510倍。采用振動進給和脈沖電流等新技術，可進一步提高消費效率和加工精度。 陰極在加工中損耗小。 加工外表質量好，無毛刺、剩余應力和變形層。 設備投資大，有污染，需防護。 模具型腔、槍炮膛線、發(fā)電機葉片、花鍵孔、內齒輪、小而深的孔加工，電解拋光、倒棱、去毛刺等。 電解加工特點 電解加工運用16 工

10、件與磨輪堅持一定接觸壓力，突出的磨料使磨輪導電基體與工件之間構成一定間隙。電解液從中流過時，工件產生陽極溶解，外表生成一層氧化膜，其硬度遠比金屬本身低，易被刮除，顯露新金屬外表，繼續(xù)進展電解。電解作用與磨削作用交替進展，實現(xiàn)加工。 電解磨削效率比機械磨削高，且磨輪損耗遠比機械磨削小，特別是磨削硬質合金時，效果更明顯。 導電磨輪電解液電刷任務臺工件絕緣板導電基體磨料陽極膜 電解磨削圖7-6817真空條件下，利用電流加熱陰極發(fā)射電子束，經控制柵極初步聚焦后，由加速陽極加速，經過透鏡聚焦系統(tǒng)進一步聚焦，使能量密度集中在直徑510m斑點內。高速而能量密集的電子束沖擊到工件上，被沖擊點處構成瞬時高溫幾分

11、之一微秒時間內升高至幾千攝氏度，工件外表部分熔化、氣化直至被蒸發(fā)去除。 圖7-69 電子束加工原理圖控制柵極加速陽極電子束斑點旁熱陰極聚焦系統(tǒng)工件任務臺電子束加工任務原理圖7-6918 電子束束徑小最小直徑可達0.010.05mm，而電子束長度可達束徑幾十倍，故可加工微細深孔、窄縫。 資料順應性廣原那么上各種資料均能加工，特別適用于加工特硬、難熔金屬和非金屬資料。 非接觸加工，無工具損耗；無切削力，加工時間極短，工件無變形。 加工速度高，切割1mm厚鋼板，速度可達240mm/min。 在真空中加工，無氧化，特別適于加工高純度半導體資料和易氧化的金屬及合金。 加工設備較復雜，投資較大。多用于微細

12、加工。 特點及運用19 激光是一種受激輻射而得到的加強光。其根本特征： 強度高，亮度大 波長頻率確定，單色性好 相關性好，相關長度長 方向性好，幾乎是一束平行光 任務原理圖7-70激光加工當激光束照射到工件外表時，光能被吸收，轉化成熱能，使照射斑點處溫度迅速升高、熔化、氣化而構成小坑，由于熱分散，使斑點周圍金屬熔化，小坑內金屬蒸氣迅速膨脹，產生微型爆炸，將熔融物高速噴出并產生一個方向性很強的反沖擊波，于是在被加工外表上打出一個上大下小的孔。激光器工件任務臺圖7-70 激光加工原理圖光闌反射鏡聚焦鏡電源Real20 固體激光器 YAG結晶母材由釔、鋁和石榴石構成激光器 紅寶石激光器混合氣體：氦約

13、80%，氮約15%， CO2 約5%經過高壓直流放電進展鼓勵波長10.6m，為不可見光能量效率5% 15%反射凹鏡反射平鏡電極放電管CO2氣體冷卻水進口冷卻水出口激光高壓直流電源圖7-71 CO2激光器表示圖 氣體激光器CO2激光器圖7-71 激光器21 加工資料范圍廣，適用于加工各種金屬資料和非金屬資料，特別適用于加工高熔點資料，耐熱合金及陶瓷、寶石、金剛石等硬脆資料。 加工性能好，工件可分開加工機進展加工，可透過透明資料加工，可在其他加工方法不易到達的狹小空間進展加工。 非接觸加工方式，熱變形小，加工精度較高。 可進展微細加工。激光聚焦后焦點直徑實際上可小至1以下，實踐上可實現(xiàn)0.01mm

14、的小孔加工和窄縫切割。 加工速度快，效率高。 激光加工不僅可以進展打孔和切割，也可進展焊接、熱處置等任務。 激光加工可控性好，易于實現(xiàn)自動控制。加工設備昂貴。 激光加工特點22 激光打孔 廣泛運用于金剛石拉絲模、鐘表寶石軸承、陶瓷、玻璃等非金屬資料，和硬質合金、不銹鋼等金屬資料的小孔加工。 激光打孔具有高效率、低本錢的特點，特別適宜微小群孔加工。 焦點位置對孔的質量影響：假設焦點與加工外表之間間隔很大，那么激光能量密度顯著減小，不能進展加工。假設焦點位置偏離加工外表1mm，可以進展加工，此時加工出孔的斷面外形隨焦點位置不同而發(fā)生變化圖7-72。 激光加工運用圖7-72 焦點位置對孔外形影響Re

15、al23 激光熱處置 原理：照射到金屬外表上的激光使外表原子迅速蒸發(fā)，由此產生微沖擊波會導致大量晶格缺陷構成，到達硬化。 優(yōu)點：快速、不需淬火介質、硬化均勻、變形小、硬化深度可準確控制。 激光焊接 與打孔相比，激光焊接所需能量密度較低，因不需將資料氣化蝕除，而只需將工件的加工區(qū)燒熔使其粘合在一同。 優(yōu)點：沒有焊渣，不需去除工件氧化膜，可實現(xiàn)不同資料之間的焊接，特別適宜微型機械和精細焊接。Real 激光切割 激光切割具有切縫窄、速度快、熱影響區(qū)小、省資料、本錢低等優(yōu)點，并可以在任何方向上切割，包括內尖角。 可以切割鋼板、不銹鋼、鈦、鉭、鎳等金屬資料，以及布匹、木材、紙張、塑料等非金屬資料。Rea

16、l24圖7-74 激光焊接車身圖7-73 激光切割25 利用工具端面作超聲1625kHz振動，使任務液中的懸浮磨粒對工件外表撞擊拋磨來實現(xiàn)加工。 超聲波發(fā)生器將工頻交流電能轉變?yōu)橛幸欢üβ瘦敵龅某曨l電振蕩，經過換能器將超聲頻電振蕩轉變?yōu)槌暀C械振動，此時振幅普通很小，再經過振幅擴展棒變幅桿使固定在變幅桿端部的工具振幅增大到0.010.15mm。 任務原理圖7-75 變幅桿超聲波發(fā)生器圖7-75 超聲波加工原理圖振動方向工具換能器任務液噴嘴工件Real超聲波加工26圖7-76 超聲波加工機床圖7-77 超聲波加工樣件27 適用于加工各種脆性金屬資料和非金屬資料，如玻璃、陶瓷、半導體、寶石、金剛

17、石等 。 可加工各種復雜外形的型孔、型腔、形面。 工具與工件不需作復雜的相對運動，機床構造簡單。 被加工外表無剩余應力，無破壞層，加工精度較高，尺寸精度可達0.010.05mm 。 加工過程受力小，熱影響小，可加工薄壁、薄片等易變形零件。 消費效率較低。采用超聲復合加工如超聲車削，超聲磨削，超聲電解加工，超聲線切割等可提高加工效率。 超聲波加工特點及運用28 任務原理： 加工安裝圖7-78 噴嘴資料及任務條件表7-11 工程 資料 孔徑/mm 至工件間隔/mm 放射角度/ 參數金剛石，藍寶石，淬火鋼0.0750.42.550030表7-11 噴嘴資料及任務條件圖7-78 水放射加工安裝表示圖噴

18、嘴閥控制器蓄能器供水器過濾器泵增壓器液壓安裝排水器工件射流d水放射加工利用超高壓水或水與磨料的混合液對工件進展切割或打孔，又稱高壓水切割，或“水刀。29 工藝參數表7-12，表7-13 表7-12 水放射加工常用工藝參數 工藝參數 常用值 工藝參數 常用值 壓力/MPa 70450 放射力/N 45 流速/m/s 300900 功率/kW 1040 流量/L/s 2.5 7.5 磨料耗量/kg/min 0.10.3工藝參數、效率、精度 石材 玻璃 ABS塑料 皮革 工件厚度/mm 25 12 2.8 4.45 噴嘴孔徑/mm 0.3 0.3 0.1 0.1 流體壓力/MPa 400 400 2

19、58 300 切割速度/m/min 0.1 0.1 0.85 0.55 切縫寬度/mm 0.5 0.5 0.2 0.2 切割精度/mm 0.05 0.05 外表粗糙度/m Ra12.5 Ra12.5 表7-13 幾種資料高壓水切割參數30第3章 先進制造工藝Advanced Manufacturing Process3.6 可繼續(xù)制造技術Sustainable Manufacturing Technology313.6.1 概述3.6.2 再制造技術3.6.3 綠色加工技術323.6.1 概述對工業(yè)消費開展的要求 19世紀是蒸汽時代； 20世紀自動化時代； 21世紀是可繼續(xù)開展時代。 隨人口、

20、資源、環(huán)境三大世界性問題的日益鋒利，要求人們研討并運用高效率的可繼續(xù)開展的消費、制造方式。制造業(yè)是國民經濟的支柱產業(yè)，它既為人類發(fā)明新的物質文明，同時又是耗費資源的大戶，是產生環(huán)境污染的源頭產業(yè)，并正在對人類的生存與開展呵斥嚴重要挾。因此，全球性的產業(yè)構造調整呈現(xiàn)出一種集資源優(yōu)化利用與環(huán)境維護治理于一體化的新的制造方式綠色制造 GM Green-Manufacture，這就是向資源利用合理化，廢棄物消費少量化，對環(huán)境無污染、少污染的方向開展的綠色戰(zhàn)略趨勢。33我國制造業(yè)本身和國內條件面臨的挑戰(zhàn) 制造業(yè)技術及管理程度與興隆國家具有較大差距；產品構造檔次低，技術構造落后 ；市場快速反響才干差；制造

21、業(yè)不能滿足國內需求的情況比較嚴重；主導產品的技術來源大多依賴外國。面臨綠色挑戰(zhàn)。我國制造業(yè)假設不能實施綠色制造，我國的制造業(yè)產品將很難順應國際環(huán)保管理規(guī)范，很難在國際市場上具有競爭力 ； 面臨WTO的挑戰(zhàn)；面臨未來制造方式的挑戰(zhàn)。未來制造方式的特點是：以技術為中心向以人為中心轉變；多層管理向扁平網絡轉變；固定制造組織向動態(tài)組織轉變；質量符合觀向全面稱心觀轉變；集中制造向分散網絡化制造轉變。而我國的制造業(yè)大多處于轉變的前一階段。34可繼續(xù)制造的定義是一種符合可繼續(xù)開展戰(zhàn)略的制造技術，是基于現(xiàn)代的多學科的先進科技成果的綜合技術，是一種與環(huán)境友好的、干凈的、節(jié)省資源的先進制造技術?？衫^續(xù)制造技術關鍵

22、是看產品制造的整個過程能否符合可繼續(xù)開展戰(zhàn)略。如傳統(tǒng)的車削和磨削由于采用了新的工藝，整個加工過程都未運用冷卻液，那么這種干切削就可稱為可繼續(xù)制造技術。35概述 近幾百年的工藝開展，資源耗費遠遠超越了三千年的總和，超越了大自然的恢復才干，突破了農耕時代 “收支平衡的循環(huán)形狀。資源過快開采和過量耗費，呵斥資源短缺和面臨衰竭，環(huán)境污染和自然生態(tài)破壞已嚴重要挾到人類的生存條件。到2020年，我國絕大多數礦產資源將出現(xiàn)缺口、能源短缺，這將嚴重制約國民經濟的可繼續(xù)開展并危及國家平安。此外，在機械配備的全壽命周期費用中，機械配備的后半生運用、維修、報廢費用占到50%70%。從產品全壽命出發(fā)，加強產品后半生的

23、根底實際研討，將“線性構造制造方式開展為閉環(huán)的“循環(huán)型構造制造方式，大力開展資源節(jié)約型和環(huán)境友好型制造，即資源循環(huán)型制造和再制造是實現(xiàn)國家可繼續(xù)開展目的的很重要方向之一。3.6.2 再制造技術36再制造是以產品全壽命周期實際為指點，以優(yōu)質、高效、節(jié)能、節(jié)材、環(huán)保為準那么，以先進技術和產業(yè)化為手段，用以修復、改造廢舊產品的一系列技術措施或工程活動的總稱。圖3- 所示為機電產品的物流表示圖。 原資料初級消費商制造商再制造商用戶維修再制造再循環(huán)再利用圖3- 機電產品的物流表示圖37再利用主要是指對經檢驗合格的廢舊產品零部件的直接利用。再循環(huán)是指回收廢舊產品中的資料或者能源的過程，主要包括：原態(tài)再循環(huán)

24、 ；易態(tài)再循環(huán)。 再制造那么是以報廢或過時機件為對象，采用新技術、新資料、新工藝，以及嚴厲的質量規(guī)范和管理手段組織消費，使再制造產品的質量、性能等同或高于原產品，價錢上更具優(yōu)勢。圖3- 所示為發(fā)動機再制造工藝流程圖。由圖看出，一個完好的再制造過程可以劃分為三個階段：裝配階段；將已裝配的零部件進展檢查，再制造維修；將維修好的零部件進展重新組裝。 38退役發(fā)動機拆解清洗檢測再制造加工檢測裝配包裝整機測試再制造發(fā)動機報廢原廠新配件報廢易損件可再制造件完好件合格件不合格件不可再制造件發(fā)動機再制造擬采用的工藝流程圖易損件：主軸瓦、橡膠管、汽缸墊、油封完好件：進氣管總成、前后排氣歧管、油底殼、齒輪室可再制

25、造件：缸體總成、連桿總成、曲軸總成、噴油泵總成、缸蓋總成39廢舊發(fā)動機回收進廠在拆解車間分解裝配對零部件進展高溫化學清洗利用熱噴涂技術修復發(fā)動機機座利用納米電刷鍍技術修復曲面利用粘涂技術修復汽缸結合面絎磨缸套使其到達新品規(guī)范連桿加工設備使其到達新品規(guī)范再制造零部件檢測后進展裝配再制造發(fā)動機進展試車考核噴漆裝箱，發(fā)動機再制造完成汽車發(fā)動機的再制造消費流程40功能資源循環(huán)型制造和再制造此項研討是以機電產品全壽命周期和多壽命周期設計與管理為中心，以循環(huán)經濟的要求為準那么，嚴密圍繞4R，即減量化(reduce)，再利用(reuse)，再制造(remanufacture)和再循環(huán)(recycle)所涉及

26、的根底實際和技術而開展的前瞻性科學研討。41設計制造運用維修報廢減量化再利用再制造再循環(huán)機電產品全壽命周期根底實際與共性技術機電產品全壽命周期評價目的體系與方法廢舊機電產品循環(huán)利用決策實際及方法機電產品再循環(huán)回收和運用技術廢舊機電產品再制造中的科學技術問題循環(huán)型制造和再制造基于4R的根底實際和共性技術構造體系42再制造毛坯快速成形技術；先進外表技術；納米復合及原位自愈合消費技術 ； 修復熱處置技術 ；再制造加工含特種加工技術 ；再制造的主要關鍵技術 下面引見兩種再制造技術誤差補償技術誤差補償的實現(xiàn)，需綜合運用傳感技術、信號處置技術、多傳感器信息交融戰(zhàn)略、運動合成機構/系統(tǒng)等多學科根底。誤差補償

27、系統(tǒng)至少具備3個功能安裝，如圖3- 所示。43誤差信號發(fā)生安裝產生出被補償對象固有誤差的誤差圖，作為補償系統(tǒng)中附加誤差的根據； 信號同步反向安裝保證附加的誤差輸入與補償對象的固有誤差同步反向，即在任一時辰，這兩個誤差在實際上大小相等而相位相差180度。運動合成安裝實現(xiàn)附加誤差運動與系統(tǒng)固有誤差運動的合成，而輸出為兩個誤差抵消后的結果。44誤差源e1e2.en現(xiàn)有系統(tǒng)被補償對象運動合成誤差信號發(fā)生同步反向輸出誤差預防誤差補償(靜態(tài)&動態(tài))加工精度誤差源加工過程加工誤差檢測誤差信號建模與預告補償+_45熱噴涂技術所謂熱噴涂技術，就是利用某種熱源將粉狀或絲狀之類的工程資料加熱大溶融或軟化形狀，以高速

28、放射到工件外表易堆積成形的方法。熱噴涂原理如圖3- 所示。當被噴涂的資料經噴嘴以粒子流方式高速放射到基體外表而涂敷到外表上，顆粒間的結合大部分是機械結合，存在一定數量的孔隙。 圖3- 熱噴涂原理46改善熱噴涂涂層質量的途徑：熱源不用氧乙炔火焰，而用電熱。普通氧乙炔火焰噴涂(亞音速)，熱源溫度最高達3100；改用電弧噴涂，熱源為電弧，溫度可達5000；而等離子噴涂，由于利用了緊縮電弧，構成等離子體，進一步開展高能等離子體，熱源溫度最高可達18000。熱源仍用氧乙炔火焰，但采用爆炸或超音速技術(拉閥爾管、爆震)。爆炸波令粒子飛行速度最高達1500 m/s，超音速噴涂可使粒子飛行速度最高達1770

29、m/s，涂層致密度及結合力可大大提高。影響涂層與基體結合強度的要素很多，最主要的是基體前處置的質量和適宜噴涂工藝參數的選擇。 47熱噴涂技術的運用防腐蝕；運用火焰金屬線材噴涂鋁或鋅，在涂層維護作用下，工件可保證19年不損壞。防磨損；經過火焰金屬線材噴涂、火焰粉末噴涂或噴熔，等離子噴涂，使已磨損零件得以修復，修復后的零件遠遠超越新產品壽命。如高爐熱風支管、汽車曲軸、柴油機缸套。特殊功能層；航空航天、原子能等領域，對耐高溫、隔熱、導電絕緣、防輻射等有特殊要求，整體制造這些資料本錢極高也不用要，而熱噴涂技術可以到達此項要求。 其他運用 ；如鈦合金外表等離子噴涂制造生物相容性良好的人造骨骼及關節(jié)；火焰

30、放射成形復制復雜零件；金屬線材噴涂制造塑料模具等。48綠色加工是指在不犧牲產品的質量、本錢、可靠性、功能和能量利用率的前提下，充分利用資源，盡量減輕加工過程對環(huán)境產生有害影響的加工過程，其內涵是指在加工過程中實現(xiàn)優(yōu)質、低耗、高效及清潔化。綠色加工可分為節(jié)約資源含能源的加工技術和環(huán)保型加工技術。綠色加工概述 3.6.3 綠色加工技術環(huán)境認識制造 (Environmentally Conscious Manufacturing) ； 面向環(huán)境的制造 (Manufacturing For Environment) ；綠色制造 (Green Manufacturing)。49綠色制造的體系構造50綠色

31、加工工藝技術51綠色加工技術主要從選材、消費加工方法、加工設備三個方面來實現(xiàn)，綠色加工的關鍵技術如圖3-26所示。綠色加工的關鍵技術 圖3-26 綠色加工的關鍵技術52刀具技術 ；干式加工對刀具資料要求很高，刀具的幾何參數和構造設計要滿足干切削對斷屑和排屑的要求。加工韌性資料時尤其要處理好斷屑問題。 機床技術；機床應配置循環(huán)冷卻系統(tǒng)，帶走切削熱量，并在構造上有良好的隔熱措施。實驗闡明，干式切削理想的條件應該是在高速切削條件下進展，這樣可以減少傳到工件刀具和機床上的熱量。干切削時產生的切屑是枯燥的，這樣可以盡能夠的將干切削機床設計成立軸和傾斜式床身。任務臺上的傾斜蓋板用絕熱資料制成，在機床上配置

32、過濾系統(tǒng)排出灰塵，對機床主要部位進展隔離。輔助設備技術 ；輔助設備包括夾具、量具等，其綠色技術主要表達在選用時盡量滿足低本錢、低能耗、少污染、可回收原那么。53 在不運用切削液的干切削條件下，切削液在加工中的冷卻、光滑、沖洗、防銹等作用將不復存在。如何在沒有切削液的條件下發(fā)明與濕切削一樣或近似的切削條件，這就要求人們去研討干式切削機理，從刀具技術、機床構造、工件資料和工藝過程等各方面采取一系列的措施。干式切削與磨削 干切削技術 在切削(含磨削)加工過程中，不運用冷卻光滑液或運用少量的冷卻光滑MQL(小于50 ml加工小時)，且加工質量和加工時間與濕式切削相當或更好的切削技術稱為干式切削。只需當

33、一切工序都實現(xiàn)干式切削后，才稱為適用化的干式切削，在適用化干式切削條件下，工件是枯燥的。54干切削刀具 干式切削刀具必需滿足以下條件：刀具資料應具有極高的紅硬性和熱韌性，而且還必需有良好的耐磨性、耐熱沖擊和抗粘接性；切屑與刀具之間的摩擦系數應盡能夠?。坏毒叩牟坌蛻ＷC排屑流暢、易于散熱等。 采用新型刀具資料 ；主要有：超細硬質合金、陶瓷、立方氮化硼和聚晶金剛石等超硬度資料。采用刀具涂層技術；涂層刀具分兩大類：一類是“硬涂層刀具，如TiN、TIC和Al203等涂層刀具。這類刀具外表硬度高，耐磨性好。另一類是“軟涂層刀具，如：MoS2、WS等涂層刀具。這類涂層刀具也稱為“自光滑刀具，它與工件資料的

34、摩擦系數很低，只需0.01mm左右，能有效減少切削力和降低切削溫度。刀具幾何外形設計； 應使刀具有較大的前角和刃傾角，配以適宜的負倒棱或前刀面加強單元。55干切削機床 最好采用立式規(guī)劃，至少床身應是傾斜的。理想的加工規(guī)劃是工件在上、刀具在下，并在一些滑動導軌副上方設置可伸縮角形蓋板，任務臺上的傾斜蓋板可用絕熱資料制成，并盡能夠依托重力排屑。干切削時易出現(xiàn)金屬懸浮顆粒，故機床應配置真空吸塵安裝并對機床的關鍵部位進展密封。干切削機床的根底大件要采用熱對稱構造并盡量由熱膨脹系數小的資料制成，必要時還應進一步采取熱平衡和熱補償等措施干切削加工工藝 干切削通常是在大氣氣氛中進展，但在特殊氣體氣氛中如氮氣

35、、冷風或采用干式靜電冷卻技術而不運用切削液進展的切削也獲得了良好的效果。56在氮氣氣氛中進展干切削吹氮加工。日本企業(yè)界曾作過吹氮加工和其它方式端銑碳鋼的對比實驗，發(fā)現(xiàn)吹氮加工的刀具磨損，特別是后刀面磨損比吹空氣干切削時低得多。 干式靜電冷卻技術。其根本原理是經過電離器將緊縮空氣離子化、臭氧化所耗費的功率不超越25W，然后經由噴嘴送至切削區(qū)，在切削點周圍構成特殊氣體氣氛。俄羅斯羅士技術公司曾對此作大量實驗，發(fā)如今多數情況下，采用干式靜電冷卻技術的刀具壽命與濕切削時相當。冷風干切削。其任務原理是：讓低溫冷風射流機生成的枯燥低溫冷風-30-50，有時也混入極微量的植物油放射到切削點，對刀具的前、后刀

36、面實施冷卻、光滑和排屑以降低切削溫度，同時引發(fā)被加工資料的低溫脆性，使切削過程較為容易，并相應改善刀具磨損情況。57高速干切削技術 它是在高速切削技術的根底上，結合干切削技術或微量切削液的準干切削技術，將高速切削與干切削技術有機地交融，結合兩者的優(yōu)點，并對它們的缺乏進展了有效補償的一項新興先進制造技術。切削技術、刀具資料和刀具設計技術的開展，使高速干切削的實施成為能夠。 干式切削加工的運用汽車后橋的螺旋錐齒輪，在6軸5聯(lián)動的CNC銑齒機上，采用干式銑齒，從毛坯一次成形錐齒輪，不僅效率高，而且加工出的螺旋錐齒輪工件溫度卻很低，熱量被切屑帶走。CBN刀具比陶瓷刀具更適宜鑄鐵資料的高速切削。加工中心

37、在鋼件上干式鉆孔，處理排屑與斷鉆頭等問題的措施有：加大排屑槽，加大鉆頭的背錐以增大容屑空間，采用TiN涂層刀具可鉆65 mm的孔。又如對淬硬鋼孔的精加工，可采用單刃鉸刀進展鉸削以取代傳統(tǒng)的磨削與珩磨。加拿大McMaster大學采用立銑刀以v=10002000 m/min、f=0.2 mm/z干銑高溫合金Inconel718時，可獲得Ra=0.7m的外表粗糙度。58干式磨削的優(yōu)點：構成的磨屑易回收處置，且可節(jié)省涉及到磨削液保管、回收處置等方面的的配備及費用，還不會呵斥環(huán)境污染。但詳細實現(xiàn)起來比較困難。關鍵問題是如何降低磨削熱的產生或使產生的磨削熱很快地分發(fā)出去。為此可采取以下措施： 選擇導熱性好

38、或能接受較高磨削溫度的砂輪；減少同時參與磨削的磨粒數量，以降低磨削熱的產生，如采用圖3- 所示的點式磨削。點式磨削是一種方式的干式磨削，由德國容克公司首先開展起來的一種超硬磨料高效磨削新工藝，目前在我國汽車工業(yè)中已得到運用。點磨削是利用超高線速度120250m/s的單層CBN薄砂輪寬度僅幾毫米來實現(xiàn)的。 干磨削技術59快速點磨外圓磨床多工序復合磨削60減少砂輪圓周速度vs與工件圓周速度vw間的比值，這樣可使磨削熱源快速地在工件外表挪動，熱量不易進入工件內部； 提高砂輪的圓周速度，以減少砂輪與工件的接觸時間；采用強冷風磨削。這是日本最近開發(fā)勝利的一項新技術。實施強冷風磨削時最好采用CBN砂輪，這是由于CBN磨粒的導熱率是傳統(tǒng)砂輪磨粒Al2O3、SiC及鋼鐵資料的15倍。假設用傳統(tǒng)砂輪磨削，加工點上產生的熱量不易從工件上散出，工件的溫度會上升到1000左右；假設用CBN砂輪磨削，加工點上產生的熱量可經導熱率大的CBN磨粒傳送出去，工件溫度約有300左右。這時再對磨削點實行強冷風吹冷，可得到良好的效果。 強冷風磨削也為被加工資料的再生利用開辟了道路，設置在磨削點下方的真空泵吸走磨削產生