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特种加工

发布者: [发表时间]:2015-10-16 [来源]: [浏览次数]:

1.特种加工产生背景

随着科技与生产的发展,许多现代工业产品都要求具有高强度、高速度、耐高温、耐低温、耐高压等技术性能,为适应上述各种要求,需要采用一些新材料、新结构,从而对机械加工提出了许多新要求,如高强度合金钢、耐热钢、铝合金、硬质合金等难加工材料的加工;陶瓷、玻璃、人造金刚石、硅片等非金属材料的加工;高精度,表面粗糙度极小的表面加工;复杂型面、薄壁、小孔、窄缝等特殊工件的加工等。此类加工如采用传统的切削加工往往很难解决,不仅效率低、成本高,而且很难达到零件的精度和表面粗糙度要求,有些甚至无法加工。特种加工工艺正是在这种新形势下迅速发展起来的。

2.特种加工的特点

特种加工工艺是直接利用各种能量,如电能、光能、化学能、电化学能、声能、热能及机械能等进行加工的方法。相对于传统的常规加工方法,它又称为非传统加工工艺,它与传统的机械加工方法比较,具有以下特点:

1)“以柔克刚”,特种加工的工具与被加工零件基本不接触,加工时不受工件的强度和硬度的制约,故可加工超硬脆材料和精密微细零件,甚至工具材料的硬度可低于工件材料的硬度。

2)加工时主要用电、化学、电化学、声、光、热等能量去除多余材料,而不是主要靠机械能量切除多余材料。

3)加工机理不同于一般金属切削加工,不产生宏观切屑,不产生强烈的弹、塑性变形,故可获得很低的表面粗糙度,其残余应力、冷作硬化、热影响度等也远比一般金属切削加工小。

4)加工能量易于控制和转换,故加工范围广,适应性强。

由于特种加工方法具有其它加工方法无可比拟的优点,并已成为机械制造科学中一个新的重要领域,在现代加工技术中,占有越来越重要的地位。

3.特种加工的分类

特种加工一般按照所利用的能量形式来分类:

电、热能——电火花加工、电子束加工、等离子弧加工;

电、机械能——离子束加工;

电、化学能——电解加工、电解抛光;

电、化学、机械能——电解磨削、电解珩磨、阳极机械磨削;

光、热能——激光加工;

化学能——化学加工、化学抛光;

声、机械能——超声加工;

机械能——磨料喷射加工、磨料流加工、液体喷射加工。

值得注意的是将两种以上的不同能量和工作原理结合在一起,可以取长补短获得很好的效果,近年来这些新的复合加工方法正在不断出现。

4.各种特种加工方法的比较

表11-1、表11-2、表11-3就各种特种加工方法的工艺能力和经济性、适用的工件形状和材料进行了综合比较。

表11-1各种特种加工方法的工艺能力和经济性

加工方法

工艺能力

经济性

精度

(μm)

表面粗糙度(μm)

表面损伤层深(μm)

加工圆角半径(mm)

材料去除率

(mm3/min)

设备投资

工装

费用

工具

消耗

能量

消耗

电火花成形加工

电子束加工

等离子弧加工

激光加工

电解加工

电解磨削

化学加工

超声加工

磨料喷射加工

15

25

125

25

50

20

50

75

50

0.2~12.5

0.4~2.5

粗糙

0.4~12.5

0.1~2.5

0.02~0.08

0.4~2.5

0.2~0.5

0.5~1.2

125

250

500

125

5.0

5.0

50

25

2.5

0.025

2.5p

2.5p

0.025

0.125

0.025

0.10

800

1.6

75 000

0.1

1 500

1 500

15

300

0.8

很高

很高

很高

很低

很低

表11-2各种特种加工方法适用的工件形状

加工方法

通槽

型面

回转面

切割

精密小孔直径

一般孔长径比

精密

一般

<0.025

(mm)

>0.025

(mm)

<20

(mm)

>20

(mm)

电火花加工

等离子弧加工

激光加工

电解加工

化学加工

超声加工

磨料喷射加工

×

×

×

×

×

×

×

×

×

×

×

×

×

×

×

×

×

×

×

×

×

×

×

×

×

注:○—好,△—尚好,□—不好,×—不适用。

表11-3各种特种加工方法适用的材料

加工方法

铁合金

高合金钢

耐火材料

塑料

陶瓷

玻璃

电火花加工

电子束加工

等离子弧加工

激光加工

电解加工

化学加工

超声加工

磨料喷射加工

×

×

×

×

×

×

×

×

注:○一好,△一尚好,□一不好,×一不适用。