特種加工簡介

老鷹

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摘要  進(jìn)入二十世紀(jì)以來，制造技術(shù)，特別是先進(jìn)制造技術(shù)不斷發(fā)展，作為先進(jìn)制造技術(shù)中的重要的一部分，特種加工對制造業(yè)的作用日益重要。本文概要描述了什么是特種加工，特種加工的種類、特點(diǎn)、現(xiàn)存問題及發(fā)展趨勢。

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關(guān)鍵詞 特種加工 先進(jìn)制造技術(shù)

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       進(jìn)入二十世紀(jì)以來，制造技術(shù)，特別是先進(jìn)制造技術(shù)不斷發(fā)展，作為先進(jìn)制造技術(shù)中的重要的一部分，特種加工對制造業(yè)的作用日益重要。他解決了傳統(tǒng)加工方法所遇到的問題，有著自己獨(dú)特的特點(diǎn)，已經(jīng)成為現(xiàn)代工業(yè)不可缺少的重要加工方法和手段。

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一  什么是特種加工

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特種加工是20世紀(jì)40年代發(fā)展起來的，由于材料科學(xué)、高新技術(shù)的發(fā)展和激烈的市場競爭、發(fā)展尖端國防及科學(xué)研究的急需，不僅新產(chǎn)品更新?lián)Q代日益加快，而且產(chǎn)品要求具有很高的強(qiáng)度重量比和性能價(jià)格比，并正朝著高速度、高精度、高可靠性、耐腐蝕、高溫高壓、大功率、尺寸大小兩極分化的方向發(fā)展。為此，各種新材料、新結(jié)構(gòu)、形狀復(fù)雜的精密機(jī)械零件大量涌現(xiàn)，對機(jī)械制造業(yè)提出了一系列迫切需要解決的新問題。例如，各種難切削材料的加工；各種結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜、尺寸或微小或特大、精密零件的加工；薄壁、彈性元件等剛度、特殊零件的加工等。對此，采用傳統(tǒng)加工方法十分困難，甚至無法加工。于是，人們一方面通過研究高效加工的刀具和刀具材料、自動(dòng)優(yōu)化切削參數(shù)、提高刀具可靠性和在線刀具監(jiān)控系統(tǒng)、開發(fā)新型切削液、研制新型自動(dòng)機(jī)床等途徑，進(jìn)一步改善切削狀態(tài)，提高切削加工水平，并解決了一些問題；另一方面，則沖破傳統(tǒng)加工方法的束縛，不斷地探索、尋求新的加工方法，于是一種本質(zhì)上區(qū)別于傳統(tǒng)加工的特種加工便應(yīng)運(yùn)而生，并不斷獲得發(fā)展。后來，由于新穎制造技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，人們就從廣義上來定義特種加工，即將電、磁、聲、光、化學(xué)等能量或其組合施加在工件的被加工部位上，從而實(shí)現(xiàn)材料被去除、變形、改變性能或被鍍覆等的非傳統(tǒng)加工方法統(tǒng)稱為特種加工。

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二  特種加工的特點(diǎn)

       1.不用機(jī)械能，與加工對象的機(jī)械性能無關(guān)，有些加工方法，如激光加工、電火花加工、等離子弧加工、電化學(xué)加工等，是利用熱能、化學(xué)能、電化學(xué)能等，這些加工方法與工件的硬度強(qiáng)度等機(jī)械性能無關(guān)，故可加工各種硬、軟、脆、熱敏、耐腐蝕、高熔點(diǎn)、高強(qiáng)度、特殊性能的金屬和非金屬材料。

       2.非接觸加工，不一定需要工具，有的雖使用工具，但與工件不接觸，因此，工件不承受大的作用力，工具硬度可低于工件硬度，故使剛性極低元件及彈性元件得以加工。

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       3.微細(xì)加工，工件表面質(zhì)量高，有些特種加工，如超聲、電化學(xué)、水噴射、磨料流等，加工余量都是微細(xì)進(jìn)行，故不僅可加工尺寸微小的孔或狹縫，還能獲得高精度、極低粗糙度的加工表面。

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       4.不存在加工中的機(jī)械應(yīng)變或大面積的熱應(yīng)變，可獲得較低的表面粗糙度，其熱應(yīng)力、殘余應(yīng)力、冷作硬化等均比較小，尺寸穩(wěn)定性好。

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       5.兩種或兩種以上的不同類型的能量可相互組合形成新的復(fù)合加工，其綜合加工效果明顯，且便于推廣使用。

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       6.特種加工對簡化加工工藝、變革新產(chǎn)品的設(shè)計(jì)及零件結(jié)構(gòu)工藝性等產(chǎn)生積極的影響。

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三  特種加工的分類

       與其他先進(jìn)制造技術(shù)一樣，特種加工正在研究、開發(fā)推廣和應(yīng)用之中，具有很好的發(fā)展?jié)摿蛻?yīng)用前景。依據(jù)加工能量的來源及作用形式列舉各種常用的特種加工方法。

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加工方法		主要能量形式	: i& E4 H* q3 R- L' e6 h9 f* z. o: ~ 作用形式
電火花加工	電火花成形加工	電、熱能	熔化、氣化
	電火花線切割加工	電、熱能	熔化、氣化
電化學(xué)加工　 3 y r% c: Q9 G. l& _. U	4 M: U4 o8 [. W 電解加工	' Y7 j. G4 [6 \+ k1 s4 X% b- S. F8 E: j 電化學(xué)能	! \5 _1 u, j0 _ 離子轉(zhuǎn)移
	" E. r1 K" |& @: l+ g 電鑄加工	電化學(xué)能	離子轉(zhuǎn)移
	* z4 j% [8 q6 Q* u2 [1 n& |- { 涂鍍加工	$ e3 K, h; q! K$ Y2 B, v 電化學(xué)能	離子轉(zhuǎn)移
" t5 J% ?, Z: I 高能束加工 1 h$ b; P6 k' o, R. T 　 ! _ ^7 C& ]2 B' p6 h* B$ `	激光束加工	光、熱能	! F6 i1 { F9 t/ L. r; X2 O! F 熔化、氣化
	電子束加工	電、熱能	熔化、氣化
	8 B1 I0 S9 z" S8 n- w( c 離子束加工	4 F! W( _% _+ ]& g3 f 電、機(jī)械能	切蝕
	8 D- y" {- F7 s: d1 \. P2 c 等離子弧加工	電、熱能	熔化、氣化
$ D! z! E( }: b9 O% B 物料切蝕加工　 9 I7 E- R$ @* D! Z/ A	超聲加工	% j8 c( o2 p2 b% i% _8 Y" l 聲、機(jī)械能	切蝕
	9 m- W5 L4 {. {* W: x 磨料流加工	3 `! J. c* h5 |. B8 @- N: { p 機(jī)械能	切蝕
	+ E! t( y( z( L1 k 液體噴射加工	機(jī)械能	切蝕
化學(xué)加工　 $ t% P: t2 N, E. L/ ? R$ { 　 　 9 P8 I4 m" F7 |( O. w) i	化學(xué)銑切加工	7 b7 q2 N0 x }+ i" R! T/ O: I 化學(xué)能	腐蝕
	照相制版加工	化學(xué)、光能	腐蝕
	光刻加工	, z/ i/ e2 F5 }3 ^5 V | 光、化學(xué)能	+ @: C4 U" D1 V F. y) t5 F 光化學(xué)、腐蝕
	光電成形電鍍	光、化學(xué)能	9 w9 p7 a/ j' q& w4 T. {5 d 光化學(xué)、腐蝕
	( x+ q2 |/ p" w! e 刻蝕加工	& M8 u- a4 O$ K+ W+ e( ~9 @- ~+ ] 化學(xué)能	* @; R5 ?8 M% M7 Z9 ` 腐蝕
	粘接	化學(xué)能	+ j8 ?* W3 r& t$ J: s2 K 化學(xué)鍵
	% l N L5 E7 T9 v 爆炸加工	: J. W/ N2 g7 S9 v# I# `. G0 r 化學(xué)能、機(jī)械能	爆炸
, Z' P: q- t# \% ~ 成形加工	7 H; h6 y/ F6 C5 _" {. J1 [ 粉末冶金	- X0 y' p* ]/ f' p 熱能、機(jī)械能	' z& r6 `9 c+ |$ B 熱壓成形
	2 U% i% g; ~% [ 超塑成形	4 p0 t7 z8 Z q2 o9 o* b) c 機(jī)械能	! |4 |% `0 G# k. n 超塑性
	, L) v; v' C) j) s3 P" l5 M7 i 快速成形	熱能、機(jī)械能	1 }6 G3 U' n- L1 _% n5 { i, O. F 熱熔化成形
復(fù)合加工　 　 　 ' a2 ~9 _4 U. b: J) V	0 |& _5 ^% {! D: n 電化學(xué)電弧加工	電化學(xué)能	熔化、氣化腐蝕
	& X* q o5 @' E, Q' W* ? 電解電火花機(jī)械磨削	9 ] ?5 m# \- d$ U, B, X 電、熱能	; ^. L9 K, r6 X 離子轉(zhuǎn)移、熔化、切削
	電化學(xué)腐蝕加工	電化學(xué)能、熱能	: v0 d: B/ G) I* P* P$ x" r 熔化、氣化腐蝕
	超聲放電加工	+ O5 G0 s5 A+ r, m# o4 x# ] 聲、熱、電能	/ k% K5 a; I6 n* M$ ~: j 熔化、切蝕
	, ^, U. f1 o3 F: c- Y3 X 復(fù)合電解加工	: s! T# |& F- j# r* ^ 電化學(xué)、機(jī)械能	5 h$ _! a0 p g2 ?# N' l 切蝕
	; Y' y. }* R3 d7 W3 L! u# d5 a8 @ 復(fù)合切削加工	0 H! ^: U0 N! e5 j, G8 l 機(jī)械、聲、磁能	切削

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       電火花加工是通過工件和工具電極間的放電而有控制地去除工件材料，以及使材料變形、改變性能或被鍍覆的特種加工。其中成形加工適用于各種孔、槽模具，還可刻字、表面強(qiáng)化、涂覆等；切割加工適用于各種沖模、粉末冶金模及工件，各種樣板、磁鋼及硅鋼片的沖片，鉬、鎢、半導(dǎo)體或貴重金屬。

       電化學(xué)加工是通過電化學(xué)反應(yīng)去除工件材料或在其上鍍覆金屬材料等的特種加工。其中電解加工適用于深孔、型孔、型腔、型面、倒角去毛刺、拋光等。電鑄加工適用于形狀復(fù)雜、精度高的空心零件，如波導(dǎo)管；注塑用的模具、薄壁零件；復(fù)制精密的表面輪廓；表面粗糙度樣板、反光鏡、表盤等零件。涂覆加工可針對表面磨損、劃傷、銹蝕的零件進(jìn)行涂覆以恢復(fù)尺寸；對尺寸超差產(chǎn)品進(jìn)行涂覆補(bǔ)救。對大型、復(fù)雜、小批工件表面的局部鍍防腐層、耐腐層，以改善表面性能。

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       高能束加工是利用能量密度很高的激光束、電子束或離子束等去除工件材料的特種加工方法的總稱。其中激光束加工主要應(yīng)用有打孔、切割、焊接、金屬表面的激光強(qiáng)化、微調(diào)和存儲等。電子束加工有熱型和非熱型兩種，熱型加工是利用電子束將材料的局部加熱至熔化或氣化點(diǎn)進(jìn)行加工的，適合打孔、切割槽縫、焊接及其他深結(jié)構(gòu)的微細(xì)加工；非熱型加工是利用電子束的化學(xué)效應(yīng)進(jìn)行刻蝕、大面積薄層等微細(xì)加工等。離子束加工主要應(yīng)用于微細(xì)加工、濺射加工和注入加工。等離子弧加工適用于各種金屬材料的切割、焊接、熱處理，還可制造高純度氧化鋁、氧化硅和工件表面強(qiáng)化，還可進(jìn)行等離子弧堆焊及噴涂。

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       超聲加工是利用超聲振動(dòng)的工具在有磨料的液體介質(zhì)中或干磨料中，產(chǎn)生磨料的沖擊、拋光、液壓沖擊及由此產(chǎn)生的氣蝕作用來去除材料，以及超聲振動(dòng)使工件相互結(jié)合的加工方法。其適用于成形加工、切割加工、焊接加工和超聲清洗。

       液體噴射加工是利用水或水中加添加劑的液體，經(jīng)水泵及增壓器產(chǎn)生高速液體束流，噴射到工件表面，從而達(dá)到去除材料的目的。可加工薄、軟的金屬及非金屬材料，去除腔體零件內(nèi)部毛刺、使金屬表面產(chǎn)生塑性變形。磨料噴射加工適用于去毛刺加工、表面清理、切割加工、雕刻、落料及打孔等。

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       化學(xué)加工使利用化學(xué)溶液與金屬產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，使金屬腐蝕溶解，改變工件形狀、尺寸的加工方法。用于去除材料表層，以減重；有選擇地加工較淺或較深的空腔及凹槽；對板材、片材、成形零件及擠壓成形零件進(jìn)行錐孔加工。

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       復(fù)合加工是指同時(shí)在加工部位上組合兩種或兩種以上的不同類型能量去除工件材料的特種加工。

 

四  特種加工存在的問題

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       雖然特種加工已解決了傳統(tǒng)切削加工難以加工的許多問題，在提高產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益上顯示出很大的優(yōu)越性，但目前它還存在不少優(yōu)待解決的問題。

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       1.不少特種加工的機(jī)理（如超聲、激光等加工）還不十分清楚，其工藝參數(shù)選擇、加工過程的穩(wěn)定性均需進(jìn)一步提高。

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       2.有些特種加工（如電化學(xué)加工）加工過程中的廢渣、廢氣若排房不當(dāng)，會(huì)產(chǎn)生環(huán)境污染，影響工人健康。

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       3.有些特種加工（如快速成形、等離子弧加工等）的加工精度及生產(chǎn)率有待提高。

       4.有些特種加工（如激光加工）所需設(shè)備投資大、使用維修費(fèi)高，亦有待進(jìn)一步解決。

 

五  特種加工的發(fā)展趨勢

       1.按照系統(tǒng)工程的觀點(diǎn)，加大對待特種加工的基本原理、加工機(jī)理、工藝規(guī)律、加工穩(wěn)定性等深入研究的力度。同時(shí)，充分融合以現(xiàn)代電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)和精密制造技術(shù)為基礎(chǔ)的高新技術(shù)，使加工設(shè)備向自動(dòng)化、柔性化方向發(fā)展。

2.從實(shí)際出發(fā)，大力開發(fā)特種加工領(lǐng)域中的新方法，包括微細(xì)加工和復(fù)合加工，尤其是質(zhì)量高、效率高、經(jīng)濟(jì)型的復(fù)合加工，并與適宜的制造模式相匹配，以充分發(fā)揮其特點(diǎn)。

3.污染問題是影響和限制有些特種加工應(yīng)用、發(fā)展的嚴(yán)重障礙，必須化大力氣利用廢氣、費(fèi)液、廢渣，向“綠色”加工的方向發(fā)展。

可以預(yù)見，隨著科學(xué)技術(shù)和現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，特種加工必將不斷完善和迅速發(fā)展，反過來又必將推動(dòng)科學(xué)技術(shù)和現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，并發(fā)揮愈來愈重要的作用。

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heshq

長見識!謝謝

szsszs

很有用!!

syw開門造車

樓主網(wǎng)友好！
增補(bǔ)一項(xiàng)最重要的快速成型加工工藝：
3 M, B; K0 |3 ^8 k//*****************************************
快速成型(Rapid Prototyping)技術(shù)從零件的CAD幾何模型出發(fā)，通過軟件分層離散和數(shù)控成型系統(tǒng)，用激光束或其他方法將材料堆積而形成實(shí)體零件。由于它把復(fù)雜的三維制造轉(zhuǎn)化為一系列二維制造的疊加，因而可以在不用模具和工具的條件下生成幾乎任意復(fù)雜的零部件，極大地縮短了新產(chǎn)品的開發(fā)周期、降低了開模風(fēng)險(xiǎn)、減少了開發(fā)費(fèi)用。是新產(chǎn)品研發(fā)、試制階段的最佳選擇。可廣泛應(yīng)用于家電、汽車、摩托車、玩具、通訊、航空航天、工業(yè)制造、建筑、儀表、電子、制鞋、醫(yī)學(xué)、軍工等行業(yè)。
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具體工藝是：
- a9 ?% m6 C) a  v$ L9 d$ \$ J    在樹脂液槽中盛滿液態(tài)光敏樹脂，它在紫外激光束的照射下會(huì)快速固化。成型過程開始時(shí)，可升降的工作臺處于液面下一個(gè)截面層厚的高度，聚焦后的激光束，在計(jì)算機(jī)的控制下，按照截面輪廓的要求，沿液面進(jìn)行掃描，使被掃描區(qū)域的樹脂固化，從而得到該截面輪廓的塑料薄片。然后，工作臺下降一層薄片的高度，以固化的塑料薄片就被一層新的液態(tài)樹脂所覆蓋，以便進(jìn)行第二層激光掃描固化，新固化的一層牢固的粘結(jié)在前一層上，如此重復(fù)不已，直到整個(gè)產(chǎn)品成型完畢。最后升降臺升出液體樹脂表面，即可取出工件，進(jìn)行清洗和表面光潔處理。
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syw

qinshiyun

恩，又學(xué)習(xí)到了，謝謝，呵呵

王樹大

很不錯(cuò)的概括，一覽眾山曉呀

june0718

學(xué)習(xí)了!謝謝

myy217575

多謝樓主分享！

xinhaishijie

了解了解！

wangyou

系統(tǒng)!有不全面的地方大家補(bǔ)!