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现代机械制造的工艺资源探微范文

时间:2022-12-03 10:21:09

现代机械制造的工艺资源探微

1.特种加工的分类

特种加工没有统一的分类方法,在分类标准上面,特种加工是按照其所利用能量形式来进行分类的,按其主要加工作用能量形式、作用机理分类如下:

(1)电能、热能的熔化、气化:对导电材料①电火花成型、穿孔;②电火花线切割;对任何材料③电子束打孔、焊接、刻蚀;④离子束蚀刻、镀覆、注入;⑤等离子弧切割、喷涂。(2)电化学能:对任何导电材料①金属离子阳极溶解的电解成型、刻字、抛光;②金属离子阳极溶解、磨削的电解研磨、绗磨;③金属离子阴极沉淀电铸精密细微复制和涂镀的刷镀、电镀。

(3)化学能:腐蚀金属材料①化学铣削的减厚、薄件成型;②化学抛光;③光化学腐蚀的光刻线。

(4)声能、机械能的磨料高频撞击:对任何脆性材料,超声波切割、打孔、焊接。

(5)光能、热能:对任何材料的熔化、气化①激光切割、打孔、焊接;②激光打标记;对任何材料的熔化、相变,激光表面热处理及表面改性。

(6)动能:冲击(剥离)水射流切割各种薄软材料。

(7)磁能:对导磁材料电磁成形。

(8)复合能:增材加工①光聚合的光敏树脂液相固化快速成形;②选着性粉末烧结快速成型;③分层黏结的薄片分层叠加快速成型;④热熔堆积的熔丝堆积快速成型;对金属材料①液电效应的液中放电成型;②火药爆炸冲击成型、焊接、硬化。在实际工作中,比较常用的特种加工方法包括电火花加工、电解加工、激光加工、电子束加工、激光加工、超声波加工等等。

2.特种加工的特点

特种加工的特点:直接利用电能、光能、声能或者是几种能量复合形式去除金属材料;一般不受加工材料物理性能制约;能够获得较高的表面光洁度;加工没有机械力;加工中可以实现能量的组合和转换,能方便的实现自动化操作和控制;主要适应三维复杂表面、细微表面、窄缝、微小孔等零件的加工。

3.特种加工的方法

特种加工主要方法如下:(1)电火花加工:属较成熟的工艺,是制造模具的主要方法,能够对切削加工难和复杂工件进行加工。主要用于难切削材料,如硬质合金和淬火钢。(2)电解加工:是通过电化学阳极溶解作用来腐蚀金属,在加工中无机械力,工件不会变形和出现残余应力。主要用于加工易变形零件或薄壁件。(3)激光加工:是运用能量密度很高的激光束照射到工件加工面,使工件发生融化或蒸发,使工件材料熔合,对工件进行焊接。激光加工的功率密度高,能够对金属材料和非金属材料加工。激光加工属无接触的加工,不用刀具,不产生机械变形和工具损耗。

4.特种加工的运用

特种加工在机械加工中有着较为广泛的运用。

4.1电气特种加工是利用电化学原理对工件进行成型加工,称电化学加工或电解加工。比如:电化学抛光、电解磨削、电解液冲刷加工等。在实际加工中主要适用范围,如,车削、磨削、成型、抛光、型面、型孔等。

4.2机械特种加工与传统的切削加工明显不同,是直接用机械能或是间接运用声能、热能、电化学能等进行加工。加工方法多样,可分为超声波加工、磨料喷射加工、热辅助加工、低应力加工等。在实际加工中主要适用范围,包括穿孔、切割、拉削、磨削、研磨等。

4.3化学特种加工是使用化学溶液酸、碱、等对金属化学反应,使金属腐蚀溶解,改变工件的尺寸和形状。它主要分为化学、光化学、热化学加工等等。在实际加工中主要适用范围,包括化学铣切加工、照相制版加工、光刻加工、刻蚀加工等。

4.4热特种加工是运用电火花放电、激光束、电子束、等离子束产生热量来熔蚀,来进行加工。加工方法多样。

5.特种加工变革了机械制造工艺

5.1特种加工延展了可加工材料特种加工可加工的材料范围,从普通材料到超硬材料和特殊材料,材料的可加工性不再与材料的硬度、强度、韧性、脆性等有关系。传统上难加工的硬质合金、淬火钢、金刚石、石英、玻璃、陶瓷等材料,可用激光、电火花、电解、超声波等特种加工来加工。相对电火花、线切割来说,淬火钢比未淬火钢更易加工。

5.2特种加工颠覆了传统的结构工艺性的评价传统的加工认为方孔、窄缝、小孔、深孔、弯孔等结构工艺性差,甚至被列为结构设计禁区,特种加工使难事变成了易事,因为,对于电火花穿孔、电火花线切割工艺来说,加工方孔和加工圆孔的难易程度是一样的。

5.3特种加工弥补了传统的热处理工艺路线过去淬火热处理工序,只能安排在磨削之前的工艺准则,随着特种加工的出现,已成为过去。特种加工不受工件硬度的影响,为了避免淬火热处理的应力变形,可先淬火后加工。过去认为难以修复的废品,也可用特种加工方法来完成。

5.4特种加工完善了试制新产品的设计模式传统试制新产品,刀具、量具、模具、夹具、工装设计制造先行。例如:加工直齿轮需要准备滚刀或成形铣刀;加工花键孔需要准备花键孔拉刀;钣金异型孔需要准备冲模;复杂零件的试制需要准备刀具工装。如今用数控电火花线切割,可直接做花键孔、直齿轮、钣金异型孔,甚至复杂的曲面零件;增材加工法,能够快速完成试制复杂零件。由此可见,特种加工提高了试制产品速度,节约了试制新产品费用,改变了试制新产品的设计模式。

5.5特种加工承担了微细纳米加工目前,制造技术逐渐转向亚微米、纳米级,而电火花、电化学、电子束、激光等特种加工技术,是快速发展的微细和纳米加工。

6.结束语

总之,与传统加工工艺相比,特种加工的特点和优势十分明显,在机械加工中的作用越来越重要。我国特种加工机床的总拥自有量已居世界前列。特种加工是发展的、日新月异的,随着我国机械制造业向高技术化迈进,特种加工的应用越来越广泛,今后在机械生产中,我们需要进一步加强对特种加工的研究、开发和推广,使其在机械加工中得到更好的利用,发挥更大的作用。

作者:付志豪单位:湖北襄橡化工股份有限公司

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