關(guān)于特種加工對機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)于特種加工對機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間，而且所生產(chǎn)出來的產(chǎn)品也能夠更好的符合市場的需求。本文將在特種加工基礎(chǔ)之上來分析對機械加工工藝的突破和變革，而且要結(jié)合實際的案例來進行全面的分析。

特種加工；機械加工工藝；突破及變革

前言

在當前的市場當中，有著各種各樣的新材料與新結(jié)構(gòu)以及形狀復(fù)雜的精密機械零件的存在，這將對機械制造行業(yè)提出了很大的挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的加工方式已經(jīng)無法來滿足當前市場的需求。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象的力學(xué)性能，能夠?qū)Ω鞣N硬、軟、脆、熱敏、耐腐蝕、高熔點、高強度、特殊性能的金屬和非金屬材料進行加工。還可以實現(xiàn)不接觸加工，不通過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)、水噴射等實現(xiàn)的微細加工，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行組合，實現(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行加工的方法，通過利用一根移動的電極絲作為工具電極對工件進行切割。

2)激光。目前激光加工設(shè)備功率大、自動化程度高，基本上已經(jīng)普遍采用CNC控制，同時還配有激光功率監(jiān)控、自動聚焦等輔助系統(tǒng)。利用激光制孔得到的最小孔徑為0.002mm，可以達到無再鑄層、無微裂紋的效果。在飛機三維蒙皮、框架、直升機旋翼等的應(yīng)用十分廣泛。我國的激光加工技術(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。電子束加工實際上就是在真空環(huán)境下利用高速電子沖擊的動能實現(xiàn)機械加工，在電子束與材料發(fā)生碰撞之后，大部分動能轉(zhuǎn)換成為熱能，產(chǎn)生高溫環(huán)境之后進行各種加工操作。

3、特種加工對機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)的加工方式只能對普通材料實現(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)計思路的突破與變革

特種加工在擴大加工材料范圍的基礎(chǔ)上，利用特種加工工藝技術(shù)的改進與優(yōu)化，促使了產(chǎn)品在設(shè)計過程中對零件材料、制造工藝的局限性弱化，在設(shè)計產(chǎn)品的過程中不會受到過多的阻礙，實現(xiàn)大膽的設(shè)計。

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)計無法實現(xiàn)，只能存在于設(shè)計理念中。很多無法通過傳統(tǒng)加工實現(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)計人員的創(chuàng)新意識。

3.4 工藝可修復(fù)性的突破與變革

在傳統(tǒng)的機械加工工藝中，淬火熱處理作為一項十分重要的程序，在受到技術(shù)條件限制時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)水平限制無法達到要求的產(chǎn)品只能以廢品處理的方式進行處理，這樣很大程度上造成了浪費。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)合實例深入分析特種加工對機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，實際就是利用電蝕現(xiàn)象實現(xiàn)對各種金屬材料的加工。鈦合金具有耐蝕、熱強、化學(xué)活性大、導(dǎo)熱性差、彈性模量小等特點。利用電火花加工能夠?qū)崿F(xiàn)對難切削材料的加工，還能夠加工特殊以及復(fù)雜形狀的零件，整個過程容易實現(xiàn)自動化，還能夠改進結(jié)構(gòu)設(shè)計和改善結(jié)構(gòu)工藝性。完成了第一次脈沖放電之后，第二次脈沖又會去除掉一小部分金屬，就是以這種不斷去除的過程實現(xiàn)加工零件的目的。在上述放電過程中，從更加細微的角度去理解可以認為是發(fā)生了電離、放電熱蝕以及消電離拋出。在加工的過程中，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。想要利用電火花實現(xiàn)成型加工，需要利用到脈沖電源、控制系統(tǒng)和機床。脈沖電源的作用是提供加工能量，而控制系統(tǒng)的作用是對脈沖電源的各項參數(shù)進行控制與調(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參數(shù)。在加工的過程中，為了保證加工零件的質(zhì)量，需要重點加強加工速度、電極損耗、表面粗糙度、表面變化層對零件表面質(zhì)量影響的控制。

5、結(jié)束語

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深入分析了特種加工對機械加工工藝技術(shù)的不斷突破和變革。在以后的發(fā)展過程當中，需要更深的挖掘出特種加工技術(shù)的優(yōu)勢，并且將其和機械加工工藝相結(jié)合，從而更好的來實現(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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