特种加工技术范文（精选10篇）

特种加工技术 第1篇

关键词：特种加工,特点,应用,研究方向

1特种加工涵义

特种加工是相对传统切削加工而言, 本质上是直接或复合利用电能、电化学能、化学能、光能、物质动能等对工件进行加工的工艺方法总称。目前常用的有电火花加工、超声波加工、激光加工, 除此之外还有电化学加工、电子束加工等。它与传统切削加工相比具有:加工过程不再主要依靠机械能, 而是直接或复合利用其它能量完成工件的加工;加工所用工具材料的硬度可大大低于被加工材料硬度, 有时甚至无需使用工具即可完成对工件的加工;加工过程工具与工件间不存在显著的机械切削力;加工方法日新月异等特点。

2特种加工分类、方法及应用

电火花成形 (穿孔) 加工:该法可加工任何导电材料。它是利用火花放电腐蚀金属原理, 用工具电极 (纯铜或石墨) 对工件进行复制加工的工艺方法, 可用于加工型腔模 (锻模、压铸模、注塑模等) 和型腔零件;加工冲模、粉末冶金模、挤压模、型孔零件、小异型孔、小深孔等。其中最为典型的应用是在YG8 (硬质合金) 工件上, 加工一个直径1mm深80mm的孔, 只需12分钟;电火花双轴回转展成法加工凹凸球面、球头;电火花共轭同步回转可加工精密螺纹、齿轮等复杂表面;目前已能加工出0.005mm的短微细轴和0.008mm的浅微细孔, 以及直径小于1mm的齿轮。

电火花线切割加工:它是利用移动的细金属丝 (铜丝或钼丝) 作电极, 对工件进行脉冲火花放电腐蚀, 实现切割成形的加工方法。它同样可以加工任何导电材料;加工各种形状的冲模、切割电火花成形加工用的电极、切割零件等。典型的应用例如:试制切割特殊微电机硅钢片定转子铁心芯;切割斜度锥面、上下异形面工件;工件倾斜数控回转切割加工双曲面零件;数控三轴联动加分度切割加工扭转四方锥台。

超声波加工:它是利用加工工具的超声频振动, 通过磨料悬浮液加工硬脆材料的一种成形方法。超声波加工的尺寸精度可达0.05~0.01mm, 表面粗糟度Ra值可达0.8~0.1μm, 它适宜加工任何脆硬材料, 可加工各种孔和型腔, 也可进行套料、切割、开槽和雕刻等。由于超声波加工的生产效率比电火花加工低, 而加工精度和表面粗糟度相对较好, 所以常用于对工件的抛磨和光整加工。

激光加工:是利用经过透镜聚焦的能量密度极高的激光焦点 (高温和冲击波) , 使工件材料被熔化或蒸发去除的加工方法。合理选用激光参数, 可实现激光切割、打孔、焊接, 激光打标、激光表面处理, 还可用于电子元器件的封装等。激光加工的尺寸精度可达0.01~0.001mm, 表面粗糟度Ra值可达0.4~0.1μm, 无需使用工具, 加工速度极高, 适于任何材料, 特别适于深径比大的 (深径比50~100) 小孔和微孔 (孔径φ0.01~0.1) 。激光表面处理是结合高功率激光技术及粉末冶金技术, 对工件进行表面加工处理, 从而改变工件表面组织结构、成分及特性, 提高其物理性能, 使其恢复或超过原技术性能和应用价值的工艺技术, 具有较高的实用价值。激光法 (应用激光) 还是制造纳米材料的重要手段。

电化学加工:该法包括从工件去除金属的阳极电解蚀除加工和向工件上沉积金属的阴极电镀沉积加工两大类。它可以加工复杂成型模具和零件, 例如汽车、拖拉机连杆等各种型腔锻模, 航空、航天发动机的扭曲叶片等。电镀、电铸可以复制复杂、精细的表面。刷镀可修复磨损的零件, 改变原表面的物理性能, 有很大实用价值。

电子束加工:是利用高速电子冲击动能加工金属的。其原理是在真空条件下, 用电流加热阴极发射电子束, 再用静电使电子束加速至光速的一半左右, 通过电磁透镜聚焦, 使电子束以极高的速度轰击在工件表面的微小面积上。电子束大部分能量都变成了热能, 能量密度高达109W/cm2, 被轰击表面将瞬时熔化和气化, 从而去除局部材料, 达到加工目的。电子束加工适于任何材料, 控制电子束能量密度的大小和能量注入时间, 便可实现打孔、切割等加工目的。典型应用例如:用于专用塑料打孔机, 将电子枪发射的片状电子束分成数百条小电子束同时打孔, 其速度可达每秒50000孔, 孔径0.04~0.12mm可调;用于加工人造纤维喷丝头的异型孔, 出丝口的窄缝宽度为0.03~0.07mm, 长度约为0.8mm, 喷丝板厚度为0.6mm;用于焊接铜和不锈钢、钢和硬质合金、铬、镍和钼等异种不相亲和的金属。

离子束加工:该法原理和电子束加工基本类似, 也是在真空条件下, 将离子源产生的离子束经过加速聚焦, 使之打到工件表面。不同的是离子带正电荷, 其质量比电子大数千、数万倍。离子束加工适于任何材料, 用不同的加速电压, 可获得不同能量的离子束。若改变离子束相对于工件表面的入射方向, 就可实现离子注入、离子切削、溅射镀覆等离子束加工。

等离子弧加工:它是利用电弧放电使气体电离成过热的等离子高温气体流束, 靠局部熔化和气化来去除材料的。等离子体是指正负带电粒子数量大体相等的高温气体, 它能受电磁场的约束。等离子体加工可通过控制高温等离子流, 实现切割、熔化、焊接、喷镀以及粉末制造和材料精炼等。

水射流切割:该种类又称液体喷射加工, 是利用 (从孔径为0.1~0.5mm的人造蓝宝石喷嘴喷出的) 高压 (70~400Mpa) 高速 (300~900m/s) 的喷射水流对工件的冲击作用来去除材料的, 有时也称水切割或俗称水刀。水射流切割主要用于加工很薄很软的金属和非金属材料, 包括铜、铝、铅等材料及其制品, 可代替硬质合金切槽刀具, 而且切边的质量很好。例如:汽车制造业中用于切割石棉刹车片等;还可切割19mm厚的吸音天花板、10 mm厚的有机玻璃;

化学加工:它是利用酸、碱、盐等化学溶液与金属产生化学反应, 使金属腐蚀溶解, 改变工件尺寸和形状 (甚至表面性能) 的加工方法。其属于成形加工的化学加工法主要有化学铣切 (化学蚀刻) 、照相制版和光刻。

快速成型技术:该技术通过计算机辅助设计 (CAD) 或者三维数字测量仪, 将所需要的零件转化为计算机内的电子模型, 利用计算机, 根据用分层软件获得的零件的CAD模型某一截面的几何信息, 选择性地固化、粘结或熔结特定材料 (粉末、层片、熔丝等) 某一区域, 从而变为一个构成零件实体的水平方向层面, 后续的材料与已固化层黏结, 逐渐堆积成一个三维实体--零件。目前具有代表性的快速成型工艺有:光敏树脂液相固化成型、选择性粉末烧结成型、薄片分层叠加成型和熔丝堆积成型。该技术主要用于模型制造, 模具加工以及单件小批量复杂零件制作。

电磁成形加工:它是利用磁场力使金属坯料变形的高效率成形方法。因为在成型过程中载荷是以脉冲的方式作用于毛坯的, 因此又称为磁脉冲成形。电磁成型可广泛应用于管材的胀形、缩径、冲孔、翻边和连接;板材冲裁、压印和成型;组装件的装配;粉末压实;电磁铆接及放射性物质的封存等, 对一些特殊零件是优先选用的方法。

液中放电成形加工:它是利用液电效应对金属进行冲压成形的工艺方法。当高压脉冲放电在液体中发生时, 液体内会产生强烈的爆炸, 其冲击压力可达102~104M Pa, 这就是所谓的液电效应, 也叫电水锤效应。该法具有成形速度高, 可用于高强高硬的金属材料;工件回弹小, 加工精度高;能同时完成拉伸、冲孔、剪切、压印、翻边等多种工序等优点。该法适合形状复杂及高强高硬金属工件的冲压成形。液电冲压成形法在国外的机械加工行业中已有应用, 并已有这种成形设备的系列产品面世。

爆炸加工:它是以炸药 (火药或可燃气体) 为能源把金属毛坯加工成型或焊接在一起的加工工艺。爆炸加工过程是炸药化学能转化为机械能的过程。由于炸药爆炸是快速过程, 与常规加工方法 (液压、冲压) 相比, 爆炸加工具有压力大、变形速度快、加工时间短、功率大等特点。例如, 把直径一米的毛坯加工成为封头, 用水压机生产时, 作用于毛坯的平均压力为几十个大气压 (1大气压=101325帕) , 成型时间为十几秒;而在爆炸成型时, 作用于毛坯的平均压力为几千个大气压, 成型时间约为1/100秒。爆炸加工应用范围较广, 主要有爆炸成形、爆炸焊接、爆炸硬化、高速 (爆炸) 模锻等几个方面。

参考文献

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[3]郑哲敏, 杨振声.爆炸加工[M].国防工业出版社, 1981

分析数控特种加工技术的改进 第2篇

【关键词】数控；特种加工；新型能量；技术改进

机械在越来越精密越来越复杂的同时，对其零件加工要求也越来越高，因此，特种加工技术的出现也是应运而生。汽车，飞机上的发动机此类对质量与结构要求极高的部件，使用传统技术已不能满足经济性、技术性要求。特种加工技术是利用非机械能的能量对零件进行结构上的改变，其精度与质量是传统加工技术不能比拟的。目前，现代制造业的生产已然离不开特种加工技术的应用。随着科技的不断发展，对机械零件加工的要求不断提高，促使特种加工技术不断发展，本文针对目前发展状况进行阐述。

1.数控特种加工技术的特点

随着现代制造业的不断发展，特种加工技术的应用范围越来越广。相对于传统加工技术，其特点不尽相同。

（1）相对于传统加工，特种加工可以不受加工材料的局限，不论材料的质地与种类，都能够进行较好的打磨构造。

（2）能够细微控制被加工面的微观不平度，对其表面质量与整体质量都有较好的把握。

（3）加工方法易于结合，能够将不同的加工技术结合加工。

2.数控特种加工技术种类

数控特种加工技术经过70余年的发展，其技术成熟，技术形式多样，至今人类所掌握的加工方法已有几十种，并且还在高速发展中。目前广为人知的加工技术大概有电火花加工、化学加工、高能束流加工、复合加工等，以下介绍机械行业中较为常见的几种技术特种加工技术工作原理。

2.1电火花加工技术

人类发明的第一种数控特种加工技术就是电火花技术（EDM），其原理是利用电压或电流在工具电极与工件电极之间产生出电能脉冲，这种电能脉冲产生出的能量具有温度极高，持续时间极短的特性，其高温能够融化甚至气化熔点很高的物体，因此能够对加工零件进行精密切割。

2.2激光加工

激光加工是高能束流加工中的一种形式，从激光被人们称为“最快的刀、最准的尺”中便能看出激光的特性。激光加以数控技术，其精确度是目前最高的。但由于其制造工艺困难，在我国技术还不够成熟，没有普及应用。

2.3化学加工

化学加工（chemical）是利用腐蚀液体如酸、碱等对加工零件进行加工。在需要改变零件结构时，将不需改变的部位用保护材料进行覆盖便能进行。由于化学加工完全不同于物理性质的加工，不对加工表面施加任何物理力量，能够有效避免在加工过程中对物件结构的破坏。

由于文章篇幅有限，只对这几种常用的加工技术原理进行初步了解。

3.浅议数控特种加工技术的改进

因为目前特种加工行业最为普及与实用的加工技术是EDM电火花加工技术，因此，本文主要讨论对此加工方法的技术改进。

3.1电火花技术的改进

电火花技术的改进应该继续对其精度、智能化与生产效率这三个方面进行改进。

3.1.1精度方面的改进

电火花加工技术作为特种加工技术中最为普遍最为常见的一種，在对其效率进行要求的同时，还需要对其精度的提升重点关注。国外有关部门对其精度的提升做了专门的实验，发现影响电火花加工的因素主要有：脉冲间隙不稳定；工具电极损耗；温度控制导致的结构变形与工件定位误差这四个方面。其中脉冲的间隙与工具电极损耗这两点对精度影响最为严重，而这两个缺陷的改进不能够以提升硬件质量来弥补，要想对脉冲的间隙进行最优控制，需要对数控软件进行提升，以优化脉冲间隙。如果数控软件能够极为精准地控制脉冲间隙，那么便能有效地提高精度。因此，在电火花加工技术方面，改进软件来获得精度的提高不失为一个好办法。

3.1.2智能化方面的改进

目前的电火花加工技术难以实现全自动化，需要依靠专业人员对其进行操作。在实现其智能化、无人化的道路上，普通编程算法难以胜任，而基于模糊数学理论上的模糊控制技术对提高其智能的作用较好，因此，提升电火花技术智能化的主要方法是研究模糊控制技术。

3.1.3加工效率的改进

电火花加工效率的快慢，与其工作液的质量有着密不可分的关系。目前电火花加工主要应用的工作液是水基工作液，改进水基工作液能够极大提升加工效率，缩短加工时间。目前，世界上多个特种加工设备制造行业中相继研发新型的工作液如雾化工作液、低温工作液等，如果能够普及这些新型工作液，目前的电火花加工技术至少能够提升200%-300%的工作效率。因此，想要提升其加工效率，改进工作液是一个良好的途径。

3.1.4组合加工

现有的组合加工方式是用传统加工方式中的切削加工与EDM加工方式组合搭配进行，使用组合加工能够有效提升零件质量与加工效率。目前已有多所数控特种加工机床生产厂家推出组合加工机床。

组合加工反馈效果良好，其趋势已在向超声波加工、电火花加工、化学加工等多种方法互相配合，由两种组合方法逐渐在向多种组合方法组合，一旦能有进行有效结合，能够使EDM加工方法有极强的适应性与多动能性，甚至能够将零件加工在组合机床上生成一条流水线，直接产出成品零件。

3.2电火花线切割加工技术的改进

电火花线切割加工技术（WEDM）是电火花加工技术的一种延展，它是改变脉冲间隙，使脉冲间隙极小以至于成为电极丝，利用电极丝来切割打磨金属。

3.2.1加工面平整度的改进

在WEDM机床上应用频率高的AC电源，使电势能均匀分布，采用隔离变压器，防止脉冲散失。

3.2.2电极丝的改进

电极丝与WEDM机床的工作效率与水平有着极大关系。目前，大多WEDM机床上应用黄铜丝，而欧美国家在多年前便抛弃了黄铜丝使用镀锌电极丝。镀锌电极丝较黄铜丝能够提升WEDM一半左右的效率，虽然镀锌电极丝价格方面稍贵，但其收益远高于成本，因此，在普及镀锌电极丝的同时，业内人士应着力与电极丝的研发，制造出质地坚韧、导电效果好而又成本不高的电极丝。

4.结束语

数控特种加工技术是人类智慧的结晶，它涵盖了电子、信息、能量运用、计算机等多种高端技术，正处于高速发展阶段。特种加工更加精确化、智能化与其适应性是目前数控特种加工需要不断改进的方向。随着科技的发展，数控特种加工行业的技术进步是必然的，而特种加工技术的发展又会带动现代制造业的发展，在社会进步中发挥越来越大的作用。 [科]

【参考文献】

[1]史毅，彭实名.数控特种加工方法浅析[J].价值工程，2012（10）.

[2]张亮亮，陈亮.特种加工与机械制造工艺技术变革探讨[J].中国机械工程，2009（11）.

[3]刘敏.浅析特种加工与机械制造工艺技术的变革[J].中国外资（上半月），2013（07）.

特种加工技术的应用与研究进展 第3篇

关键词：特种加工,电火花加工,电火花线切割加工,电化学加工

0 引言

近年来, 特种加工技术广泛应用于机械制造领域, 在工业生产中发挥了日益重要的作用。特种加工是直接利用电能、化学能、声能、光能等或其组合将加工工件上多余的材料去除的加工方法, 特别适合高硬度、高精度材料的加工。特种加工可分为电火花加工、电解加工、超声波加工、激光加工等[1]。本文结合加工技术的分类与实际应用, 主要介绍了目前特种加工技术中电火花加工、电火花切割和电化学加工等方面的研究进展。

1 电火花加工

1.1 电火花加工原理、特点及应用

电火花加工 (EDM) 是利用浸在工作液中的两极间脉冲放电时产生的电蚀作用蚀除导电材料的特种加工方法, 又称放电加工或电蚀加工。具有可加工形状复杂的工件、加工质量好、可实现自动化等特点。主要应用于加工复杂形状的型孔和型腔的磨具零件、加工硬质合金和淬火钢等材料、加工深细孔和深槽、加工各种成形刀具和样板等工件和量具等。

1.2 电火花加工的新进展

电火花加工无论在基础理论上, 还是在工艺方法和应用上都取得了很大的进展。理论上, 主要对工作液的作用、极间气泡和等离子通道的产生与发展等角度对电火花放电间隙中的现象和理论进行的研究[2]。该理论认为工作液的主要起到冷却放电通道、带走加工过程中产生的电蚀产物、防止电蚀产物粘到电极表面的作用。通过对流场的仿真分析, 得出在工作液中进行连续加工时, 放电间隙大部分被气泡所占据, 因此在工作液中进行连续加工时, 其加工过程更接近气体中放电加工的极间状况, 而不是单纯的工作液中的单次放电过程。

伴随新理论的产生, 电火花加工工艺和方法具有新的突破。魏斌等人[3,4]进行了高速电蚀铣削加工的研究, 采用特制的电解液作为工作液, 依靠电弧放电和火花放电去除工件材料, 这种加工方法材料的去除率是普通铣削的20倍。使用高速铣削方法加工高温合金时, 其效率比传统的铣削加工高3倍。

2 电火花线切割加工

2.1 电火花线切割加工原理、特点及应用

电火花线切割加工 (WEDM) , 有时又称线切割, 其基本工作原理是利用连续移动的细金属丝作电极, 对工件进行脉冲火花放电蚀除金属、切割成型。具有如下特点:电极简单、可切割厚度较小的薄板、能量和材料的利用率高、加工精度和表面粗糙度高。可用于加工样板、凸轮、精密仪器等。

2.2 电火花线切割技术的发展

邱明波等人[5]利用双线电火花线切割电解复合加工技术对太阳能硅片进行切割及制绒处理。实验表明, 采用此方法对太阳能硅片进行加工, 具有效率高、厚度薄、切缝窄的特点, 并且可以直接获得绒面结构, 无明显裂纹。J.F.Liang等人[6]利用摄像机图像分析法和截面测量法测量了加工过程中电极丝的偏差, 利用这种方法可建立偏差估计模型, 提高切割精度。O.J.A Malek等人[7]研究了复合材料WC-Zr O2的线切割加工方法, 对不同Zr O2相的离散度、WC颗粒粒度和电火花加工过程的联系。通过XRD检测表明, 在加工过程中, 加工表面存在氧化钨, 证明电火花加工过程中材料的去除机制为氧化。

3 电化学加工

3.1 电化学加工原理、特点及应用

电化学加工 (ECM) 是一种利用电化学反应对金属材料进行加工的方法, 与传统机械加工相比, 由于电化学加工不受材料硬度、韧性的限制而被广泛应用于工业生产中。主要具有加工范围广、生产效率高、表面粗糙度好、加工后五残余应力和变形、阴极工具使用率高, 可用于叶片、筒形零件、花键孔、内齿轮、阀片等复杂形状零件的加工。

3.2 电火花线切割技术的发展

杨晔等人[8]以矿泉水作为电解质溶液进行了电化学微细加工的研究, 将直径为300微米的合金电极置于直径为2毫米的不锈钢板中, 电极为阳极, 不锈钢板作为阴极, 控制加工电流, 加工出直径为20微米的微细轴。朱荻等人[9]使用游离粒子辅助摩擦电铸的方法, 制备了外观平整、光亮, 无麻点、针孔等缺陷的电铸层。并通过采用屏蔽模板随动式的电铸技术, 加工出高深宽比的金属结构, 是一种简单的、低成本的制造方法。

4 总结

本文通过介绍特种加工的分类、特点及应用, 探讨了目前国内外特种加工技术的发展状况。随着工业技术的发展, 特种加工技术将会被更加广泛的应用于实际生产过程当中, 在了解目前先进技术的前提下, 才能更好的将特种加工技术应用于实际生产, 更好的为国民经济做出更大的贡献。

参考文献

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[5]Qiu Mingho, Liu Zhidong.Study of high effieient dischargecutting solar silicon and texturing directly[C].Proceedings of the16th International Symposiumon Electrolllachining.Shanghai, 2010:47-51.

[6]Liang J F, Tsai C F.Measurement of wire deflection in wire-cut EDM machining[C].Proceedings of the l6th InternationalSymPosiumon Electromachining.Shanghai, 2010:223-226.

[7]Malek O J, Vleugels J.Wire EDM of WC-ZrO2 composites[C].Proceedings of the 16th International Symposium onElectromachining.Shanghai, 2010:243-248.

[8]Yang Ye, Natsu W.Fundamental research onelectrochemical micro-machining by using water as the electrolyte[C].Proceedings of the 16th International Symposium onElectromachining.Shanghai, 2010:307-311.

《精密与特种加工技术》课后答案 第4篇

第一章

1.精密与特种加工技术在机械制造领域的作用与地位如何？

答：目前，精密和特种加工技术已经成为机械制造领域不可缺少的重要手段，在难切削材料、复杂型面、精细零件、低刚度零件、模具加工、快速原形制造以及大规模集成电路等领域发挥着越来越重要的作用，尤其在国防工业、尖端技术、微电子工业方面作用尤为明显。由于精密与特种加工技术的特点以及逐渐被广泛应用，已引起了机械制造领域内的许多变革，已经成为先进制造技术的重要组成部分，是在国际竞争中取得成功的关键技术。精密与特种加工技术水平是一个国家制造工业水平的重要标志之一。

2.精密与特种加工技术的逐渐广泛应用引起的机械制造领域的那些变革？ 答：⑴ 提高了材料的可加工性。

⑵ 改变了零件的典型工艺路线。

⑶ 大大缩短新产品试制周期。

⑷ 对产品零件的结构设计产生很大的影响。

⑸ 对传统的结构工艺性好与坏的衡量标准产生重要影响。

3.特种加工工艺与常规加工工艺之间有何关系？应该改如何正确处理特种加工与常规加工之间的关系？

答：常规工艺是在切削、磨削、研磨等技术进步中形成和发展起来的行之有效的实用工艺，而且今后也始终是主流工艺。但是随着难加工的新材料、复杂表面和有特殊要求的零件越来越多，常规传统工艺必然难以适应。所以可以认为特种加工工艺是常规加工工艺的补充和发展，特种加工工艺可以在特定的条件下取代一部分常规加工工艺，但不可能取代和排斥主流的常规加工工艺。

4.特种加工对材料的可加工性以及产品的结构工艺性有何影响？举例说明.答：工件材料的可加工性不再与其硬度，强度，韧性，脆性，等有直接的关系，对于电火花，线切割等加工技术而言，淬火钢比未淬火钢更容易加工。

对传统的结构工艺性好与坏的衡量标准产生重要影响，以往普遍认为方孔，小孔，弯孔，窄缝等是工艺性差的典型，但对于电火花穿孔加工，电火花线切割加工来说，加工方孔和加工圆孔的难以程度是一样的，相反现在有时为了避免淬火产生开裂，变形等缺陷，故意把钻孔开槽，等工艺安排在淬火处理之后，使工艺路线安排更为灵活。

第二章

1.简述超精密加工的方法，难点和实现条件? 答：超微量去除技术是实现超精密加工的关键，其难度比常规的大尺寸去除加工技术大的多，因为：工具和工件表面微观的弹性变形和塑性变形是随即的。精度难以控制，工艺系统的刚度和热变形对加工精度有很大的影响，去除层越薄，被加工便面所受的切应力越大，材料就 1 越不易去除。

超精密加工按加工方法不同可以分为切削加工，磨料加工，特种加工和复合加工四类。

2.超精密加工对刀具材料有那些要求？

答：1）极高的硬度，极高的耐磨性，和极高的弹性模量，以保证刀具有很高的尺寸耐用度。2）刃口能磨得极其锋锐，即刃口半径ρ值很小，以实现超薄切削。3）刀刃无缺陷，切削是将刃形变制在被加工表面上，从而铸得超光滑的镜面。

4）与工件材料的抗粘结合性很好。化学亲和性很小，摩擦因数低，以得到极好的加工表面完整性。

3.单晶金刚石有哪些个主要晶面？

立方晶系的金刚石《单晶金刚石》主要有三个主要晶面，：即100.111.110晶面

4试述金刚石晶体的各向异性和不同晶面研磨时的好磨难磨方向。

答：金刚石具有很高的硬度。较高的导热系数，与有色金属间的摩擦因数低，开始氧化的温度较高等特性。这些都有利于超精密加工的进行，而且单晶金刚石可以研磨达到极锋利的刃口，没有其他材料可以磨到这样锋锐，并且能长期切削而磨损很小，因此金刚石是理想的不能替代的超精密切削的刀具材料。《110晶面的磨削率最高，最易磨损，100晶面的磨削次之.111的磨削率最低，最不易磨损。

5试述金刚石晶体的激光定向原理和方法？

答：金刚石晶体的激光定向是利用金刚石在不同结晶方向上，因此晶体的结构不同，而对激光反射形成不同的衍射图像进行的激光晶体方向的原理，由氦氖激光管产生的激光束通过屏幕上的小孔射到金刚石表面，若被激光照射的金刚石使被测晶面与激光束相垂直时，激光被反射的图形即可知道被激光照射的晶面为何种晶面。

6.金刚石车刀的刀头形式有哪几种？各自有何特点？

答：刀头形式：金刚石刀具刀头一般采用在主切削刃和副切削刃直接加工渡刃--修光刃的形式，修光刃有小圆弧修光刃，直线修光刃和圆弧修光刃之分。

7.典型的超精密机床有那些？

答：典型的超精密机床有~1.大型光学金刚石车床—LODTM。FG-OO超精密机床《德》。OAGM500大型超精密机床《英》4.AHNTO型高效专用车削，磨削超精密机床。

8.精密主轴不见有那几种形式？说明各自的优缺点。

答：空气静压轴承具有很高的回转精度，在高速转动时温升很小，基本达到恒温状态，因此造成的热变形误差很小，缺点：空气轴承刚度低，承受载荷很小，由于超精密加工的切削力很小，所以空气轴承可以满足相关要求。

液体静压轴承的油温随着转速的升高而升高，温度升高将造成热变形，影响主轴精度。静压回油时将空气带入油源。形成微小气泡悬浮在油中，不易排除，因而降低了液体静压轴承的刚度和动特性。优点：回转精度高《0.1微米》刚度较高，转动平稳，无震动的特点。

9.超精密机床有哪几种总体布局形式？各自有何特点？

答：1）双半球空气轴承主轴，优点：球面具有自动调心，因此可以提高前后轴承的同心度，回转精度，缺点：电动机的转子直接与主轴刚性连接。所以电动机转子的回转精度将对主轴的回转精度产生影响。

2）径向-推力空气静压轴承主轴：1.可以提高前后轴承的同心度，从而保证主轴的回转精度，即使轴承发生少量旋转，也不会因和轴承咬住而损坏主轴。缺点：这种主轴要求所用的多孔石墨组织均匀，各处透气率相同，同时制造难度大。

3）球形-径向空气轴承主轴：同上，自动调心，保证同心度，回转精度。缺点：主轴的刚度和承载能力不高，4）立式--空气轴承主轴，主要用于大型超精密车床，以保证加工系统具有较高的刚度且便于装夹，其圆弧面的径向轴承起自动调心，提高精度作用。

10.简述超精密机床导轨的结构形式，并说明各自的优缺点。

答：1）液体静压导轨，优点：刚度高，承载能力大，直线运动精度高，且无爬行，运动平稳。缺点：导轨运动速度低。

2）空气静压导轨和气浮导轨，优点：它可以达到很高的直线运动精度，运动平稳，无爬行，且摩擦因数接近于0，不发热。

11.简述摩擦驱动的工作原理。

答：摩擦驱动装置原理：俩个摩擦轮均由静压轴承支承，可以无摩擦运动，上摩擦轮由弹簧压板在驱动杆上，当弹簧压板压力足够时，摩擦轮和驱动杆之间无相对滑动，直流电动机驱动下摩擦轮，靠摩擦力带动驱动杆做非常平稳的直线运动。

12.精密加工对微进给装置的性能有何要求？

答：1）精微进给和粗进给分开，以提高微位移的精度，分辨率和稳定性。2）运动部分必须是低摩擦和高稳定度以实现很高的重复精度。3）末级传动元件必须有很高的刚度，即夹持金刚石刀具必须是高刚度的。4）内部连接必须可靠，尽量采用整体结构或刚性连接，否则微量进给机构，很难实现很高的重复精度。5）工艺性好，容易制造。6）具有好的动特性，即既有高的频响。7）能实现微进给的自动控制。

第三章

1.精密和超精密磨料加工分为哪俩大类？各自有何特点

答：固结磨料加工：具有表面精度保持性好，研磨效率高的优点。2.游离磨料加工：优点是抛光面加工变质层和表面粗糙度值都很小，缺点：不易保持平面度。

2.试述精密磨削机理。

答：微刃的微切削作用：应用较小的修整导程和休整深度对砂轮实施精细休整，其效果等同于砂轮磨粒的粒度变细。2.微刃的等高切削作用3.微刃的滑挤，摩擦，抛光作用

3.分析超硬磨料砂轮修正方法的机理和特点。

答：超硬磨料砂轮磨削主要指用金刚石砂轮和立方氮化硼砂轮加工硬质合金，陶瓷，剥离，半导体材料及石材等高硬度，高脆性材料。

特点：1）磨削能力强，耐磨性好，耐用度高，易于控制加工及实现自动化。2）削力小。，温度低，加工质量好，不烧伤，裂纹和组织变化。3）削率高。4）加工成本低

5.试述超精密磨削的磨削机理。

答：超精密磨削机理，理想磨削轨迹是从接触点开始至接触终点结束，但由于磨削系统存在一定的弹性，实际磨削轨迹与理想磨削轨迹发生偏离。

6.试述精密研磨与抛光的机理。

答：研磨加工机理：精密研磨属于游离磨粒切削加工是在刚性研具上注入磨料在一定压力下，通过研具与工件的相对运动，借助磨粒的微切削作用，除去微量的工件材料，以达到高级几何精度和优良表面粗糙度2.抛光是指用低速旋转的软质弹性或粘弹性材料抛光盘，或高速旋转的低弹性材料。抛光盘加抛光剂具有一定研磨性质的获得光滑表面的加工方法。

7.影响精密研磨抛光的主要工艺因素有哪些？

答：研磨方法：加工方式，运动，驱动方式。2.研具的材料，形状，表面状态。3.磨粒的种类，材质，形状，粒径4.加工液的水质，油质5加工参数的研磨速度，压力，时间，6.环境，温度，尘埃

8.试述各种非接触抛光的加工原理。

答：1.弹性发射加工：通过微粒子冲击工件，以原子级的加工单位去除工件材料，从而无损伤的技工表面2.浮动抛光：抛光液覆盖在整个抛光盘表面上，抛光盘及工件高速回转时，在二者之间的抛光液主动压流体状态，形成一层液膜，从而使工件在浮起状态下进行抛光3.动压浮离抛光：保持环中的工件浮离圆盘表面，由浮动间隙中的粉末颗粒对工件进行抛光4.非接触化学抛光：通过向抛光盘面供给化学抛光液，使其与被加工面做相对滑动，用抛光盘面来夹持被加工件面上产生的化学反应生成物。

第四章

1.电火花加工时，间隙液体介质的击穿机理？

答：通常所用的工作介质是煤油，水，皂化油水溶液及多种介质合成的专用工作液，用分光度计观察电火花加工过程中放电现象，显示放电时产生氧气，氢气泡的电离膨胀导致了间隙介质的击穿

2.电火花加工的基本要求？

答：材料的可加工性主要取决与材料的热学特性，如熔点，沸点，比热容，导热系数等。几乎与其力学性能《硬度，强度》无关。

3.电火花加工机床的自动进给系统与传统加工机床的自动进给系统有什么不同？为什么会引起这种不同？

答：电火花加工时，放电间隙很小，电蚀量放电间隙在瞬间都不是长值而在一定范围内随即变化，人工进给或恒速的“机动”进给很难满足要求，必须采用自动进给和调节装置。自动进给调节系统的作用是维持某一稳定的放电间隙。保证电火花加工正常而稳定的进行获得较好的加工效果。

4分析伺服参考电压对加工稳定性的影响。

答：脉冲电源又称为脉冲发生器，起作用是把220V或380V的50HZ工频交流电转换成一定形式的单向脉冲电流，供给电极放电间隙，产生火花所需要的能量来蚀除金属。

5.功率VDMOS开关式脉冲电源的特点。

答：VDMOS技术的发展，是高频大功率开关技术日趋成熟，为提高大功率MOS管功率晶体管脉冲电源的开关冲击性能，采用多管分组的方法来提高输出功率。

6.极间能量分配分析。

答：电源向放电通道释放的能量分配在阳极，阴极和放电通道上，能量分配系数的大小主要取决与被加工材料的特性，通过前面分析可知，电极主要通过高速运动粒子的轰击，光辐射，热辐射，三种形式得到能量，在一定的条件下，光辐射与热辐射起决定性的作用，电极表面局部得到高能，就能发生了融化，气化的相变过程，电极表面出现了微观相变区。

7．电火花加工时，油杯的作用？ 答：工作液循环过滤

第五章

1.电火花线切割加工的工艺和机理与电火花成形加工有那些相同点和不同点？

答：电火花线切割加工与电火花成形加工的基本原理一样都是基于电极间脉冲放电时电火花腐蚀原理，实现零部件的加工，所不同的是电火花切割加工不需要制造复杂的成形电极，而是利用移动的金属丝《钢丝，铜丝》作为工具电极，工件接照预定的轨迹运动，切割出所需的各种尺寸和形状。《基本原理》

1）需要制造复杂的成形电极。2）方便快捷的加工薄壁，宅槽，异型孔等复杂结构零件。3）一般采用精准规一次加工成形，在加工过程中大都不需要转换加工规准。4）由于采用移动的电极丝进行加工，单位长度损耗较小，从而对加工精度影响较小。5）工作液多采用水基乳化液，很少使用煤油，不易引燃起火。容易实现安全，无人操作。6）没有稳定的拉弧放 5 电状态。7）脉冲电源的加工电流较小，脉冲宽度较窄，属于中，精加工范畴。采用正极性加工方式。

2.线切割加工的生产率和脉冲电源的功率。输出电流大小等有关。用什么方法，标准来衡量和判断脉冲电源加工性能的好坏，《绝对性能和相对性能》？

答：受电极丝直径的限制《一般在0.08-0.025mm》脉冲电源的脉冲峰值电流不能太大，与此相反，由于工件具有一定厚度，欲维持稳定加工，放电峰值电流，又不能太小，否则加工将不稳定或者根本不能加工，放电峰值，电流一般在5-25A范围，为获得较高的加工精度系数小的表面粗糙度值，应控制单个脉冲能量，尽量减小脉冲宽度，一般在0.5-64ps，所以，总采用正极性加工方式。

3.电火花线切割加工的主要工艺指标及其影响因素。

答：1.加工对象：使用与各种形式的冲裁模及挤压模，粉末合金模，塑压模，等带锥度的模具2.高硬度材料零件3.特殊形状零件4.加工电火花形成加工用的铜，钢钨，银钨合金等材料电极。

4.试论述线切割加工的主要工艺指标及其影响因素。

答：切割速度，加工表面粗糙度，加工精度，电参数，对线切割加工工艺指标的影响最为主要，放电脉冲宽度增加，脉冲间隔减小脉冲电压幅值增加《电压增加》峰值电流增大《功效管增多》都会提高切割加工速度。但加工表面粗糙度和精度则会下降，反之则可改善加工精度和粗糙度。

第六章

1.电化学加工从加工原理上共分为多少类？从原理，机理上来分析，电化学加工有无可能发展成为原子级的加工技术？

答：利用阳极金属的溶解作用去除材料2.利用阴极金属的沉积作用进行镀覆加工3.电化学加工与其他加工方法结合完成的电化学复合加工

由于加工精度一般不如电火花加工，一般不舍和与单间和小批量生产。不能发展成为原子级加工技术。

2.点解加工中的阳极和阴极与蓄电池中的正，负极有何区别？二者的电流方向相同么？ 答：以工件为阳极《接直流电源正极》，工具为阴极《接直流电源负极》

3.请分析阳极钝化现象在点解加工中及在电化学机械加工中的优缺点，电化学机械加工与纯电化学加工及纯机械加工各有什么优缺点？

答：在点解加工中，钝化膜缺点是阻止阳极溶解，优点是当侧面间隙大到一定程度后就基本保持不变，孔壁的锥度小，成形精度高。复合加工同上。

电解加工的特点：1）能以简单的直线进给运动一次加工出复杂的型面和型腔。2）可以加工 6 高硬度，高强度和高韧性等难以切削加工的金属材料3）加工过程中无切削力和切削热，工件不产生内应力和变形。适合加工易变形和薄壁零件。4）加工后的两件无毛刺和残余应力5）与其他加工方法相比生产率较高6）加工过程中工具电极不损耗。

缺点：1）加工精度不如电火花与超声波加工2）加工复杂型腔时，费用较高3）占地面积大，附属设备多，投资大。4）电解溶液的处理和回收有难度，有污染。

电化学机械复合加工优点：1）加工范围广，生产率高2）加工精度和表面质量优良3）机械磨具磨损小4）控制条件好，通过控制点参量实现自动控制5）成本低6）对机床精度要求低，腐蚀性小。

缺点：电化学机械复合加工需要增加一套电化学加工系统。如直流电源，循环装置等，另外，机床采取一定的防腐防锈措施。

第七章

1.试述激光加工中材料蚀除的微观物理过程。

答：1.材料对激光的吸收和能量转换。首先产生的是某些质点的过量能量然后碰撞产生热。2.材料的加热熔化，汽化，吸收激光能后，并转化为热能后，其温度升高，材料先气化然后才熔化蚀除。3.蚀除产物的抛出，由于瞬时急剧熔化，压力迅速增加，并产生爆炸冲击波，使金属蚀除物抛出。

2.激光与普通光相比有何特点？为什么激光可直接用于材料的蚀除加工，而普通光则不能？ 答：激光除具有普通光的共性，还具有单色性好，相干性好，和能量密度高等特性。拥有其他光源的光所难以达到的极高的单色性，光线的发散度小，相干性是区别激光和普通光源的重要特性

3.简述影响激光打孔质量的因数，并举例说明采用什么措施可以提高激光打孔的工艺质量？ 答：1）光打孔工艺规律：若激光照射能量大，照射时间长，工件表面所获得的能量多，则所加工的孔大而深。但时间过长，不仅损耗大，加工面积变大，使得能量密度降低，精度降低。

2）聚焦与发散角：发散角小的激光束，经短焦距聚焦后可以获得较高的功率，穿透力大，不仅深而且锥度小，要设法减小激光的发散角，并尽可能采用短焦距加工。但短焦距不适合加工深孔。

3）焦点的位置：当焦点的位置何地时，通过工件表面的光斑面积很大，若提高焦点位置，由于光斑直径变小，能量密度增加，孔的深度得到加深。

4）光斑内能量的分布：激光束经聚焦后光斑内各部分的光强是不同的，若光强以焦点中心对称分布。称为基模光束。这时光强最大，打出的孔是圆形的。

5）激光照射次数：激光束照射一次，加工深度大约为孔径的五倍左右，但如多次加工后，加工可以大大增加《比例接近20：1》但多次加工后加工量将逐渐减小。

6）工件材料。工件的热学物理常数对加工有有影响。如熔点沸点，导热系数高的难以加工，另工件表面粗糙度值越小，其吸收率就越低，加工出的深度状态明显。

4.激光切割，激光焊接和激光处理的原理有何不同？

答：激光切割：是利用经焦距的高功率激光照射工件，在超过阀值高功率的前提下，由此引起材料熔化和汽化，形成孔洞，光束移动仅可行切缝。

焊接过程属于传导焊接。即激光辐照加工工件表面，产生的热量通过热传导向内部传递，通过控制在工件上形成一定深度的熔池，而表面又无明显的气化。

激光相变硬化的原理：激光相变硬化是利用激光束作热源照射待强化的工件表面，使工件表层材料产生相变或熔化，随着激光束离开工件表面，工件表面的热量迅速向内部传递，形成极高冷却速度，使表面硬化，从而提高工件表面的耐磨性，腐蚀性，疲劳强度。

5.常用的激光器有那些？各有何特点？并说明其各自的应用范围。

答：红宝石激光器：机械强度大，能够承受高功率密度，寿命长，大能量单模输出。主要用于激光打孔。

掺钕钇铝石榴晶体激光器：量子效率高，辐射截面大，良好的热稳定性，热导率高，热膨胀系数小，用于打孔，焊接，热处理，打标记，书写，动平衡。

钕玻璃激光器：高功率激光，制造的零件工作物质形状，尺寸有较大的自由度。氦-氖激光器：频率稳定性好，寿命长，价格低。适用于全息照相，准直测量和激光干涉测量。

第八章

1.超声波加工设备的进给系统有何特点？超声波加工时，工具系统的振动有何特点？ 答：超声波的机械振动经变幅杆放大后传递给工具，使磨料和工作液以一定的能量冲击工件，加工出需要的尺寸和形状。

超声波加工时并不是整个变幅杆和工具都在作上下高频振动和低频或工频振动的概念完全不一样。超声波在金属棒内主要以纵波形式传播，引起杆内各点沿波的前进方向，一般接正弦规律在原地作往复振动，并以声速传导到工具端面，使工具端面作超声波振动

2为什么超声波加工技术特别适合于加工硬脆材料？

答：空化作用：是指当工具端面以很大的加速度离开工具表面时，加工间隙内形成负压和局部真空，在工作液体内形成很多微空腔。促使工作液钻入被加工工作表面材料的微裂纹处，当工具端面以很大加速度接近工件表面时，空腔闭合引起极强冲击波，加速了磨料对表面的破碎作用。

综上所述：超声波加工是磨料在超声振动作用下的机械撞击和抛磨作用，其中磨粒撞击作用是主要的，由此不难理解，超声波加工特别适合加工硬脆材料。

3试举例说明超声波在工业，农业或其他行业中的应用情况。

答：1.超声波加工型腔，型孔，具有精度高表面质量好的优点.2.切割脆硬的半导体材料3.超声波就清洗，精密零件中的细小孔，窄缝夹缝中的脏物。4超声波焊接，电子电器元件和集成电路的接引线，包装线。5.超声波镀锡，挂银及涂覆熔化的金属薄层。

第九章

1.何谓电子束加工？试说明电子束加工的分类，特点及应用范围。

答：电子束加工是在真空条件下，利用聚焦后能量密度极高的电子束，以极高的速度冲击到工件表面的极小面积上，在极短的时间内，其能量的大部分转变为热能，使被冲击部分的工件材料达到几千摄氏度以上的高温，从而引起材料的局部熔化和气化，从而加工目的。电子束加工分为电子束热加工和电子束非热加工，特点：1.加工面积小2.电子束能量密度高3.能量密度高，而且能量利用率可达百分之九十以上，因而生产率高4.可以通过磁场或电场对电子束的强度位置，聚焦进行控制，从而实现自动化5.由于在真空中进行，因而污染小，加工表面不氧化6.电子束加工因需要一套专用设备，所以费用昂贵。

应用：1.电子束打孔，在航天，电子，化纤及制革上应用2.电子束可焊接的材料范围广，有利于焊接熔点更高的金属和活泼金属。3.电子束热处理4.电子束曝光。

2.试述离子束加工的基本原理和应用范围，并比较它与电子束技工的优缺点。

答：离子束加工是利用离子束对材料进行成形或表面改进的方法。在真空条件下，将由离子源产生的离子。经过加速，投射到材料表面，产生溅射和注入效应。它是靠微观的机械撞击能量束加工的。

主要应用在：利用离子撞击和溅射效应的离子束刻蚀，离子溅射镀膜和离子镀，以及离子注入效应的离子注入。相比较电子束加工，便宜。

第十章

1.试述超高压水射流切割技术的原理和特点。

答：超高压水射流本身具有较高的刚性，在于工件发生碰撞时会产生极高的冲击动压和涡流。从微观上看：相对于射流平均速度存在着超高速区与低速区。表面虽为圆柱形，而内部实际存在着刚性高和刚性低的部分。刚性高的宏观上起到快速碶劈作用，而低刚度部分碶吸屑，排屑作用，俩者结合，正好像锯刀一样，切割材料。

超高压水射流切割具有切缝窄，切口平整，无热变形，无边缘毛刺，切割速度快，效率高，加工成本低，无尘，无味，无毒，无火花，振动小，噪声低等特点。尤其适合于恶劣的工作环境和防燥要求的危险环境工作。

2.试述纯水高压水切割与磨料高压水切割之间的异同及应用。

答：纯水切割喷嘴用于切割密度较小，硬度较低的非金属软质材料，喷嘴内孔的直径范围为0.08-0.5mm，切割喷嘴的直径范围为0.5-1.65mm。

3.试述往复式增压器的工作原理。

答：增压器交替往复运动，不断输出超高压水，直至达到切割工艺要求的水压，即可开始加工。

4.试述影响超高压水射流切割速度，切割精度的因素。

答：影响超高压水射流切割深度的工艺因数较多，包括射流的工作介质，喷射的压力，作用面积，切割时间，工件的材质，以及喷嘴离工件表面的距离等。

切割速度与被加工的材料性质有关，并与射流的功率或压力成正比，与切割速度和工件厚度成反比

第十一章

1.在等离子体加工过程中，为什么可以获得极高的能量密度？

答：等离子体具有极高的能量密度，其原有有以下三个方面：1.机械压缩效应，电弧在被迫通过喷嘴喷出时，通道对电弧产生机械压缩作用2.热收缩效应。喷嘴的内部通入冷却水。喷嘴内壁受到冷却，温度降低，靠近内壁的气体电离度急剧下降，使电流的有效截面积缩小，电流密度大大增加3.磁收缩效应。由于电弧电流周围磁场的作用，迫使电弧产生强烈的收缩作用，使电弧变得更细，电弧区中心的电流密度更大，使电弧更稳定。

以上三种压缩效应的综合作用下，等离子体的能量高度集中，电流密度，等离子体电弧的温度都很高。

2.在挤压洐磨技术有那些特点？举例说明其实际应用情况。

答：挤压洐磨的工艺特点：1.使用范围广，几乎能加工所有的金属材料，同时也能加工陶瓷，硬塑料等2.加工效果好3.加工效率高4.加工精度高

应用与边缘光整，倒圆角，去毛刺，抛光和少量的表面材料去除，3.说明磨料喷射加工的过程中，影响加工质量的因数主要有那些？

答：磨料喷射加工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，达到加工目的。

加工的设备主要包括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。

4在磁性磨料研磨加工过程中，影响加工质量的因素主要有哪些？ 答：1.强度的影响2.加工间隙的影响3.磁极形状的影响。

5.光刻加工技术的基本过程通常包括哪些步骤？如何提高其加工精度？ 答：1.涂胶2。曝光3.显影4.腐蚀5.去胶

6如何理解纳米级加工的物理实质？

浅谈将辩证法融入特种加工技术教学 第5篇

[关键词]特种加工 辩证法

特种加工亦称“非传统加工”或“现代加工方法”，泛指用电能、热能、光能、化学能、电化学能、声能及特殊机械能等能量达到去除或增加材料的加工方法，从而实现材料被去除、变形、改变性能或被镀覆等。它与传统机械加工方法相比有许多独到之处，因此，在很多领域得到了广泛的应用，高等学校机械专业也普遍开设《特种加工》课程，本文就特种加工技术中的辩证法进行探讨。

一、化学加工

化学加工是利用酸、碱、盐等化学溶，液对金属产生化学反应，从而进行加工的方法。

金属的腐蚀，在通常情况下是不希望产生的，其危害和损失也是巨大的，然而化学加工恰恰就利用腐蚀的方法来进行加工。利用腐蚀的原理，可以进行化学铣切，化学刻蚀，化学抛光，只要工艺过程和参数控制得好，腐蚀完全可以用来进行加工，尤其是化学刻蚀，与光刻技术结合在一起，形成了现代微细加工(微电子、微机械)技术的基础。在腐蚀的现象上，对立统一规律体现得十分明显。

化学过程一般都有氧化过程和还原过程，这是一个事物的两个方面，化学加工中，利用氧化过程可以进行化学铣切、抛光和刻蚀，这实际是去除的过程，利用还原过程，可以进行化学镀，包括镀铬、镀镍以及复合化学镀等。在这一点上，矛盾的两个方面体现得也十分明显。

二、电化学加工

电化学加工是利用电解液中阴阳极之间的电化学反应来进行加工的方法。与化学加工相类似。电化学加工也可以分别利用阳极过程和阴极过程来进行加工，这同样是一个事物的两个方面。阳极过程是腐蚀的过程，与化学加工一样，也可以利用电化学腐蚀来进行电解加工和电化学抛光；反过来，利用阴极过程可以进行电镀和电铸，电化学加工在现代生产中应用十分广泛，但是从哲学角度看，辩证法的思想在电化学加工中体现得十分深刻。

更进一步，对化学加工和电化学加工可以用类比的方法进行研究，只要抓住对立统一的思想和矛盾两个方面的思想，就可以对化学加工和电化学加工进行深入而全面的研究，同时，在教学上，也有利于学生掌握这两种加工方法的内在规律。

三、电化学机械加工

在电化学加工中，如果使用钝性电解液，工件表面会形成一层钝化膜，这层钝化膜有阻碍电化学作用继续进行的效果，这在电化学加工中是不利的。然而，利用在工件表面形成钝化膜，再有选择地进行去除，使电化学作用可控地进行，则可以进行电化学机械加工，这种加工方法有很多其他加工方法，尤其是机械加工所难以达到的优点和效果。对立统一规律在电化学机械加工中也体现得十分深刻。

四、电火花加工

电火花加工是著名的特种加工方法，也是最能体现对立统一规律的特种加工方法。如同金属的腐蚀一样，破坏现象是人们所不希望的，但是掌握其中的规律，对工件进行可以控制的破坏，则可以形成加工，从辩证法的观点来看，就是事物都具有两面性，而且是对立统一的，并且正是由于矛盾的对立统一，才促进了事物的发展。

五、电子束加工

与电火花加工一样，电子束加工技术的发展也是从破坏现象中受到启发。在作电镜照片时，有时照片上会出现一些黑点，研究发现这是由于电子束作用的结果，由于受到这个现象的启发，人们认为可以利用电子東来进行加工，K.H.Steigerwald博士经过近20年的努力，才开发出了第一代电子束打孔机，电子束加工技术的发展与电火花加工技术的发展极其相似，都是从破坏现象中发现规律并加以利用，从而形成加工方法。

六、电液加工

电液加工的思想起源于前苏联，远在上世纪30年代，前苏联的尤特金就注意到雷电具有惊人的破坏力，特别是当有一次他看到一个打在白海海湾的巨雷高高地掀起一股巨大的水柱，他受此启发在实验室进行了水中放电的实验，并逐渐在工业中应用。电液加工可以进行成型、破碎、清理等用途，但其基本原理，则与电火花加工技术和电子束加工技术一样，都是受破坏的启发而来的，实际上也就是体现了辩证法的事物具有两面性和对立统一的规律。

七、水射流与超声波加工

水是最柔软的东西，利用水来进行加工似乎很不可思议。单纯的一滴一滴水恐怕不知道多久才能切割钢板，因此要用高压水，如果加上磨料就更快了，不管加不加压力，或者用不用磨料，工件上的材料都是被一点一点去除的，水射流加工实际上是一个从量变到质变的过程，也就是辩证法里的“质量互变”规律，微小的去除累积起来就变成了加工。

与水射流加工类似的是超声波加工，磨料在超声波作用下对工件进行磨除，单个磨料的去除量很小，但是多量的磨料在超声波的高速带动下进行磨除，其去除量和去除速度就很可观，这也是一个从量变到质变的过程。

特种加工技术 第6篇

1 明确课程特点

特种加工技术是机械制造的重要工艺手段, 是数控技术高技能人才必须掌握的技能, 也是高职机械类专业的一门重要的岗位技能课。和其他的课程相比, 还具有以下特点。

(1) 实践性很强。

要求学生掌握特种加工理论知识的同时, 还要能熟练操作各个特种加工机床。

(2) 应用范围很广。

加工范围不受材料硬度、强度的限制, 特种加工种类很多, 除了教学中和企业中常用到的电火花和线切割外, 还有电子束、离子束、激光等精密特种加工, 种类多, 加工精度高, 精密电火花加工的加工精度可达0.51um, 表明粗糙度可达镜面Ra0.02um。特种加工常用的设备价格适中, 特别是数控电火花和线切割机床广泛应用于各个企业。

(3) 理论知识较为复杂。相对高职学生来说, 特种加工技术课程既有机械方面的知识, 又有电方面的理论, 且理论较深。

(4) 对任课教师的要求高。

任课老师在具备理论知识的同时, 要有很强的实践动手能力。

2 内容模块和对应学时

本课程的内容选取是根据企业中的真实产品, 以工作过程为导向, 在本课程学习中, 理论与实训相结合, 编程与实际操作相结合, 目标能力与现场案例分析相结合, 多媒体演示与走访参观相结合, 项目 (产品) 与多形式考核相结合。

本课程本着实用够用为原则, 根据企业需要, 特别针对特种加工主要的几大方面来安排, 重点突出电火花、线切割的编程, 操作, 占总课时超过50%。本课程共安排90个学时。

3 课程讲授

特种加工技术中, 采用理论实践一体化教学模式, 讲授电火花成形加工和线切割加工技术时, 理论知识与技能实践并重, 以工作过程为导向, 引导学生在实现工作任务的过程中掌握加工工艺、编程及机床操作技术, 同时获得必要的理论知识。重点是电火花加工和线切割加工, 各有5个项目。每个项目都来源于企业实际, 完全按照现代机械制造企业的实施流程, 并就实施关键部分 (电火花加工条件的选用、电火花基准球的定位、线切割零件切割加工工艺分析等) 进行了详细的讲解。

每个项目由项目导入、相关知识、项目实施、拓展知识、讨论题5个部分组成。在相关知识部分介绍完成项目需要掌握的必备知识, 如机床结构、ISO编程、电极设计方法、电极装夹方法、电极定位方法、加工条件选用等;项目实施主要由加工准备 (含工件装夹与校正、电极装夹与校正、电极定位等具体实施过程) 和加工组成;拓展知识主要包含实施项目后进一步提高的知识点, 如各种电参数、非电参数对电火花加工的速度、表面粗糙度的影响。

4 教学方法

特种加工技术课程的总体学时要求为90学时, 其中理论与实践比例是2∶3。在讲授理论基础课的同时我们积极安排学生的实践课, 课程讲授全部是在一体化教室中完成, 讲授理论的同时, 安排学生进行实验和实训。

教学中注意现代化教学手段的应用, 如多媒体课件、声像显示等。方法灵活, 充分发挥学生的主体性, 与学生建立起平等、民主和对话的师生关系, 培养学生发现问题、分析问题、解决问题的能力和探究意识, 使学生会学。帮助学生对教学内容的理解, 激发学生的学习热情, 鼓励有所创新并取得实效的教学方法。

(1) 要强化课堂教学。课堂教学是传授知识的主要形式。有一种说法是:一流教学教思想, 二流教学靠P P T, 三流教学读教材。摒弃“满堂灌”和照本宣科的三流的教学方法, 运用多样化的、能够激发学生学习兴趣的启发式教学, 实施模拟教学、案例教学等。要强化课堂教学组织。教师既要发挥教育教学职能, 也要履行组织教学职责, 提高课堂教学的有效性。要想方设法增强教学互动环节, 真正体现以学生为主体、以教师为主导, 师生互动, 教学相长。要积极设计问题启发学生分析讨论、找出解决的办法, 使学生学会学习、善于学习, 养成终生学习的能力。

(2) 讲练结合型。采用讲、练结合型教学方法, 教师在讲清基本概念、基本理论与方法之后, 通过布置学生进行实践训练, 完成教学内容。采用这种教学方法, 事实证明教学效果良好, 学生很快地掌握了课程内容。

(3) 案例教学型。生产一线的情况是千变万化的, 案例教学为学生提供了一种模仿、借鉴和引伸的范例。这种教学模式的最大特点是使教学更加贴近生产实际, 针对性较强。

(4) 启发式教学。教师提出几个综合性的问题, 然后逐个加以分析, 按设定条件逐步提出解决办法, 使学生从中领会思路, 学会解决问题的办法。此种方式针对性强, 特别适用于概念比较多的内容。

(5) 讨论式教学。这种方法是教师在课堂上针对企业工作环境的模拟情况所采取的不同工艺措施提出几个讨论题, 学生分组准备并派出代表在班上发言, 不同观点之间可以展开争论, 最后教师进行归纳总结, 如果答案不统一, 不同的观点可以允许存在。这种教学法, 实际也是对企业工作环境的模拟, 通过这种教学, 能够提高学生工作的适应能力。

教学中发现, 以上几种教学模式都充分调动了学生的学习积极性, 体现了以学生为主体的思想, 同时也体现了理论与实践的紧密结合。学生既学到了理论知识也掌握了实践技能, 同时学生的技术应用能力也得到了提高, 因而受到学生的普遍欢迎。

5 实施效果

从2006级机械类专业开始, 对《特种加工技术》这门课进行教学方法的探索与实践, 效果很好。目前, 已毕业了5届学生, 2011级机械类学生已开始顶岗实习。跟踪走访学生与用人单位, 以及社会、行业尤其是鹤壁机械类行业对毕业生和顶岗实习学生的评价表明, 学生的动手能力强, 岗位适应快。

参考文献

[1]郭晓明.整体性课程结构观与优化课程结构的新思路[J].教育理论与实践, 2001 (5) :38-42.

[2]黄克孝.构建高等职业教育课程体系的理论思考[J].职教论坛, 2004 (7) :42-45.

[3]郑晓梅.论高等职业教育课程目标的价值取向[J].职业技术教育, 2003 (19) :40-42.

特种加工与机械制造工艺技术的变革 第7篇

1 特种加工技术的构成以及研究进程

1.1 特种加工技术的构成

近三四十年来, 特种加工技术发展较快, 内涵尤为丰富, 如图1所示。

1.2 人工智能技术发展为特种加工工艺规律建模打下根基

特种加工的微观物理过程尤为繁琐, 加工机理理论研究十分艰难, 大多较难通过简易的解析式给予表述。近年来, 虽然学者通过各类理论对各种特种加工技术深入分析, 并获得了良好的理论成绩, 可离定量的实际运用尚有一定距离。当前, 特种加工的工艺参数仅可通过经验获得, 并不能完成最优化及自动化。随着模糊数学、神经元网络乃至专家系统等不同人工智能技术的进步, 人们逐渐试着通过这些技术打造加工效果与加工因素相互间的定量化效率、精度、经济性等实验模型, 并获取了初步成果。所以, 透过实验建模, 把典型加工实例及加工经验当做知识进行保存, 促使创建描绘特种加工工艺规律的可扩展性开放系统的环境愈发醇熟, 并为不断进行特种加工工艺过程的计算机模拟、应用人工智能选用零件的工艺流程乃至虚拟加工打下了根基。

1.3 智能控制会变成特种加工范畴重要的控制方式

大部分方式运用以柔克刚的非接触式加工方式, 加工存在化学过程, 加工的微观过程十分繁琐。到目前为止, 依旧无法通过一个准确的数学模型进行概括, 且由于加工过程的进行, 加工环境有时还会产生庞大的变化, 令加工特性由于时间的变化而产生变化。所以, 对控制舆论内典型模型不确定非线形时变系统而言, 较难通过经典及现代的控制理论方式获取满意的结论。长期以来, 人们通过不同自适应控制方式进行运作, 可是面对加工环境大面积改变的状况, 依旧无法达到满意的性能。

这些年来, 人们将大多数精力移至模糊控制、神经控制等一些智能控制的分析中, 且在电火花成型加工以及电火花线切割加工中获取改变, 并成功用在国外高档机床中。它能够自动选择最佳参数, 自动监测加工, 实现自动化、最优化控制。此外, 还可以对模糊控制器引进自适应控制功能或与人工神经网络技术相融合, 令其具备自学习能力, 以此提升加工效率, 稳定加工过程, 降低对操控者技术依赖等方面的问题。

1.4 全新特种加工技术会对制造业生产模式引发深远影响

1.4.1 迅速成型技术

通过材料堆积成型的方法, 转变传统去材法以及变形法机械加工的众多阻碍, 在无需工具及模具的前提下, 快速打造出任何反锁形状, 且又具备相应功能的三维实体模型或零件。

1.4.2 等离子体熔射成型工艺技术

等离子体熔射成型工艺技术是将等离子体射流作为热源, 在各类特殊工艺环境中令材料集结成型的零件制造方式。因为等离子体射流温度较高, 会溶解所有材料;喷射速度迅猛, 会赋予熔粒以高的动能;工艺参数协调便利, 可以获取较高的沉积速度。此外, 可以通过惰性保护气体, 确保制件中没有杂质, 特别适合应用于复合材料、陶瓷、高硬度高熔点合金等形状繁琐、薄壁件的快速制作中, 运用前景较广。目前, 对这个技术的分析尚处在初级阶段。

1.4.3 在线电解修整砂轮镜面磨削技术

通过弱电解中阳极溶解现象, 可对铸铁等金属融合剂金刚石砂轮采取在线电解修整。通过修整的砂轮, 不但表面平整, 还形成了一定厚度的氧化膜层。砂轮处于高速旋转时, 此膜层摩擦或刮削被加工面, 完成硬脆材料光滑表面的打磨及抛光, 而电解修锐参数成为对加工品质具有影响的主要因素。目前, 此技术在硬脆材料及金属零件完成高效的精密及镜面一体化技工中, 具备较大的市场。

1.4.4 时变场控制、电化学机械复合加工技术

通过电化学机械加工, 电化学溶解电场较易完成实时计算机控制的特征, 完成加工过程内金属零件表面各个方面有选择去除, 以便实现高几何精度、低表面粗糙度的复合加工形式。其最大的特点是能够完成金属零件的尺寸、形状精密加工以及光整加工一体化, 明显提升生产率。

1.4.5 三维型腔简易电极数控电火花仿铣

作为长期备受电加工行业关注的技术, 人们曾对三维型腔简易电极数控电火花仿铣进行了大量的研究工作。可是, 由于电极损耗和补偿的繁琐性, 尤其对尖角方面损耗严重等问题, 该技术长期以来一直未获得良好的进步。直至东京大学生产技术研究所对微小型腔加工技术以及等损耗理论获取佳绩, 才令这一技术的实际运用变为可能, 并获取初步的实验论证。

1.4.6 电火花混粉大面积镜面加工技术

电火花混粉大面积镜面加工技术通过在电火花工作液内添加相应导电粉末, 用于加大放电间隙, 令放电点分散的方式得以完成。该技术可以加工出粗糙度低于Rmax0.8μm的表层。

通过大量实验, 我国已经获得了混粉电火花镜面加工的根本工艺规律。在大范围加工状况下, 运用此技术表面粗糙度能够实现Ra0.107μm的水准。因此, 不论理论方面还是工程应用方面, 该技术均获得了实质性的转变, 且所获取的成果在国际中处在先进水平, 在国内处于领先水平。

1.4.7 磁粒研磨技术

磁粒研磨技术运用磁场超距作用在高磁导率的散粒体磨料来完成繁琐曲面研磨抛光, 其优势为无需严谨掌控磨头和被抛光表面相互间的相对位置, 较易完成抛光自动化, 且抛光工具构造简易, 设施成本较低, 适合于薄壁、内凹、细小的零件抛光。当前, 在对磁粒研磨加工机理分析中, 仔细分析磁场强度、磨料粒度、形状等影响方面, 且透过有限元法对旋转磁场采取模拟计算, 可以掌握旋转磁场的动态过程。

2 特种加工的类别、运用方式及应用范畴

2.1 电火花穿孔加工

这一方式能够加工所有导电材质。通过火花放电腐蚀金属的道理, 运用工具电极复制以及加工工件的一个工艺方法, 能够对型腔模及型腔零件进行加工。此外, 还可加工冲模、挤压模、粉末冶金模乃至型孔零件、小深孔零件。

2.2 激光加工

激光加工是经过透镜聚焦能量密度中较高的激光焦点, 令工件素材被融化或蒸发的一个加工形式。对激光参数给予有效运用, 能够执行焊接、激光表面处理、打孔、激光切割等, 且还可以应用于封装电子元器件方面。激光加工规格精度可以限制在0.01mm至0.001mm的范围中, 无需通过工具便能够用于各类材质方面。激光表面处理是将功率较高的激光技术与粉末冶金技术相互融合, 对工件的表面进行处理及加工, 如此转变工件的组织结构、特点乃至成分, 以提升物理性质, 并成为制作纳米材质的主要形式[1]。

2.3 超声波加工方式

此加工方式是利用加工工具的超声频振动, 通过磨料悬浮液加工硬脆材质的一个形式。超声波加工的尺度精度范围处于0.05至0.01区间, 能够运用在各类硬脆材质当中, 能够加工所有孔型及型腔, 还能够进行开槽、切割、套料、雕刻。虽然超声波加工的生产效率不高, 可是由于其加工精度及表面粗糙度较好, 所以时常用于抛磨和光整加工工件。

2.4 电子束加工方式

此加工方式是通过高速电子冲击动能加工金属, 依照真空原理, 采取电流加热阴极的形式发射电子束, 之后通过静电加速电子束。由于受到电磁透镜聚焦的作用, 可以令电子束快速轰击工件表层的微小面积。如此, 电子束的能量大多都转变成热能, 能量的密度也较高, 被轰击表层将会即刻熔化或气化, 将一些材料去除, 以此顺利完成加工。电子束加工可以用于所有材料中。而对电子束的能量密度以及能量注入时间进行掌控, 则能够执行打孔和切割的加工。

2.5 电化学加工方式

这一方式能够分为两种类别, 即工件去除金属的阳极电解蚀除加工和向工件中沉积金属的阴极电镀沉积。此加工方式能够对汽车的所有型腔锻模进行加工, 乃至航空、航天发动机等弯曲的叶片等相对繁琐的模具及零件。此外, 电镀与电铸能够对相对细致繁琐的表层进行克隆, 刷镀则还能够修复已经磨损的零件, 而转变物件表层的物理性质。

2.6 电火花线切割加工方式

此加工方式利用细金属丝做电极, 对工件采取脉冲火花放电腐蚀, 实现切割成型的一个加工形式。它能够对所有导电材质以及形状不同的冲模、电极乃至切割零件进行加工。

3 特种加工引发的机械制造工艺技术变革

在机械加工中, 制造工艺技术的主要内容如图2所示。

通过制造工艺技术的主要内容, 进行的技术变革有以下几点。

3.1 特种加工引发产品设计思路变革

特种加工处理了各类特殊繁琐表层的加工, 乃至各类超精、光整或具备特殊需求的零件加工问题, 令所有材料的加工变成可能。而迅速成型技术则令产品的迅速试制变成可能。因此, 特种加工令产品设计内选择的零件材质、制造工艺方式拥有更加宽泛的选择余地, 还可以迅速将设计理念变成具备相应功能的原型, 以此令产品的设计思路处在创意及制造相结合的局面。

3.2 特种加工加大了可加工材质的范畴

特种加工方式令机制工艺中可加工的材料范畴由普通材料发展为超硬材料及特殊材料, 使所有材料的加工变成可能。材质的可加工型不再和韧度、硬度、脆度、强度等构成正比或反比。过去较难加工的硬质合金、石英、金刚石、淬火钢等材质, 都能够通过电火花、电解、超声波、激光等特种加工形式进行加工。对电火花、线切割来讲, 淬火钢远比未淬火钢容易加工[2]。

3.3 特种加工技术已经变成微细加工、纳米加工的主要方式

当前, 制造技术逐步朝细微、微米、纳米乃至亚微米的级别发展, 成为制造业融入高技术的切割点。而激光、电火花、电子束、离子束等特种加工技术, 则属于当前高速发展中的微细以及纳米加工的重要方式。

3.4 特种加工转变了传统结构工艺性的好与坏

传统加工方式将方孔、小孔、弯孔、深孔、窄缝等归类为结构工艺性较差, 有的状况中则被归类为工艺性较坏, 甚至还会被设定为结构设计禁区。特种加工则令这个坏变为了可能, 并将其变身为好。例如, 对电火花穿孔、电火花线切割工艺而言, 加工方孔与加工圆孔在困难程度方面相同。

3.5 特种加工将转变新产品试制的传统模式

新产品的传统模式通常为模具、道具、量具, 乃至工装夹具设计制造等方面。当前, 运用数控电火花线切割, 能够直接制作花键孔、钣金异型孔、非标直齿轮, 且可加工繁琐的二次曲面零件。所以, 特种加工方式的运用不但能够加快产品的试制速度, 还能够节省庞大的新产品试制费用, 从而转变新产品设计试制的形式[3]。

3.6 特种加工转变了过去淬火工艺路线和零件不良品的可修复性

特种加工产生后, 转变了淬火热处理工序必须设置在除磨削之外的其余切削成形加工以后的传统工艺标准。因为特种加工不被工件硬度所束缚, 因此有时为了免除成型加工后淬火热处理引发的应力变形, 可以先进行淬火, 再进行加工。而以往认为无法修复的不良品, 如今也均能够通过特种加工进行修复。

4 结束语

总而言之, 特种加工技术对机械制造工艺技术而言具有深远的意义, 已经变成当前制造技术中关键的构成部分。由于科技与工业的不断发展, 使特种加工必须不断完善和发展, 才能使其不断加快科学技术与现代工业的发展, 从而展现出自身的价值。

摘要：特种加工在机械制造工艺技术占有非常重要的地位。特种加工方法通过电、磁、化学、声、光等能量或组合体现在工件中被加工的位置, 以此体现出材料变形、消除、性能变化、镀覆等加工的方式。

关键词：特种加工,机械制造,工艺,技术

参考文献

[1]刘伟, 李素丽.特种加工技术研究现状及发展趋势[J].广西轻工业, 2010, (8) :244-245.

[2]何国国.特种加工与机械制造工艺技术变革探讨[J].科技致富向导, 2010, (9) :101-102.

特种加工技术 第8篇

关键词：特种加工,教学研究,电火花,线切割,项目教学

《特种加工技术》是数控技术、模具设计和制造、机械设计与制造专业的专业主干课程, 本课程的主要教学目标之一是培养具有较强数控特种加工工艺设计、编程及特种加工机床操作能力, 了解现代设计方法和信息化制造技术, 适应机械和模具制造行业生产、管理等一线需要的高等技术应用性专门人才。本人通过对传统特种加工技术课程进行改进, 使学生能在任务式学习课程中快速掌握电火花加工和线切割加工的原理、编程和机床操作能力, 以期能在就业时更加适应企业的人才需求[1,2]。

1 课程设计的理念和思路

1.1 课程设计的理念

课程以培养学生掌握以电火花和线切割加工为主的特种加工技术为主要目标, 在教学过程中以项目任务式为导向, 引导学生完成项目的同时培养学生的职业素养, 并对学生在项目完成过程中的机床操作和保养、操作规范、团队协作等情况进行综合考核。课程设计是教学内容循序渐进的模块化内容, 以项目操作来充分调动学生的学习热情, 激发学生的创新能力, 使学生分阶段逐级完成学习知识和, 提升操作技能。

1.2 课程设计的思路

(1) 课程设计时, 先以一个实际的具有技术代表性和综合性的加工任务为分析对象, 剖析出几个具体的小任务, 通过这几个小任务可以逐级学到本课程的所有知识, 然后设计出对应的具体项目内容。如针对线切割加工的学习, 被分成对骏马线切割加工的认识、圆形的线切割加工、线切割的加工编程知识学习、线切割的穿丝操作练习、爱心的线切割加工等5个任务。

(2) 任务从前到后, 知识点逐渐增加, 后一个项目在前一个项目的学习内容的基础上又增加新的内容, 难度逐渐增加, 有利于学生更好得掌握知识。在每个项目中, 融入相应的教学知识点, 比如, 对骏马线切割加工认识中, 需要学习电火花的基本加工原理、电火花加工中的一些常用参数指标及术语、电火花加工的物理本质、电火花加工的基本效应 (极性效应、覆盖效应) 等。

(3) 采取理论知识集中讲解、实践操作分组教学的方式。由于每个学校的特种加工设备都有限制, 不可能在同一时段给较多学生同时操作, 因此, 在实践操作环节时, 对学生进行相应的分组, 每个团队在指定时间内协作完成。同时, 实践场所和设备开放式管理, 便于学生在课外训练时提高相应能力, 充分发挥创新能力。

2 课程内容的设计

2.1 课程内容的选取原则

(1) 项目源自真实。项目的内容设计需要取材于真实的加工场景, 学习内容要能满足企业需求。

(2) 内容渐进式, 既全面又突出重点。项目包含的教学内容按照各项目次序逐渐提升难度, 逐渐增加知识点, 既要全面, 又要突出重点, 尤其是突出适合企业一线需求的知识和操作技能。

(3) 重视学生学习热情的激发和创新能力的培养。

2.2 课程内容的适用对象

特种加工技术课程具体包括电火花加工、线切割加工及其他加工技术, 对于数控技术、模具设计与制造、机械设计与制造等专业的学生都适用。课程内容兼顾理论知识和实操能力, 让学生在实践中体会理论知识的精华, 深刻掌握知识。同时, 也可以拓宽学生的视野, 为以后工作上岗打好基础。

2.3 课程内容的组织和安排

课程内容设置为10个项目, 分别为:项目1特种加工技术绪论, 项目2骏马的线切割加工, 项目3圆形的线切割加工, 项目4线切割的编程知识学习, 项目5线切割的穿丝操作练习, 项目6爱心的线切割加工, 项目7对塑料模具异形孔的电火花加工的认识, 项目8圆形孔的电火花加工, 项目9爱心图案的电火花加工, 项目10冲压模具的电火花穿孔加工。其中, 项目1主要讲解特种加工产生的原因、发展概况及其分类, 并介绍国内外一些先进制造技术的发展及应用, 如快速成型技术、电火花加工、电解加工、激光加工、电子束离子束加工、水射流加工、超声波加工等。

项目2到6主要学习线切割的理论知识及操作技能。项目2以骏马的线切割加工过程为例, 启发学生认识电火花加工的原理, 并引导学生学习电火花加工应具备的条件、电火花加工的特点和用途、电火花加工机床等知识。项目3要求学生在教师的指导下, 完成对圆形的线切割加工任务, 掌握基础的加工操作技能, 同时学习电火花线切割的加工原理、线切割加床的分类和特点、线切割机床的结构组成。项目4主要针对线切割编程知识的学习, 要求学生掌握编程的格式, 并用几个实例来训练学生, 使其尽快掌握编程的方法。项目5主要训练学生的线切割加工中的穿丝、上丝操作技能, 并学习电极丝的垂直度校正、走丝行程调节及紧丝、线切割的断丝原因分析及解决措施等。项目6要求学生完成学习线切割加工工艺处理、工艺参数选择、工艺技巧等内容, 通过学习, 需要学生对不同的加工任务确定合理的加工路线、穿丝孔位置、切入点位置, 并能合理选择电极丝和对刀操作, 能正确地进行工件的装夹和定位, 并最终在工件的指定位置加工出合格加工精度和表面粗糙度的爱心。

项目7到10主要是学习电火花穿孔加工和成型加工的知识和技能。项目7以电火花加工塑料模具异性孔为例, 引导学生掌握电火花加工的常用术语、基本规律, 学习电火花加工成型加工基础, 学习影响工艺指标的主要因素, 并使其懂得选择参数。项目8由教师指导学生完成对圆形孔的加工, 并学习电火花机床的组成及作用, 学习机床安全使用规程, 掌握电火花加工机床的基本操作方法和步骤。项目9要求学生完成指定爱心图案的电火花加工, 具体内容包括爱心电极的设计与制造、电极的装夹和校正、实践加工任务, 电极的设计在UG中完成, 电极制造需要用精雕机CNC完成。项目10是一个针对冲压模具的电火花穿孔加工案例, 学生需要学习EDM成型电参数对工艺指标的影响、电极材料的选择、加工条件的设定、影响加工精度的因素、平动加工等知识, 并最终在指定位置完成穿孔的粗、精加工。

3 课程创新和教学效果

课程以项目化模式推进教学, 将授课内容知识点分布在循序渐进的项目学习任务中, 并采取理论知识集中讲解及实践操作分组教学的方式, 同时实践场所和设备开放式管理, 使学生在课堂内外更快速更深刻地掌握特种加工技术的理论和实操技能。通过实践教学检验和学生评教测评, 学生反映课程内容较传统授课模式更具有实用性和可学习性, 企业反映学生掌握的知识和技能更加实用, 基本适合企业的人才需求。

4 结语

一个国家的强大与否很大程度上取决于这个国家制造业水平的高低, 而特种加工技术是制造业中不可或缺的重要组成部分。要提升一个国家的制造业水平, 就必须提升这个国家的工程师和操作技工的水平。而中国现阶段, 很大部分的新劳动力技工来自于高职院校, 因此, 提升高职院校的教学水平, 使其培养出的技能人才满足新形势下的企业需求就变得非常重要。笔者改革传统教学模式、设计本课程的目的是为了使学生更加快速、深刻、全面地掌握特种加工技术的知识和技能, 以期为祖国的制造业水平提升贡献一份微薄的力量。

参考文献

[1]刘创.行动导向教学法在数控线切割加工课程改革中的应用分析[J].大科技, 2014, (5) :49-50.

特种加工技术 第9篇

1 特种加工技术的概述

因受到刀具材料自身性能、加工能力以及结构等方面的限制, 使得传统加工方式难以满足高强度、高脆性、高韧性以及磁性等相关新材料的切割需求, 尤其是一些形状比较难处理、构件精密且复杂的材料。这种特种加工技术其实就是指通过物质动能、电化学能、磁能、电能、光能、热能以及化学能等能量的直接利用或者复合利用, 来完成加工任务的一种方式。相对于传统加工方法而言, 特种加工机技术所涉及到的范围更为广泛, 其应用范围主要为以下几个方面:1) 可对各种比较难切削的材料进行加工, 比如石英、硬质合金、钛合金、淬硬钢、耐热钢、宝石、不锈钢、金刚石以及硅等各种高脆性、高硬度、高韧性与高强度的金属材料或非金属材料。2) 可对各种比较复杂且特殊的表面进行加工, 比如注射模、喷气蜗轮机叶片、锻压模、整体蜗轮等各种立体成型的表面。3) 可对各种具备特殊需求或者光整等零件进行加工。尽管这些特种加工技术已经解决了在传统切削加工中遇到的问题, 使得产品质量与生产效率得到了很大的提高, 但其自身还存在着急需解决的问题, 如特种加工机理的不明确, 工艺参数的选用与加工过程还有待提高, 特种加工中所产生的废渣与废气如果排放不当, 很容易造成环境的污染, 严重影响人们的身体健康。此外, 一些特种加工所需要的设备, 其投资较大, 且使用维修费用相对较高, 这些问题都是当前急需要解决的。

2 机械制造中特种加工技术的创新研究

2.1 特种加工技术

1) 电火花加工。即通过工具电极和工件电极间在脉冲性火花放电时所产生的这种瞬时高温来进行工件上这些多余金属的蚀除。这种加工一般常用于回转加工、成型加工以及线切割加工, 借助于比较软的这些工具电极来对各种导电材料进行加工。2) 激光加工。即把激光光束聚焦成为很小的一种光斑, 继而得到较高的温度以及能量, 接着在一定时间范围内, 使材料汽化与溶化, 最后被蚀除, 完成加工。这种加工技术不仅能够在各种透明环境中操作, 同时还可实施精密细微加工, 便于非金属材料的切割, 且获得的生产率也相对较高。该加工方法一般用于焊接、打孔以及切割等。3) 电解加工。即借助于金属在电解液中电化学阳极溶解原理对工件进行加工, 使其成形。这种加工技术可对任何一种导电材料实施加工, 同时在阴极工具上, 所产生的损耗较小, 加工后得到表面质量也相对较好。4) 电子束加工。即处于真空的状态下, 借助于高速电子所产生的冲击动能转换成为局部的热能, 利用这一热能来加工材料。这种加工方式可加工的材料非常的多, 能够对一些非常小的面积进行加工, 且加工的精度能够达到纳米级, 在加工中所产生的污染也较少, 但是该工艺也存在着一个弊端, 即加工设备成本较高。该技术一般应用于光刻、加工微孔、焊接以及窄缝等。5) 超声波加工。即通过加工工具所产生的超声频振动, 借助于磨料悬浮液对硬脆材料实施加工成型的一种方法。这种方法加工尺寸的精度能够达到0.05~0.01毫米, 既可对各种孔与型腔实施加工, 同时也可完成雕刻、套料、开槽以及切割等工作。相对于电火花加工而言, 这种加工方式虽然生产效率比较低, 但是其加工精度以及表面粗糙度却比较高, 一般常用于工件的光整加工与抛磨加工。

2.2 创新研究

基于上述内容, 下面笔者就特种加工技术中复合加工技术进行详细地阐述。这种技术是借助于多种能量的组合应用来实施去除作业的一种工艺, 对于半导体、陶瓷以及玻璃等一些高脆性的材料, 这种技术不仅可达到极低的表面粗糙度与高成形精度, 同时还可使对于表面与亚表层晶体结构组织所造成的损伤降到最低。复合加工技术主要包括切削复合加工、磨削复合加工。

2.2.1 切削复合加工

该加工技术的主要目标就是切屑形成过程的改善, 其主要分为两种:1) 加热切削, 即经过对工件的局部瞬时加热, 来改变工件表层金相组织以及物理力学性能, 从而降低工件强度, 增强其塑性, 改善切削加工的性能, 这种方式一般常用于不锈钢、高锰钢或者无磁钢等比较难切削的材料。2) 超声复合切削, 即借助于超声振动所产生的能量来集即降低刀具和工件间的摩擦, 继而提升被加工工件自身的塑性, 提升加工质量。

2.2.2 磨削复合加工

这种加工技术一般用于获得较高表面质量以及形状精度, 特别是大规模的集成电路, 基于其工艺机理, 可将其分为两种:1) 在松散磨料或者游离磨料的前提下所实施的复合加工, 因松散磨料加工需用柔性材料的研具, 游离磨料加工则是借助于磨料流运动来加工, 无研具的约束, 对此, 可按照和工件之间的接触情况来对切削深度进行自动调整, 并且使磨粒的切削方位随着机械的变换而发生相应的变化, 便于磨粒锐利性的保持, 以此达到高表面质量的目的。同时基于此还可复合化学、液力、磁场以及电子等相关能量的作用, 具有选择性地来对工件表面突起点加工进行控制, 继而形成为高质盆表面。2) 电解在线整磨削加工, 即将细粒度的金刚石或者CBN砂轮和电解方式有效的结合, 从而使磨粒的刀刃保持锋利, 且排列保持统一, 提高生产率。

2.3 特种加工技术发展方向

1) 加强高能束源品质的改进以及提升, 逐步向高可靠性以及大功率等方向发展;2) 在加工过程中, 所采用的高能束流加工设备应该向智能化、多功能以及精密化方向发展, 争取达到模块化、标准化以及系列化的目的, 不断扩大其应用范围, 并向复合加工发展;3) 加强各种新技术、新设备以及新工艺的发展, 推动机械制造业的工程化以及产业化发展。

3 结束语

综上所述, 随着科学信息技术水平的提高, 我国机械制造业也取得了快速的发展, 同时特种加工技术的应用也变得更为广泛, 而也要求在今后的加工作业中, 必须要加强加工技术的改进与创新, 不断提高加工水平与质量, 继而进一步推动我国机械业的发展。

参考文献

[1]计时鸣, 唐波, 谭大鹏等.结构化表面软性磨粒流精密光整加工方法及其磨粒流动力学数值分析[J].机械工程学报, 2010.

[2]计时鸣, 李琛, 谭大鹏等.基于Preston方程的软性磨粒流加工特性[J].机械工程学报, 2011.

特种加工对制造工艺的变革 第10篇

一、特种加工在现代加工中的涵义

特种加工是从20世纪40年代发展起来的, 特种加工是直接或复合利用电能、电化学能、化学能、光能、物质动能等对工件进行加工的工艺方法的总称。由于高新技术的发展和尖端国防及科学研究发展的需要, 传统产品和高新产品朝着高速度、高精度、高可靠度、耐腐蚀、耐高温高压和尺寸超大及超小的方向发展。为此各种新材料、新结构的精密机械零件在产品中应用, 对机械制造业提出了一系列迫切需要解决的新问题。如各种难切削材料的加工, 各种结构形状复杂、尺寸微小或特大的零件加工等, 如果采用传统加工方法加工则十分困难, 甚至无法加工。于是人们冲破传统加工方法的束缚, 不断地探索和寻求新的加工方法, 这样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。

二、特种加工的特点

1. 不用机械能, 与加工对象材料的机械性能无关, 故可加工

各种硬、软、脆、热敏、耐腐蚀、高熔点、高强度及特殊性能的金属和非金属材料。

2. 非接触加工, 不一定需要工具, 有的虽然使用工具, 但是与工件不接触。

因此, 工件不承受大的作用力, 工具硬度可低于工件硬度, 故可使刚性极低元件及弹性元件得以加工。

3. 微细加工, 工件表面质量高。

4. 不存在加工中的力应变或热应变, 故可获得较低的表面粗糙度, 其热应力、残余应力、冷作硬化等均比较小。

5. 两种或两种以上的不同类型的能量可相互组合成新的复合加工, 其综合加工效果明显, 且便于推广使用。

6. 特种加工对简化加工工艺、变革新产品的设计及零件结构工艺性等产生积极影响。

三、常见的特种加工方法及应用

特种加工方法很多, 最常见的有以下几种。

1. 电火花加工。

该法可加工任何导电材料。它是利用工具电极和工件电极瞬时火花放电产生的高温, 溶蚀工件材料来获得工件成形。可用于加工各种硬、脆、韧、软和高熔点的导电材料, 可以加工型孔、型腔模和微小孔。

2. 电火花线切割。它是利用移动的细金属丝 (铜丝或钼丝)

作电极, 对工件进行脉冲火花放电腐蚀, 实现切割成形的加工方法。它同样可以加工任何导电材料, 加工各种形状的冲模、切割电火花成形加工用的电极、切割零件等。

3. 超声波加工。

它是利用加工工具的超声频振动, 通过磨料悬浮液加工硬脆材料的一种方法。超声波加工的尺寸精度可达0.005~0.01mm, 表面粗糟度Ra值可达0.8~0.1μm, 它适宜加工任何脆硬材料, 可加工各种孔和型腔, 也可进行套料、切割、开槽和雕刻等。

4. 激光加工。

是利用一种能量密度极高、方向性好、单色性好、相干性好的激光焦点 (高温和冲击波) , 使工件材料被熔化或蒸发去除的加工方法。合理选用激光参数, 可实现激光切割、打孔、焊接, 激光打标、激光表面处理, 还可用于电子元器件的封装等。

5. 电解加工。

该法包括从工件去除金属的阳极电解蚀除加工和向工件上沉积金属的阴极电镀沉积加工两大类。它可以加工复杂成型模具和零件, 例如汽车、拖拉机连杆等各种型腔锻模, 航空、航天发动机的扭曲叶片等。电镀、电铸可以复制复杂、精细的表面。

四、特种加工对传统机械制造工艺的变革

由于特种加工上述的特点和应用, 其对机械制造和结构工艺性具有重大影响, 主要表现在4个方面。

1. 改变了零件的传统工艺路线。

如切削工序, 应安排在淬火热处理工序之前进行, 但特种加工的出现, 改变了这种定型的工艺过程。因为特种加工基本上不受工件硬度的影响, 所以特种加工不受淬火的影响, 可任意安排。而且为免除加工后淬火热处理的变形, 一般都先淬火后加工。例如电火花线切割加工、电火花成型加工和电解加工等都是在淬火后进行的。

2. 缩短了新产品的试制周期。

在新产品试制时, 如采用光电、数控电火花线切割, 便可直接加工出各种标准和非标准直齿轮、微电机定子和转子硅钢片, 各种变压器铁芯, 各种特殊、复杂的二次曲面体零件, 从而省去设计和制造相应的刀、夹、量具、模具及二次工具, 大大地缩短了试制周期。

3. 影响产品零件的结构设计。

例如花键孔、齿轮的齿根部分, 为了减少应力集中应设计和制成小圆角。如果采用电解加工, 由于电解加工时工具型面的形状会“复印”在工件上, 所以此类结构设计时可以简化。

4. 重新衡量传统结构工艺性的好坏。