特种加工在机械工程中的应用与发展论文_刘玉海

特种加工在机械工程中的应用与发展论文_刘玉海

摘要:作为传统加工工艺的补充与扩展,特种加工技术已成为现代工业领域中核心加工手段和关键制造技术,广泛应用于车削、刨铣、切割等机械制造技术及各类机械制造行业,特别是在模具制造业中发挥着极大的作用。随着科技的进步与工业制造需求的日益增大,特种加工的种类与应用领域均得以扩展。本文主要论述了特种加工的技术背景与工作原理,列举了现有的几种主要的特种加工手段的特点与应用,通过分析特种加工的发展方向,论述了目前特种加工存在的问题及未来的发展趋势。

关键词:特种加工;机械工程;应用

引言

机械制造是推动我国工业发展的重要技术,随着工业的快速发展,对机械制造的技术水平有了越来越高的要求。特种加工是机械制造的重要组成部分,特种加工技术的应用,为提高机械制造工艺水平创造了有利条件。本文分析了特种加工技术的特点,对特种加工技术的实际应用进行阐述,分析提出特种加工技术的使用优势。

1特种加工技术的特点

特种加工技术是我国机械制造业的重要组成部分,对机械制造业的发展起到重要的推动作用。在传统的机械加工工艺中,因为刀具与工件之间的接触震动等,在机械力的作用下,会对工件材料产生变形和残余应力等影响,进而影响到加工的质量和精度。并且受到加工材料自身性能的限制,对加工的速度和质量会有不同程度的影响。而使用特种加工技术,可以加工任何硬度、强度、韧性、脆性的金属、非金属材料或复合材料,而且该方法非常适用于加工复杂、微细的表面和低刚度的零件。对于很多要求较高的超精密加工、镜面加工、光整加工以及纳米级加工等,特种加工都可以完成。特种加工技术的特点还在于,不仅可以采取单独的一种加工方法,还可以采用复合加工的方法,以多种加工形式和能量,对同一工件进行加工,达到加工目的。与传统的机械加工相比,特种加工不是主要依靠机械能,而是主要用其它的能量(如电能、化学能、光能、声能、热能等)去除金属材料,在加工的过程中所使用的工具不会与工件之间产生显著的接触,所以加工的难易程度与工件的硬度并无关系。因为特种加工可以利用多种能量的结合形成复合加工,所以不同的能量复合就会产生不同的效果,这样就可以综合各种方法的优势,来提高加工的质量和效率。复合加工的优越性可有效扩大材料的选择范围,并且能够完成很多高精尖的加工要求。特种加工技术的应用,为我国工业生产的发展作出了巨大的贡献。

2工作原理与分类

2.1数控

数控技术是一种通过编译程序控制机床运动的特种加工技术。实际生产中,工作人员需编写相应程序作为数控设备的控制命令,进而控制设备按照编好的程序对机械零件进行加工。目前,研究人员通过研究大数据的应用、状态实时监测预警系统、研发性能更好的刀具等途径,进一步提升数控技术应用的广度和精度,实现数控加工技术的更新换代。

2.2电热加工

电热加工技术是指在利用工具与工件间放置电极,工作时,电极产生电火花放电释放高温产生热量融蚀金属材料,以进行切割、开槽、车削等操作。与传统机械加工不同,由于其与工件进行非接触加工,融蚀表面较为平滑,几乎不产生大颗加工碎屑。主要用于加工高硬度材料和复杂形状的零件,或融蚀工件表面黏着的加工废料等。

2.3超声波

超声波加工技术是指利用超声波的冲击产生超声机械振动,从而代替传统机械振动对工件进行粉碎、打磨等工序的技术。工作时,超声波发生器产生超声振荡波并转换为超声机械振动,使工件和工具间加入的磨料悬浮液中的磨粒不断地撞击加工表面使其局部破坏脱落。除传统超声波加工外,旋转超声波加工也是目前主要的超声波加工技术之一,即振动的同时伴随着一定速度的旋转,将加工表面粉碎成细小微粒去除,以提高加工效率。

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3特种加工的应用

3.1电火花加工

电火花加工的原理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。这种特种加工方法比较适用于形状复杂的型孔、型腔零件加工,加工质量较好,并且可以实现自动化加工处理,在硬质合金和淬火钢,深细孔和深槽等工件中都得到了良好的应用,加工精度高,质量好。随着电火花特种加工技术的不断发展,在理论和工艺上都得到了较大的进步。在理论方面,主要是针对工作液、极间气泡以及等离子通道等方面进行研究,通过理论研究发现工作液的作用主要是冷却放电通道,然后将加工过程中产生的电蚀产物带走,以免粘附于电极表面而影响加工效果。在理论研究的基础上,实践应用方面的研究也有进一步的进展,加工中使用的工作液采用特制的电解液,然后使用电弧放电和火花放电的方式去除工件材料,经过实践应用表明,这种加工方法比传统的铣削加工的效率要高很多。

3.2高能束加工

高能束加工是利用被聚焦到加工部位上的高能密度束流去除工件多余材料的加工方法,加工材料范围广泛,任何材料均可加工。高能束加工可分为激光加工、电子束加工、离子束加工,其中激光加工常用于小孔、窄缝及成形切割、刻蚀等精密加工,如金刚石拉丝模、钟表宝石轴承、切割石棉,还可进行焊接、热处理等操作。电子束加工常用于制造中、大规模机电微电子器件,各种难加工材料的微孔、切口、蚀刻、曝光及焊接等。离子束加工可对零件表面进行超精密、超微量加工、抛光、蚀刻、掺杂或镀覆等。高能束加工中激光和电子束加工瞬时材料去除率很高,但受功率限制,平均去除率不高,离子束加工材料去除率很低,尺寸精度高。

3.3高能束加工

高能束加工是利用被聚焦到加工部位上的高能密度束流去除工件多余材料的加工方法,加工材料范围广泛,任何材料均可加工。高能束加工可分为激光加工、电子束加工、离子束加工,其中激光加工常用于小孔、窄缝及成形切割、刻蚀等精密加工,如金刚石拉丝模、钟表宝石轴承、切割石棉,还可进行焊接、热处理等操作。电子束加工常用于制造中、大规模机电微电子器件,各种难加工材料的微孔、切口、蚀刻、曝光及焊接等。离子束加工可对零件表面进行超精密、超微量加工、抛光、蚀刻、掺杂或镀覆等。高能束加工中激光和电子束加工瞬时材料去除率很高,但受功率限制,平均去除率不高,离子束加工材料去除率很低,尺寸精度高。

结语

机械制造水平的强弱,制造能力的高低及制造的自动化、智能化程度将直接决定一个国家的综合实力的高低。尤其是对于我国而言,机械制造业更是国民经济的命脉。中国的机械制造仅仅停留在制造这一环节,科技含量低,而以特种加工为代表的新兴制造工艺,正在为传统制造业带来变革,并朝着智能化、精密化、高效化、自动化的方向迈进。

参考文献

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论文作者:刘玉海

论文发表刊物:《城镇建设》2019年2卷17期

论文发表时间:2019/12/2

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