特种加工报告_特种加工调查报告

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特种加工总结报告

院 系：机械与汽车工程学院 专 业：机械设计与制造 班 级： 学 号： 姓 名：

特种加工总结报告

摘要：特种加工技术是直接借助电能、热能等各种能量进行材料加工的重要工艺方法。现阶段，先进制造技术不断发展，作为先进制造技术中的重要的一部分，特种加工对制造业的作用日益突显。本文对什么是特种加工、特种加工的特点、种类以及发展趋势等作了描述。阐述了特种加工在现代社会发展过程中的重要地位，大力发展特种加工的必要性。

关键词：特种加工、特种加工技术、特点、应用、发展趋势 目录： 引言

1、电火花加工

1.1 电火花放电沉积的基本原理与特点 1.2 极性效应

1.3 电火花加工中电极损耗分析与解决措施 1.4 电火花加工的发展趋势

2、特种加工技术的特点或应用及发展前景 2.1特种加工技术的特点

2.2 特种加工引起的机械制造工艺技术变革 2.3特种加工技术的发展趋势 2.4总结

3、结束语

引言：

传统的机械加工技术对推动人类的进步和社会的发展起到了重大的作用。随着科学技术的迅速发展，新型工程材料不断涌现和被采用，工件的复杂程度以及加工精度的要求越来越高，对机械制造工艺技术提出了更高的要求。由于受刀具材料性能、结构、设备加工能力的限制，使用传统的切削加工方法很难完成对高强度、高韧性、高硬度、高脆性、耐高温和磁性等新材料，以及精密复杂、微细构件或难以处理的形状的加工。为了解决这些加工的难题，人们不断开发研究并成功采用“传统的切削加工以外的新的加工方法—— 特种加工方法”解决了很多工艺问题，在生产上发挥了很大的作用，引起了机械制造工艺技术领域的许多变革。特种加工是相对于传统的切削加工而言的，实质上是直接或复合利用电能、电化学能、化学能、光能、声能、热能、磁能、物质动能、甚至爆炸能等对工件进行加工的工艺方法的总称。正文

1.电火花加工

电火花加工的原理是基于工具和工件之间脉冲性火花放电时的电腐蚀现象来蚀除多余的金属，以达到对零件的尺寸形状及表面质量预定的加工要求。按工具电极和工件相对运动的方式和用途的不同，电火花加工工艺大致可分为电火花成形加工、电火花线切割、电火花磨削和镗磨、电火花同步共轭回转加工、电火花高速小孔加工、电火花放电沉积与刻字六大类。

1.1 电火花放电沉积的基本原理与特点

电火花放电沉积的原理是利用脉冲电路的充放电原理，采用导电材料(硬质合金、石墨、合金钢、铝和铜等)作为工具电极(阳极)，在空气或特殊的气体中使之与被强化的金属工件(阴极)之间产生火花放电。当工具电极与工件达到某个距离电场强度足以使介质电离击穿时两者之间就产生火花放电，使电极端部与工件表面微区发生熔化甚至气化，熔融金属在热作用，电磁力和机械力的作用下沉积在工件表面。电极与工件的放电间隙频繁发生变化，电极与工件间不断发生火花放电，从而实现放电沉积。1.2 极性效应

在电火花放电加工过程中，无论是正极还是负极，都会受到不同程度的电蚀。这种单纯由于正、负极性不同而彼此电蚀量不一样的现象叫做极性效应。因此，当采用窄脉冲、精加工时应选用正极性加工；当采用长脉冲、粗加工时，应采用负极性加工，此时可得到较高的蚀除速度和较低的电极损耗。从提高加工生产率和减小工具损耗的角度来看，极性效应愈显著愈好，故在电火花加工中必须充分利用。当用交变的脉冲电流加工时，单个脉冲的极性效应便相互抵消，增加了工具的损耗，因此，电火花加工一般采用单向脉冲电源。

1.3 电火花加工中电极损耗分析与解决措施

电火花在整个加工过程中要受到各种干扰因素的影响, 这些干扰因素直接或间接地影响着加工质量。在电火花加工过程中电极损耗分为绝对损耗和相对损耗。造成电极损耗的原因有：小面积精加工，加工件结构尺寸偏小，加工时间过长，电极装夹不当等因素。因此为了减少电极的损耗一般有以下方法：（1）有效排除电蚀物（2）电极材料和加工参数的合理选用（3）提高加工技能和安全操作意念等等。电火花加工电极损耗和变形是一个复杂的过程。为了降低电极损耗程度, 减少变形, 除了充分利用放电过程的极性效应和吸附效应外, 同时也要选用适宜的电极材料, 并且在实际的加工过程中要根据具体的加工对象实施一定的加工技巧和选择合适的加工参数 1.4 电火花加工的发展趋势

电火花线切割加工技术在相当长的时间里间都是采用精规准参数进行一次切割成型,其切割速度与加工表面质量之间存在着一定的矛盾。中国特有的高速走丝电火花线切割机长期存在的加工质量问题, 可以采用多次切割工艺来解决。现目前中速走丝电火花线切割机是一种价格较低, 加工精度、粗糙度、加工效率介于高速走丝与慢走丝的一种机床,具有很好的发展前景。特种加工的发展趋势

为进一步提高特种加工技术水平及扩大其应用范围, 当前特种加工技术的发展趋势主要包括以下几点:1)采用自动化技术。充分利用计算机技术对特种加工设备的控制系统、电源系统进行优化,使加工设备向自动化、柔性化方向发展, 这是当前特种加工技术的主要发展方向。2)趋向精密化研究。高新技术的发展促使高新技术产品向超精密化与小型化方向发展, 对产品零件的精度与表面粗糙度提出更严格的要求。为适应这一发展趋势, 特种加工的精密化研究已引起人们的高度重视, 3)开发新工艺方法及复合工艺。为适应产品的高技术性能要求与新型材料的加工要求, 需要不断开发新工艺方法, 包括微细加工和复合加工, 尤其是质量高、效率高、经济型的复合加工, 如工程陶瓷、复合材料以及聚晶金刚石等。

2、特种加工技术的特点或应用及发展前景 2.1特种加工技术的特点

2.1.1 加工范围上不受材料强度、硬度等限制。特种加工技术主要不依靠机械力和机械能去除材料，而是主要用其他能量（如电、化学、光、声、热等）去除金属和非金属材料，完成工件的加工。故可以加工各种超强硬材料、高脆性及热敏材料以及特殊的金属和非金属材料。

2.1.2 以柔克刚。特种加工不一定需要工具，有的虽使用工具，但与工件并不接触，加工过程中工具和工件间不存在明显的强大机械切削力，所以加工时不受工件的强度和硬度的制约，在加工超硬脆材料和精密微细零件、薄壁元件、弹性元件时，工具硬度可以低于被加工材料的硬度。

2.1.3 加工方法日新月异，向精密加工方向发展。当前已出现了精密特种加工，许多特种加工方法同时又是精密加工方法、微细加工方法，如电子束加工、离子束加工、激光束加工等就是精密特种加工；精密电火花加工的加工精密度可达微米级0.51μm，表面粗糙度可达镜面 Ra0.02μm。2.1.4 容易获得良好的表面质量。由于在加工过程中不产生宏观切屑，工件表面不会产生强烈的弹、塑性变形，故可以获得良好的表面粗糙度。残余应力、热应力、冷作硬化、热影响区及毛刺等表面缺陷均比机械切割表面小，尺寸稳定性好，不存在加工中的机械应变或大面积的热应变。

2.2 特种加工引起的机械制造工艺技术变革

2.2.1特种加工扩大了可加工材料的范围。特种加工方法使机制工艺可加工的材料范围从普通材料发展到超硬材料和特殊材料，使任何材料的加工均成为可能。材料的可加工性不再与硬度、强度、韧性、脆性等成直接正比或反比关系。传统上认为很难加工的金刚石、硬质合金、淬火钢、石英、玻璃、陶瓷等材料，可以用电火花、超声波、电解、激光等特种加工方法来加工。对电火花线切割而言，淬火钢比未淬火钢更易加工。2.2.2特种加工改变了传统的结构工艺性好与坏的“概念”。传统的加工方法 认为方孔、窄缝、小孔、深孔、弯孔等结构工艺性差，有些情况下被认为工艺性 很“坏 ”，甚至被列为结构设计禁区，特种加工使这一“坏”变成了可以，甚者可认为好，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。如：山形硅钢片冲模，过去由于不易制造往往采用拼镶结构，现在采用电火花线切割加工，既使是硬质合金模具也可做成整体结构；小深斜孔、排孔、群孔、小方孔筛网，薄壁、弹性、低刚度零件等，过去认为的加 工难题，采用特种加工方法后变得容易了。

2.2.3特种加工改变了传统的淬火工艺路线及零件不合格品的可修复性。特 种加工的出现，打破了淬火热处理工序必须安排在除磨削以外的其它切削成型加工之后传统工艺准则。由于特种加工不受工件硬度的限制，所以有时为了避免成型加工后淬火热处理引起的应力变形，可以先淬火而后加工。过去认为很多 不可修复的废品，现在都可用特种加工方法来修复。例如 ：过去淬火前忘了钻定位销孔、铣槽等工艺，淬火后只能报废，现在可以用电火花打孔、切槽进行补救；加工尺寸超差及工作中磨损了的轴和孔，均可用电刷镀修复。

2.2.4特种加工将改变新产品试制的传统模式。传统新产品的试制，往往是 刀具、模具、量具以及工装夹具设计制造先行。例如：加工花键孔需要设计制造 花键孔拉刀；加工各种标准和非标准直齿轮需要准备滚刀或设计加工成形铣刀；大量 钣金件 的异型孔 加工需 要冲模 ；复杂零件的试制所需要的刀具工装更多。现在采用数控电火花线切割，可直接加工花键孔、非标直齿轮、钣金异型孔，甚至可加工复杂的二次曲面零件；采用快速成型技术—— 增材加工法，可快速完成各种复杂零件的试制。可见，特种加工方法的采用不仅可加快产品试制速度，而且可以节约大量的新产品试制费用，必将改变新产品设计试制的模式。

2.2.5特种加工技术已成为微细加工、纳米加工的主要手段。目前，制造技术前沿逐渐转向细小精微，微米、亚微米以及纳米级制造成为制造业融入高 技术的切入点。而电子束、离子束、激光、电火花、电化学等电物理、电化学特种加工技术，正是近年来快速发展的微细和纳米加工的主要手段。例如：离子注入、溅射、化学沉积（ＣＶＤ）、光刻、表面贴装；磁头、磁盘、晶片的纳米级精密加工 ；纳米材料的制造等。也就是说特种加工已成为未来先进制造技术的主要特征之一。

2.2.6特种加工引起了产品设计思路的变革。特种加工使任何材料的加工 成为可能，解决了各种特殊复杂表面的加工，以及各种超精、光整或具有特殊要求的零件加工问题，其中的快速成型技术又使产品的快速试制成为可能。所以特种工加工使产品设计中考虑的零件材料、制造工艺方法等有了更广阔的选择余地，甚至可以快速地将设计思想变为具有一定功能的原型，从而使产品的设计思路趋“创意和制造的统一，即想到的就能做成”。随着现代机械制造工艺的发展，不懂特种加工技术将不是一个合格的产品设计者与制造者。

2.3特种加工技术的发展趋势

2.3.1 采用自动化技术充分利用计算机技术对特种加工设备的控制系统、电源系统进行优化，建立综合参数自动适应系统、数据库等，进而建立特种加工的CAD/CAM和FMS系统，这是当前特种加工技术的主要发展趋势。

2.3.2 向工程化和产业化方向发展不断改进、提高高能束源品质，对大功率、高可靠性、多功能、智能化加工设备的研发是今后的重点发展方向。

2.3.3 着力开展精密化研究高新技术的发展促使高新技术产品向超精密化与小型化方向发展，正向亚微米级和纳米级迈进，对产品零件的精度与表面 粗糙度提出更严格的要求。为适应这一发展趋势的需要，大力开发用于超精加工的特种加工技术（如等离子弧加工等）已成为重要的发展方向。

2.3.4污染问题是影响和限制某些特种加工应用、发展的严重障碍，加工过程中产生的废渣、废气如果排放不当，会造成环境污染，影响工人健康。必须花大力气处理并利用废气、废渣、废液，向“绿色”加工的方向发展。2.4总结

特种加工技术集成了机械、电子、信息、材料技术和计算机等技术，发展异常迅速。现代特种加工技术主要是伴着高硬度、高强度、高韧性、高脆性等难切削材料的出现，以及制造精密细小、形状复杂和结构特殊的零件的需要而产生的，具有其他常规加工技术无法比拟的优点，已成为航空航天、汽车、仪器仪表、微型机械、轻工、模具等行业的支撑技术和关键技术。因此，特种加工技术还需更进一步的发展：① 不断改进、提高高能束源品质，并向大功率、高可靠性方向发展。②高能束流加工设备向多功能、精密化和智能化方向发展，力求达到标准化、系列化和模块化的目的。扩大应用范围，向复合加工方向发展。③ 不断推进高能束流加工新技术、新工艺、新设备的工程化和产业化工作。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，我国特种加工机床的总拥有量已居世界前列。特种加工及其引起的机械制造工艺技术的变革，应该引起我们思考与关注。随着科学技术和现代工业的发展，特种加工技术必将不断完善和迅速发展，反过来又必将推动科学技术和现代工业的发展，并发挥越来越重要的作用。

3、结束语

特种加工技术涵盖了机械、材料等技术,是一门综合的科学加工技术其发展异常迅速。加工尺度的微细化,加工方法的复合化和加工过程的自动化,已成为特种加工技术研究发展的热点。随着科学技术的飞速发展, 特种加工必将不断完善和迅速发展, 特种加工必将成为推动科学技术和现代制造工业发展的中坚力量。

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