關(guān)于特種加工對(duì)機(jī)械加工工藝的突破與變革的探究

袁 蔚

中色科技股份有限公司

關(guān)于特種加工對(duì)機(jī)械加工工藝的突破與變革的探究

袁 蔚

中色科技股份有限公司

特種加工不僅能夠很好的提升縮短施工的時(shí)間，而且所生產(chǎn)出來(lái)的產(chǎn)品也能夠更好的符合市場(chǎng)的需求。本文將在特種加工基礎(chǔ)之上來(lái)分析對(duì)機(jī)械加工工藝的突破和變革，而且要結(jié)合實(shí)際的案例來(lái)進(jìn)行全面的分析。

特種加工；機(jī)械加工工藝；突破及變革

前言

在當(dāng)前的市場(chǎng)當(dāng)中，有著各種各樣的新材料與新結(jié)構(gòu)以及形狀復(fù)雜的精密機(jī)械零件的存在，這將對(duì)機(jī)械制造行業(yè)提出了很大的挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的加工方式已經(jīng)無(wú)法來(lái)滿足當(dāng)前市場(chǎng)的需求。在各種因素的影響之下，特種加工技術(shù)由此而生。

1、特種加工概述

特種加工從廣義的角度而言，就是利用電、磁、聲、光、化學(xué)等能量或?qū)⑵浣M合施加在工件的被加工部位上，從而實(shí)現(xiàn)材料的去除、變形、改變性能或被鍍覆等的非傳統(tǒng)加工方法。這種加工方式不需要考慮加工對(duì)象的力學(xué)性能，能夠?qū)Ω鞣N硬、軟、脆、熱敏、耐腐蝕、高熔點(diǎn)、高強(qiáng)度、特殊性能的金屬和非金屬材料進(jìn)行加工。還可以實(shí)現(xiàn)不接觸加工，不通過(guò)工具或者是使用工具，也不與工件接觸的方式完成加工。特種加工中的超聲、電化學(xué)、水噴射等實(shí)現(xiàn)的微細(xì)加工，可獲得高精度、極低粗糙度的加工表面。還可以將兩種或兩種以上不同類型的能量進(jìn)行組合，實(shí)現(xiàn)新的復(fù)合加工方式，加工效果更加明顯。特種加工技術(shù)在新型武器裝備上的應(yīng)用是最為明顯的，很多武器系統(tǒng)以及作戰(zhàn)平臺(tái)必須要使用各種新型結(jié)構(gòu)，就需要使用到各種新材料，而想要獲得上述這些都需要利用到特種加工。特種加工技術(shù)目前主要應(yīng)用于難加工材料、難加工零件、低剛度零件等領(lǐng)域。

2、特種加工方法

1)電火花。電火花加工又被稱為放電加工、電蝕加工。主要加工各種高硬度材料和形狀復(fù)雜的模具。以電火花加工中的切割加工為例，是一種直接利用電能和熱能進(jìn)行加工的方法，通過(guò)利用一根移動(dòng)的電極絲作為工具電極對(duì)工件進(jìn)行切割。

2)激光。目前激光加工設(shè)備功率大、自動(dòng)化程度高，基本上已經(jīng)普遍采用CNC控制，同時(shí)還配有激光功率監(jiān)控、自動(dòng)聚焦等輔助系統(tǒng)。利用激光制孔得到的最小孔徑為0.002mm，可以達(dá)到無(wú)再鑄層、無(wú)微裂紋的效果。在飛機(jī)三維蒙皮、框架、直升機(jī)旋翼等的應(yīng)用十分廣泛。我國(guó)的激光加工技術(shù)起步不算晚，但是發(fā)展速度比較緩慢。

3)電子束。通過(guò)采用電子束焊接的方式已經(jīng)在特種材料、異種材料、空間復(fù)雜曲線等方面的應(yīng)用十分廣泛。電子束加工實(shí)際上就是在真空環(huán)境下利用高速電子沖擊的動(dòng)能實(shí)現(xiàn)機(jī)械加工，在電子束與材料發(fā)生碰撞之后，大部分動(dòng)能轉(zhuǎn)換成為熱能，產(chǎn)生高溫環(huán)境之后進(jìn)行各種加工操作。

3、特種加工對(duì)機(jī)械加工工藝的突破及變革

3.1 加工材料范圍的突破與變革

傳統(tǒng)的加工方式只能對(duì)普通材料實(shí)現(xiàn)加工，隨著特種加工技術(shù)的發(fā)展，加工材料的范圍也逐漸擴(kuò)大，不再局限于普通材料，而是以各種新型材料為主，例如復(fù)合材料、鈦合金、粉末材料、金屬間化合物等等。在加工過(guò)程中不需要考慮材料的各種性質(zhì)，特種加工就能夠輕松實(shí)現(xiàn)，另外還可以克服傳統(tǒng)加工工藝加工不了的金剛石、石英等等。很大程度上拓寬了加工材料的局限性。

3.2 產(chǎn)品設(shè)計(jì)思路的突破與變革

特種加工在擴(kuò)大加工材料范圍的基礎(chǔ)上，利用特種加工工藝技術(shù)的改進(jìn)與優(yōu)化，促使了產(chǎn)品在設(shè)計(jì)過(guò)程中對(duì)零件材料、制造工藝的局限性弱化，在設(shè)計(jì)產(chǎn)品的過(guò)程中不會(huì)受到過(guò)多的阻礙，實(shí)現(xiàn)大膽的設(shè)計(jì)。

3.3 結(jié)構(gòu)工藝概念的突破與變革

以傳統(tǒng)的切削加工技術(shù)而言，由于受到技術(shù)的限制導(dǎo)致很多結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)無(wú)法實(shí)現(xiàn)，只能存在于設(shè)計(jì)理念中。很多無(wú)法通過(guò)傳統(tǒng)加工實(shí)現(xiàn)的結(jié)構(gòu)利用特種加工能夠?qū)崿F(xiàn)，顛覆了傳統(tǒng)工藝的概念。這從很大程度上激發(fā)了設(shè)計(jì)人員的創(chuàng)新意識(shí)。

3.4 工藝可修復(fù)性的突破與變革

在傳統(tǒng)的機(jī)械加工工藝中，淬火熱處理作為一項(xiàng)十分重要的程序，在受到技術(shù)條件限制時(shí)必須放到除磨削以外的其他切削成型加工之后。但是，利用特種加工技術(shù)，關(guān)于淬火熱處理的加工工藝線路被打破，特種加工不用受到工件硬度的限制，可以實(shí)現(xiàn)先淬火后加工的方式。另外，以往由于技術(shù)水平限制無(wú)法達(dá)到要求的產(chǎn)品只能以廢品處理的方式進(jìn)行處理，這樣很大程度上造成了浪費(fèi)。在現(xiàn)代技術(shù)的支持下，利用特種加工可以使很多原本只能以廢品處理的工件能夠?qū)崿F(xiàn)修復(fù)，大大節(jié)約成本。

4、結(jié)合實(shí)例深入分析特種加工對(duì)機(jī)械加工工藝的突破及變革

4.1 加工原理

電火花加工的原理，實(shí)際就是利用電蝕現(xiàn)象實(shí)現(xiàn)對(duì)各種金屬材料的加工。鈦合金具有耐蝕、熱強(qiáng)、化學(xué)活性大、導(dǎo)熱性差、彈性模量小等特點(diǎn)。利用電火花加工能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)難切削材料的加工，還能夠加工特殊以及復(fù)雜形狀的零件，整個(gè)過(guò)程容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，還能夠改進(jìn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和改善結(jié)構(gòu)工藝性。完成了第一次脈沖放電之后，第二次脈沖又會(huì)去除掉一小部分金屬，就是以這種不斷去除的過(guò)程實(shí)現(xiàn)加工零件的目的。在上述放電過(guò)程中，從更加細(xì)微的角度去理解可以認(rèn)為是發(fā)生了電離、放電熱蝕以及消電離拋出。在加工的過(guò)程中，影響鈦合金零件放電的主要因素包括極性效應(yīng)、覆蓋效應(yīng)、間隙效應(yīng)、面積效應(yīng)、脈沖放電特性、介質(zhì)效應(yīng)。

4.2 電火花成型加工鈦合金

關(guān)于電火花成型加工，實(shí)際上就是利用電極加工出與電極形狀相反的工件。想要利用電火花實(shí)現(xiàn)成型加工，需要利用到脈沖電源、控制系統(tǒng)和機(jī)床。脈沖電源的作用是提供加工能量，而控制系統(tǒng)的作用是對(duì)脈沖電源的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行控制與調(diào)整。為了保證電火花成型加工的質(zhì)量，其中最關(guān)鍵的就是控制好脈沖電源的各項(xiàng)參數(shù)。在加工的過(guò)程中，為了保證加工零件的質(zhì)量，需要重點(diǎn)加強(qiáng)加工速度、電極損耗、表面粗糙度、表面變化層對(duì)零件表面質(zhì)量影響的控制。

5、結(jié)束語(yǔ)

在有關(guān)技術(shù)和條件的大力支持之下，特種加工的發(fā)展呈現(xiàn)出了很大的潛力。這次研究以電火花加工鈦合金為例來(lái)深入分析了特種加工對(duì)機(jī)械加工工藝技術(shù)的不斷突破和變革。在以后的發(fā)展過(guò)程當(dāng)中，需要更深的挖掘出特種加工技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，并且將其和機(jī)械加工工藝相結(jié)合，從而更好的來(lái)實(shí)現(xiàn)材料和設(shè)備的多功能化與精密化以及規(guī)模化。

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