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浅谈特种加工技术及其应用(论文)摘要:介绍特种加工技术的概念、特点、分类,探索电火花加工、复合加工等方面的实际应用与研究发展趋势。
关键词:技术特点;技术种类;发展趋势一、概述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。
二、特种加工技术的特点(一)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。
(二)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。
(三)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0.5～1um,表面粗糙度可达镜面Ra0.021.1m。
(四)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。
特种加工的主要应用范围有1.加工各种难切削材料。
如硬质合金、钛、合金、耐热钢、不锈钢、淬硬钢、金刚石、红宝石、石英以及锗、硅等各种高硬度、高强度、高韧性、高熔点的金属及非金属材料。
2.加工各种特殊复杂零件的三维型腔、型孔、群孔和窄缝等。
喷射加工又叫做喷砂，是将磨料或其他固体颗粒以很高的速度喷射到零件表面上，利用磨粒的高速动能清理零件表面、去除加工余量以及进行光饰加工等。
其应用范围有：锻件、铸件、热处理后零件的表面清理；钢板除锈、去涂层；油漆或电镀表面的预加工；玻璃、水晶、宝石等脆性材料的切削、光饰或喷刻图案、花纹等。
在生产中，常见的喷射加工有两种：压力喷射加工与离心式磨料抛射加工。
一、压力喷射1、喷射方式喷射方式有三种，分别为：直接喷射式、吸入喷射式和重力式干式喷砂，粉尘较大，污染严重。
因此，普遍采用的是湿式喷砂。
2、工艺参数（1）磨料：天然磨料如河砂、石英砂价格便宜，但磨粒易碎，且对人体有害，现在使用较少。
人造磨料如刚玉、碳化硅价格较高，多用于玻璃、水晶、宝石等脆性材料的加工。
碳化硅磨料的金属切除率较高。
（2）运载流体：磨粒运载速度总是比携带它的流体速度低，用液体运载比用气体运载能使磨粒获得较高的速度与动能，从而获得较高的加工效率。
另一方面，液体会散布在工件表面，形成液膜阻碍磨粒冲击，又使加工效率下降，但却可使表面粗糙度降低。
（3）喷射压力：喷射压力越高金属切除率越高，但从技术上看，难度也相应提高，而且设备费用也会上升。
（4）喷射角度：喷射角度是喷嘴中心线与工件表面切线之间的夹角。
通常取30°—60°，零件材料硬度大、脆性高，喷射角度取大值。
（5）喷射长度：喷射长度是指从喷射出口沿喷嘴中心线至加工表面的距离，其值通常为喷射口直径的6倍至8倍。
二、离心式磨料抛射加工利用叶轮旋转的离心力抛射磨料对零件进行加工，其抛射面广，抛射力分布比较均匀，单位功率的金属切除率高，但不能获得较高的磨粒速度，不适用于加工内凹曲面、复杂形面以及只需局部加工的零件，主要用于表面喷丸清理和喷丸强化处理。
一、填空题1.特种加工主要采用机械能以外的其他能量去除工件上多余的材料，以达到图样上全部技术要求。
1.电火花加工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、形状和表面质量等预定的加工要求。
2.电火花加工系统主要由工件和工具、脉冲电源、工作液和调节装置几部分组成。
3.在电火花加工中，提高电蚀量和加工效率的电参数途径有：提高脉冲频率、增加单个脉冲能量、减少脉冲间隔。
4.电火花加工的表面质量是指被加工零件的表面粗糙度、表面变质层、表面力学性能。
5.电火花加工的自动进给调节系统主要由以下几部分组成：测量环节、比较环节、放大驱动环节、执行环节、调节对象。
6.电火花加工是利用电火花放电腐蚀金属的原理，用工具电极对工件进行复制加工的工艺方法，其应用范围分为两大类：穿孔加工、型腔加工。
1.是否适宜采用电火花线切割工艺，取决于金属材料的导电性能和热学性能，与材料的力学性能无关。
2.线切割加工机床主要由机床本体，脉冲电源，控制系统，工作液循环系统，机床附件等几部分组成。
3.电火花线切割加工机床走丝形式分为高速走丝和单向低速走丝两种。
4.线切割加工是利用移动的、作为负极的、线状电极丝和工件之间的脉冲性火花放电所产生的电腐蚀作用，对工件加工的一种工艺方法。
1、电解加工电压范围通常不超过25 伏。
2、电解加工时，工具接电源负极，工件表面发生氧化反应。
3、电铸是利用电铸液中的金属正离子在电场作用下沉积到阴极的过程。
4、电解加工过程中的钝化现象，使金属阳极溶解过程的超电位升高，使电解速度减慢。
5、电解加工与其他加工方法相比较，具有加工范围广、生产率较高、较好的表面粗糙度、不会产生残余应力和变形的优点。
1.激光器按工作物质种类可分为固体激光器和气体激光器两类。
2.按激光器的工作方式可大致分为连续激光器和脉冲激光器。
1、快速成形技术（RP）最早产生于二十世纪70年代末到80年代初，目前RP技术的主流是：光敏树脂液相固化成型（SL) 、LOM薄材叠层制造、SLS激光烧结、FDM熔融成型四种技术。
特种加工技术及其在实践中的运用研究摘要：在对特种加工技术的分类和适用范围进行分析以后，对机械特种加工技术、热特种加工技术和电气特种加工技术在实践中的运用进行了分析，包括这些技术的优点、适用作业以及发展趋势。
关键词：特种加工技术技术运用1. 引言特种加工技术与使用刀具和磨具等切除多余材料的加工方法不一样，它不是传统意义上的材料加工方法，它是对传统加工方法的改进和补充。
所谓的特种加工技术是直接利用电能、热能、声能、光能、化学能和电化学能，有时也结合机械能对工件进行的加工技术。
对于高硬度材料和复杂形状、精密微细的特殊零件，特种加工有很大的适用性和发展潜力，在模具、量具、刀具、仪器仪表、飞机、航天器和微电子元器件等制造中得到越来越广泛的应用。
本文接下来将对特种加工技术的分类及在实践中的运用进行研究。
2.特种加工技术的分类及其适用范围2.1 机械特种加工技术。
机械特种加工技术与切削加工这种传统的加工方法不同，它对于材料的处理是结合机械进行热能等加工。
在实际运用中，发展出了多种有所差别的机械特种加工技术，包括液力加工技术、磨料流动加工技术、低应力磨削加工技术、磨料喷射加工技术、热辅助加工技术、喷水加工技术、超声波加工技术以及全成型加工技术这8种类别。
机械加工技术在切割、抛光、研磨、去毛刺、穿孔、拉削、磨削和套料等加工领域尤其适用。
2.2 热特种加工技术。
热特种加工技术在应用中不断完善和发展，到今天已经发出了以下几种不同的方法：电子束加工技术、电火花磨削加工技术、电火花线切割技术、电火花成型加工技术、电火花切割技术、等离子束加工技术、激光加工技术。
在应用中，热特种加工技术也有其适用的范畴，一般来讲，钻孔、车削、磨削、成型、切割、划线和开割等加工适合采用热特种加工技术。
2.3 电气特种加工技术。
这通常又被叫做电化学加工或者电解加工，在运用这种方法的过程中，需要将加工对象置于直流电场或者电解溶液中进行阴极溶解这种电化学反应，从而达到对金属工件进行加工的目的。
摘要现阶段，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凸显，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：特种加工技术，特点，变革，发展趋势。
1.1 概况特种加工是20世纪40年代发展起来的，由于材料科学、高新技术的发展和激烈的市场竞争、发展尖端国防及科学研究的急需，不仅新产品更新换代日益加快，而且产品要求具有很高的强度重量比和性能价格比，并正朝着高速度、高精度、高可靠性、耐腐蚀、高温高压、大功率、尺寸大小两极分化的方向发展。
为此，各种新材料、新结构、形状复杂的精密机械零件大量涌现，对机械制造业提出了一系列迫切需要解决的新问题。
例如，各种难切削材料的加工；各种结构形状复杂、尺寸或微小或特大、精密零件的加工；薄壁、弹性元件等刚度、特殊零件的加工等。
对此，采用传统加工方法十分困难，甚至无法加工。
于是，人们一方面通过研究高效加工的刀具和刀具材料、自动优化切削参数、提高刀具可靠性和在线刀具监控系统、开发新型切削液、研制新型自动机床等途径，进一步改善切削状态，提高切削加工水平，并解决了一些问题；另一方面，则冲破传统加工方法的束缚，不断地探索、寻求新的加工方法，于是一种本质上区别于传统加工的特种加工便应运而生，并不断获得发展。
后来，由于新颖制造技术的进一步发展，人们就从广义上来定义特种加工，即将电、磁、声、光、化学等能量或其组合施加在工件的被加工部位上，从而实现材料被去除、变形、改变性能或被镀覆等的非传统加工方法统称为特种加工。
1.2特点1、不用机械能，与加工对象的机械性能无关，有些加工方法，如激光加工、电火花加工、等离子弧加工、电化学加工等，是利用热能、化学能、电化学能等，这些加工方法与工件的硬度强度等机械性能无关，故可加工各种硬、软、脆、热敏、耐腐蚀、高熔点、高强度、特殊性能的金属和非金属材料。
磨料喷射加工
一、基本原理
磨料喷射加工(Abrasive Jet Machining，简称AJM)是利用磨料与压缩气体混合后经过喷嘴形成的高速束流，通过对工件的高速冲击和抛磨作用来去除工件上多余的材料，达到加工的目的。
气源供应的气体必须干燥、清净，并具有适度的压力。
磨料室混合腔往往利用一个振动器进行激励，使磨料均匀混合。
喷嘴紧靠工件并具有一个很小的角度。
操作过程应封闭在一个防尘罩中或接近一个能排气的集收器。
影响加工过程的有磨料、气体压力、磨料流动速度、喷嘴对工件的角度和接近程度等。
利用铜、玻璃或橡胶面罩可以控制磨料喷射加工刻蚀的图形。
二、设备和工具
磨料喷射加工的设备主要包括四部分：①储藏、混合和载运磨料装置；②工作室；③粉尘集收器；④干燥气体供应装置。
粉尘集收器的功率约需500W．它带有过滤器，可以控制粉末微粒在1μm以内。
气体压力不小于600～900kPa。
气体应经过干燥处理，湿度应小于十万分之五。
可以采用用瓶装二氧化碳或氮作为干燥气体。
工作地点应有充足的照明。
喷嘴通常由硬质合金材料制造，其寿命取决于所使用的磨料和工作压力。
采用碳化硅磨料时，喷嘴的寿命一般为8—15h。
采用氧化铝磨料时，喷嘴的寿命一般为20—35h。
磨料必须清洁、干燥，并且经过仔细的筛选分类。
磨料通常不能重复使用。
因为磨损的或混杂的磨料会使加工性能降低。
用于磨料喷射加工的磨料必须是无毒的，并且需要安装和使用完善的粉尘控制装置。
因为在磨料喷射加工过程中有可能产生硅尘，对健康有害。
工厂中的压缩空气如果没有经过充分的过滤以去除湿气和油．不能作为运载气体。
氧气不能用作运载气体，这是因为氧气与工件材料碎屑或磨料混合可能产生强烈的化学反应。
三、实际应用
磨料喷射加工可用于玻璃、陶瓷或脆硬金属的切割、去毛刺、清理和刻蚀。
还可以应用于小型精密零件，例如液压阀、航空发动机的燃料系统零件、医疗器械上的交叉孔、窄槽以及螺纹的去毛刺等。
由尼龙、特氟隆(聚四氯乙烯)和狄尔林(乙缩醛树酶)制成的零件也可以采用磨料喷射加工来去除毛刺。
磨料束流可以跟随工件的轮廓形状，可以清理不规则的工件表面，例如螺纹孔等。
磨料喷射加工一般不能用于在金属材料上钻孔，因为孔壁会有很大的锥度，而且加工速度较慢。
实际操作时．通常采用手动喷嘴、缩放仪或自动农具等。
可以在玻璃上切割加工直径小于1.6mm的圆盘盘，厚度达6.35mm，并且不会产生表面缺陷。
磨料喷射加工技术还成功地用于剥离绝缘层和清理导线，但不会影响到导体。
也应用于微小截面例如皮下注射针头的去毛刺。
常常用于加工磨砂玻璃、微调电路板以及硅、镓等的表面清理。
在电子工业中，常用于制造混合电路电阻器和微调电容。
