特種加工第一講

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何謂特種加工第2頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期日

特種加工是指除常規(guī)切削加工以外的新的加工方法，這種加工方法利用電、熱、聲、光、化學(xué)等能量或其各種組合作用在工件的被加工部位上，實(shí)現(xiàn)對(duì)材料的去除、變形、改變性能和鍍覆，從而達(dá)到加工目的。概念：第3頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期日水刀是一種用水切割材料的機(jī)器，它將普通的水經(jīng)過一個(gè)超高壓加壓器，將水加壓到4000bar(60000psi)，然后經(jīng)過一個(gè)細(xì)小的噴嘴（直徑為0.004英寸到0.036英寸）可產(chǎn)生一道每秒達(dá)915公尺（約三倍音速）的高速射流，俗稱水箭，在此種高速度下，純水可用來切割軟基質(zhì)材料，如果再將水箭中加入適量的砂料混流，可增強(qiáng)切割能力，加砂操作幾乎可以用來切割任何材質(zhì)。實(shí)現(xiàn)任意圖形的平面切割加工。水刀是一種21世紀(jì)新型切割方式，它集合了線切割、激光切割等傳統(tǒng)切割方式的優(yōu)勢(shì)，被評(píng)為21世紀(jì)綠色環(huán)?？萍籍a(chǎn)品。

第4頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期日第5頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期日第一章概論1.1特種加工的產(chǎn)生及發(fā)展1.2特種加工的分類1.3特種加工對(duì)材料可加工性的結(jié)構(gòu)工藝等的影響第6頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期日1）傳統(tǒng)的機(jī)械加工已有很久的歷史，它對(duì)人類的生產(chǎn)與物質(zhì)文明起了很大的作用。如蒸氣機(jī)主要部件的加工。

經(jīng)歷了150年，并沒有產(chǎn)生特種加工的要求及條件。思維還是傳統(tǒng)的用機(jī)械能量的切削力來去除多余的材料。1.特種加工的產(chǎn)生1.1特種加工的產(chǎn)生和發(fā)展第7頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期日2）隨著社會(huì)生產(chǎn)的需要和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，20世紀(jì)40年代（1943年），前蘇聯(lián)科學(xué)家拉扎連柯夫婦研究開關(guān)觸點(diǎn)遭受火花放電腐蝕損壞的現(xiàn)象和原因，發(fā)現(xiàn)電火花的瞬時(shí)高溫可使局部的金屬熔化、氣化而被腐蝕掉，開創(chuàng)和發(fā)明了電火花加工。首次擺脫了傳統(tǒng)的切削加工方法，獲得“以柔克剛”的效果。1.1特種加工的產(chǎn)生和發(fā)展第8頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期日（2）加工各種特殊復(fù)雜表面的加工問題如注射模、冷沖模、炮管的膛線等。1.1特種加工的產(chǎn)生和發(fā)展3）材料愈來愈難加工，零件結(jié)構(gòu)和形狀愈來愈復(fù)雜、對(duì)表面粗糙度和精度的要求愈來愈高，因而對(duì)機(jī)械制造部門提出了加工超硬材料、復(fù)雜表面和超精零件等一系列新的要求：（1）加工難以切削材料的加工問題如一些高硬度、高強(qiáng)度、高韌性、高脆性的金屬與非金屬材料的加工。第9頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期日要解決上述的問題

機(jī)械切削？？切削的本質(zhì)與特點(diǎn)：一是以硬克軟：用高強(qiáng)度、高硬度的材料作為刀具，加工比較軟的工件。1.1特種加工的產(chǎn)生和發(fā)展（3）解決各種超精、光整或具有特殊要求的零件加工問題二是靠強(qiáng)大的機(jī)械力和機(jī)械能，克服工件材料內(nèi)部的分子結(jié)合力，使工件材料變形和分離把被加工表面多余的材料切除掉。

第10頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期日1.1特種加工的產(chǎn)生和發(fā)展

(1)不是主要依靠機(jī)械能，而是主要用其他能量(如電、化學(xué)、光、聲、熱等)去除金屬材料。多數(shù)屬于“熔溶加工”的范疇。(2)加工過程中工具和工件之間不存在顯著的機(jī)械切削力。特種加工與常規(guī)切削加工的區(qū)別：就在這種條件之下，產(chǎn)生了特種加工，并由此很快得到了發(fā)展。第11頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期日1.1特種加工的產(chǎn)生和發(fā)展

(4)工具硬度可以低于被加工材料的硬度，故加工的難易與工件硬度無(wú)關(guān)。即能做到“以柔克剛”；

（5）主運(yùn)動(dòng)的速度一般都較低；理論上，某些方法可能成為“納米加工”的重要手段；（3）加工后的表面邊緣無(wú)毛刺殘留。微觀形貌“圓滑”；

第12頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期日1.1特種加工的產(chǎn)生和發(fā)展2.特種加工的發(fā)展我國(guó)的特種加工技術(shù)起步較早。20世紀(jì)50年代中期我國(guó)工廠已設(shè)計(jì)研制出電火花穿孔機(jī)床，60年代末上海電表廠張維良工程師在陽(yáng)極—機(jī)械切割的基礎(chǔ)上發(fā)明了我國(guó)獨(dú)創(chuàng)的快走絲線切割機(jī)床，上海復(fù)旦大學(xué)研制出電火花線切割數(shù)控系統(tǒng)。第13頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期日

1979年我國(guó)成立了全國(guó)性的電加工學(xué)會(huì)；1.1特種加工的產(chǎn)生和發(fā)展1981年我國(guó)高校間成立了特種加工教學(xué)研究會(huì)；

但是由于我國(guó)原有的工業(yè)基礎(chǔ)薄弱，特種加工設(shè)備和整體技術(shù)水平與國(guó)際先進(jìn)水平有不少差距，每年還需從國(guó)外進(jìn)口300臺(tái)以上高檔電加工機(jī)床。第14頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期日國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀1激光加工技術(shù)

現(xiàn)已擁有100kW的大功率CO2激光器，有的可配上光導(dǎo)纖維進(jìn)行多工位、遠(yuǎn)距離工作,已普遍采用CNC控制、多坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)，并裝有激光功率監(jiān)控、自動(dòng)聚焦、工業(yè)電視顯示等輔助系統(tǒng)。

激光制孔的最小孔徑已達(dá)0.002mm，

激光切割薄材切割速度可達(dá)15m/min，切縫一般在0.1～1mm之間,熱影響區(qū)只有切縫寬的10%～20%，最大切割厚度可達(dá)45mm，

1.1特種加工的產(chǎn)生和發(fā)展第15頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期日

國(guó)外定型生產(chǎn)的40kV～300kV的電子槍(以60kV、150kV為主)，已普遍采用CNC控制，多坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)，自動(dòng)化程度高。目前正在研究焊縫自動(dòng)跟蹤、填絲焊接、非真空焊接等，最大焊接熔深可達(dá)300mm，焊縫深寬比20：1。

2電子束加工技術(shù)

激光快速成型技術(shù)已從研究開發(fā)階段發(fā)展到實(shí)際應(yīng)用階段。

3離子束及等離子體加工技術(shù)

1.1特種加工的產(chǎn)生和發(fā)展第16頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期日重點(diǎn)開展熱障涂層及離子注入表面改性的新技術(shù)研究，同時(shí)，在已取得初步成果的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步開展等離子體焊接技術(shù)研究。

4電加工技術(shù)

1)用電解加工可加工出高精度金屬反射鏡面。

2)通用高檔電火花成型及線切割已能提供微米級(jí)加工精度，可加工3μm的微細(xì)軸和5μm的孔。精密脈沖電解技術(shù)已達(dá)10μm左右。電解與電火花復(fù)合加工，電解磨削、電火花磨削已用于生產(chǎn)。

1.1特種加工的產(chǎn)生和發(fā)展第17頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期日關(guān)鍵在于：提高高能束流的品質(zhì)；開展特種加工過程的自動(dòng)控制及計(jì)算機(jī)建模、仿真技術(shù)的研究；新材料加工特性研究；特種加工設(shè)備的研究等。

1.1特種加工的產(chǎn)生和發(fā)展第18頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期日

特種加工的分類還沒有明確的規(guī)定，一般按能量來源和作用形式以及加工原理可分為下列的形式。1.2特種加工的分類第19頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期日

盡管特種加工優(yōu)點(diǎn)突出，應(yīng)用日益廣泛，但是各種特種加工的能量來源、作用形式、工藝特點(diǎn)卻不盡相同，其加工特點(diǎn)與應(yīng)用范圍自然也不一樣，而且各自還都具有一定的1.2特種加工的分類第20頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期日局限性。為了更好地應(yīng)用和發(fā)揮各種特種加工的最佳功能及效果，必須依據(jù)工件材料、尺寸、形狀、精度、生產(chǎn)率、經(jīng)濟(jì)性等情況作具體分析，區(qū)別對(duì)待，合理選擇特種加工方法。1.2特種加工的分類第21頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期日

下表對(duì)幾種常見的特種加工方法進(jìn)行了綜合比較。1.2特種加工的分類第22頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期日1.2特種加工的分類第23頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期日1.3對(duì)機(jī)械制造工藝技術(shù)的影響1）提高了材料的可加工性；材料的可加工性不再與硬度、強(qiáng)度、韌性、脆性等成直接、正比關(guān)系2）改變了零件的工藝路線；改變了除磨削外其它的切削加工、成形加工等都必須安排在熱處理之后有習(xí)慣3）縮短了新產(chǎn)品的試制周期；取消了以往開發(fā)新產(chǎn)品而帶來的一系列制造相應(yīng)的刀、夾、量具等二類夾具的時(shí)間，還可以制造非標(biāo)準(zhǔn)的齒輪等第24頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期日5）需重新評(píng)估傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)工藝性。4）對(duì)產(chǎn)品和零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)產(chǎn)生較大影響；自然形成了圓角。加強(qiáng)了產(chǎn)品的強(qiáng)度。使產(chǎn)品零件可以更多地采用整體性結(jié)構(gòu)，增加了產(chǎn)品的使用壽命改變了設(shè)計(jì)人員的習(xí)慣思路，對(duì)一些過去認(rèn)為很“壞”的典型工藝如：方孔、小孔、彎孔，也能輕松設(shè)計(jì)第25頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期日本講小結(jié)1、特種加工的產(chǎn)生及發(fā)展；2、特種加工的分類；3、特種加工對(duì)材料可加工性的結(jié)構(gòu)工藝等的影響。第26頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期日作業(yè)：1、常規(guī)加工工藝和特種加工工藝之間有何關(guān)系？應(yīng)該如何正確處理常規(guī)加工工藝和特種加工工藝之間和關(guān)系？（P61-3）2、特種加工對(duì)機(jī)械制造工藝技術(shù)有何影響？3、從特種加工的發(fā)生和發(fā)展來舉例分析科學(xué)技術(shù)是有哪些事例是“物極必反”？有哪些事例是“壞事有時(shí)變?yōu)楹檬隆?？（P61-1）第27頁(yè)，共29頁(yè)，2023年，2月20日，星期日1、答：一般而言，常規(guī)工藝是在切削、磨前、研磨等技術(shù)進(jìn)步中形成和發(fā)展起來的行之有效的實(shí)用工藝。而且今后也始終是主流工藝。但是隨著難加工的新材料、復(fù)雜表面和特殊要求的零件越來越多，常規(guī)，傳統(tǒng)工藝必然會(huì)有所不適應(yīng)。所以，可以認(rèn)為特種加工工藝是常