《特种加工技术的研究与应用.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《特种加工技术的研究与应用.docx(6页珍藏版)》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、特种加工技术的研究与应用 摘要:本文论述了特种加工技术的产生和发展,并就快速成型加工、超声加工、电子束和离子束加工以及激光加工进行绽开阐述,探讨了各个加工方法的工艺原理和在生产实践中的详细应用。最终,对特种加工技术的发展方向进行了展望。 关键词:特种加工;快速成型技术;超声加工;电子束和离子束加工;激光加工 1.特种加工技术的产生和发展 机械加工作为一种有着悠久历史的加工方法,对人类的物质文明和生产活动起到了极大的推动作用。对于工业部门而言,设计出来的零件或者机器必需依靠于加工方法来实现,假如没有行之有效的加工方法,再好的设计思路也无法转化为产品。例如18世纪73年头就有人独创了蒸汽机,但是由
2、于当时的生产设备制造不出有着较高精度和协作要求的蒸汽机气缸,所以始终无法生产出可以正常工作的蒸汽机1。直到气缸镗床的出现,才解决了这一生产上的难题,使得蒸汽机获得了广泛的应用,引起了第一次工业革命。因此,我们可以发觉,加工方法对于设计思想的实现和社会经济的发展起着多么重大的作用。 随着生产的发展和科学试验的须要,对于产品的要求越来越高,将来的技术产品向着高精度、高速度、重载、高温高压、小型化和高牢靠性等方向发展,为了实现这些新的要求,就须要运用新材料和新结构,因此,对机械制造部门也提出了许多新的要求。特种加工正是在这种剧烈的社会需求下产生和发展起来的,而它所具有的优于传统机械加工的特点又进一步
3、促使人们对它进行探讨和应用,因此,到目前为止,特种加工技术已经有了许多种类,所能达到的加工精度和生产效率也越来越高。可以说,特种加工技术已经成为现代机械制造行业必不行少的一种加工方法。 传统的机械加工利用机械能和切削力对金属进行加工,而特种加工主要利用电能、化学能、光能、声能和热能等能量来去除金属,因此特种加工技术可以用来加工各种高硬度、高强度、高脆性和高韧性的金属或者非金属材料。由于特种加工采纳广义上的刀具,例如激光、超声波、电子束和离子束等,所以易于实现加工过程的全自动化,这对于现代化生产的组织和管理有着很重要的意义。 从1943年前苏联鲍洛拉扎林柯夫妇起先探讨火花放电腐蚀开关触点的现象起
4、先,特种加工技术已经经验了六十多年的发展。目前,许多特种加工方法都已经发展成熟,例如电火花加工、电火花线切割加工、电化学加工和激光加工等。现在,人们也探讨了将特种加工的理论应用于传统的机械加工方法中去的复合加工方法,如振动切削和振动铣削。由于特种加工技术尤其适用于对难加工材料、困难型面和精密微细表面的加工,所以特种加工有很大的适用性和发展潜力,在刀具、模具、量具、仪器仪表、航天器和微电子元器件等制造中得到越来越广泛的应用。在将来,特种加工将向着提高加工精度和表面质量、提高生产效率和自动化程度、发展复合加工和超精密加工等方向发展。 2.快速成型技术 快速成型技术(RP)是一种增材加工方法,主要用
5、来制造样件,从而可以对新产品的设计进行快速评估、修改和功能试验,能够较大地缩短产品的研制周期。快速成型技术集机械工程、CAD、数控技术、激光技术和材料科学技术于一体,易于实现生产过程的自动化,且高效便捷,因此这种样件制造工艺日益在生产实践中获得应用。根据快速成型技术运用的材料和工艺原理,可以分为四种类型:光敏树脂液相固化成型法(SL)、选择性激光粉末烧结成型(SLS)、薄片分层叠加成型(LOM)、熔丝积累成型(FDM)。 3.超声加工技术 频率超过16000Hz的声波称为超声波,它是一种纵波,能够传递很强的能量,且当它经过液体介质传播时,会产生液压冲击现象。超声加工技术(USM)利用工具端面作
6、超声频振动,通过磨料悬浮液使得磨粒在超声振动的作用下产朝气械撞击、抛磨作用以及超声空化作用来加工脆硬材料。由于超声加工技术的工艺原理和特点,超声加工有许多特别的应用。例如加工深小孔、拉丝模及型腔模具研磨抛光、对难加工材料的加工、超声振动切削、超声电解复合加工、超声电火花复合加工、超声清洗、超声切割等。超声加工技术与新材料的发展是相辅相成的,在将来,超声加工肯定会有更多的应用和发展。 4.电子束和离子束加工 电子束加工(EBM)利用能量密度极高的电子束,以极高的速度冲击工件表面,使动能大部分转化为热能,使得被冲击的工件材料局部熔化和气化,从而达到变更被加工工件材料表面物理化学性质和形态尺寸位置的
7、目的。电子束加工装置包括电子枪、真空系统、限制系統和电源,电子束是由钨或钽制成的放射阴极在加热状态下得到的。由于电子束加工的工艺原理和特点,EBM技术可以用来加工型孔和特别表面、刻蚀、焊接、热处理以及电子束光刻等。 离子束加工(IBM)利用具有较高能量的离子束射到材料表面时所发生的撞击效应、溅射效应和注入效应来进行不同的加工。由于离子束轰击材料是逐层去除原子,所以可以达到纳米级的加工精度。离子束加工按其工艺原理和目的的不同可以分为三种:用于从工件上去除材料的刻蚀加工、用于给工件表面涂覆的镀层加工以及用于表面改性的离子注入加工。由于电子束和离子束易于实现精确的限制,所以可以实现加工过程的全自动化
8、,但是电子束和离子束的聚焦、偏转等方面还有很多技术问题尚待解决。 5.激光加工 激光技术起始于20世纪60年头,可用于打孔、切割、焊接、热处理以及激光存储等方面。激光的产生源自物质的受激辐射,即某些具有亚稳态能级结构的物质,在肯定外来光子能量的激发下,产生所谓的粒子束反转现象,在粒子束反转的状态下,假如有一束能量等于基态与亚稳态能量之差的光子照耀该物质,就会产生受激辐射,输出大量的光能。由于激光具有强度高、单色性好、相干性好和方向性好等特点,因此几乎可以用来加工任何材料。目前常用的激光器有固体激光器(红宝石激光器、铷玻璃激光器和掺铷钇铝石榴石激光器)和气体激光器(二氧化碳激光器和氩离子激光器)
9、,在生产实践中,对影响激光加工的各个因素还须要进行更加深化的探讨,以便更加充分地利用激光加工技术。 6.结束语 近年来,随着新材料、新结构、困难型面零件、特别要求零件的需求越来越大,特种加工技术得到了越来越广泛的应用,在将来,随着机电限制技术的进一步提高,特种加工技术将会更加趋于自动化,充分利用计算机技术,可以使得特种加工向着自动化和柔性化方向发展2。而在将来,特种加工技术将越来越多的应用于精密微细加工、复合加工和绿色加工。 参考文献 1刘晋春,白基成,郭永丰.特种加工M,北京:机械工业出版社,2022:16. 2王杰,樊军,等.特种加工技术的新进展J,轻工机械,2022,26(4):57. 第6页 共6页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页第 6 页 共 6 页