特种加工技术的应用与发展研究方向

2015-07-26李亚朋商丘工学院机械工程学院河南商丘476000

山东工业技术 2015年4期

李亚朋（商丘工学院机械工程学院,河南　商丘　476000）

特种加工技术的应用与发展研究方向

李亚朋
（商丘工学院机械工程学院,河南商丘476000）

特种加工技术是指利用光能、声能、化学能以及电能等对待加工工件进行加工制造，以期达到希望中的的形状尺寸和表面粗糙度的客观要求。就是直接利用热能、光能、声能、光化学能以及其他能够实现材料切削加工的方法。同时也是对各种难切削加工材料、复杂的型面、较低刚度零件以及模具加工制作中的一些重要加工工艺方法。本文介绍了各种加工方法的概念、特点、种类以及发展研究方向。

特种加工技术；电火花加工技术；激光加工技术

1　前言

机械加工技术具有悠久的历史，对于人类的飞速发展和社会的快速进步具有至关重要的作用。例如18世纪70年代就已经发明了蒸汽机，但是由于当时生产力的限制，制造不出具有高精度的蒸汽气缸，因此无法推广。随着科技的不断进步，一直到气缸镗床的出现，才进一步发展了蒸汽工艺，蒸汽机才算是得到广泛的应用，第一次工业革命才会迅速发展。随着科学技术的不断发展，各种新型的工程加工材料不断涌现以及被广泛的应用，同时由于对所加工的工件的精度要求和要求工件的复杂度越来越高，因此对于机械制造工艺技术也有了进一步要求。由于受到刀具材料性能、结构的影响，使得传统的机械加工技术不能满足人类进步的要求，越来越多的束缚生产力的进步，与此同时各种新型的加工方法便应运而生。新的加工方法在加工过程中主要不再依靠传统的机械能，而是更多的直接或者间接的利用其他形式的能量来完成所要求的加工；但是随着对待加工要求的越来越高，当下的特种加工技术正迅速朝着高度智能化、精度化、绿色无污染以及准确使用适当的复合工艺和新型工艺的方向飞速发展。

2　特种加工技术的特点

（1）加工范围上更加广泛，甚至可以不受加工材料各种强度、硬度等相关因素的影响。

（2）以柔克刚，即加工时不需要加工工具.整个加工过程中工具和工件之间不存在明显的机械力，因此加工时不受工件的强度和硬度的影响。

（3）加工方法日新月异，向着精密加工方向发展。

3　特种加工技术的应用

特种加工技术对新型武器装备的研发和生产制造，起到至关重要的作用。随着新型武器的迅速发展，各国对于特种加工技术的需求也日益迫切。特种加工技术的主要应用领域是：

（1）各种难以加工材料，例如合金、高强钢、等强度高、韧性好、韧度高、高熔点材料。

（2）难加工零件，例如复杂零件中的三维型腔以及窄缝等的加工。

（3）各种较低刚度零件，例如薄壁零件、弹性元件等零件的加工。

4　特种加工技术的种类

4.1电火花加工技术

电火花加工（EDM）在上世纪40年代开始研究并且逐步应用于生产。它是指在加工过程中，主要利用工件和工具之间不断产生的脉冲性火花放电，依靠放电时局部产生的高温把金属侵蚀下来。因在放电过程中可以看到火花，因此被称之为电火花加工。电火花加工时，脉冲电源的一端接工具电极，另一端接工件电极，两极都放入具有一定绝缘度的液体介质（如常用煤油或矿物油）中。工具电极可以由自动进给调节装置控制，从而保证工具与工件在正常加工时可以维持很小的放电间隙（0.01～0.05mm）。当脉冲电压加到两极之间，便会将当时条件下两极间最近点的液体介质击穿，从而可以形成放电通道。与此同时，由于该通道的横截面积小，放电时间短，从而可以使能量高度集中（10～107W/mm），在放电区域中所产生的瞬时高温足以使材料熔化乃至蒸发，形成一个小凹坑。

4.2激光加工技术

激光加工是一种利用光能量进行加工的方法。由于激光具有准确性好、功率大等特点，在聚焦后，往往可以形成很高的细微光束，有很强的功率密度。该激光束照射到工作的表面时，一部分光能量会被表面吸收从而转变为热能。对于不透明的物质，因为光的吸收深度非常小（在100um以下），因此热能的转换容易发生在物质表面。可以使工件局部区域的温度急速升高足直至被加工材料熔化甚至气化，同时由于热扩散，可以使斑点周围的金属熔化，随着光能的不断被吸收，被加工区域的金属蒸气迅速膨胀，从而产生一次微型爆炸，把熔融物高速喷射出来。（如图2所示）