特种加工第1讲课件

特种加工,杨保健 ,科学的学习方法,Why to study?,What to study?,How to study?,第一章 概 论,第一节 特种加工的产生及发展,第二节 特种加工的分类,第三节 特种加工的影响,问题的引出： 18世纪70年代英国人发明蒸汽机，但直到创造出气缸镗床解决了蒸汽机主要零部件的加工问题，才使蒸汽机得到推广应用，从而引发第一次产业革命（工业化）。 直到第二次世界大战前，机械产品的加工都是采用传统的机械切削加工方式，即用机械能和切削力来去除多余的金属，亦即“硬碰硬”的加工方式：比你更硬、比你更有力、比你更耐磨。,随着工业进步，各种新材料、新结构不断涌现，采用常规机械加工（Conventional Machining）的方法，已经很难甚至不能进行加工： ）如何加工枪炮的膛线？ ）如何加工柴油机喷油嘴或纺织设备喷丝头的微小喷孔？ ）如何安全切割易爆易燃的物品（炸弹）？ ）如何进行水下切割？ ）如何加工方形孔或异形孔？ ）如何加工弯孔？,）如何加工异形型腔（模具）、涡轮机叶片和涡轮（整体） ？ ）如何加工金刚石、宝石、锗、硅等高硬度、高强度、高韧性、高脆性的材料； ）如何清洗复杂形状的囊腔？ 10）如何挽救在常规机械加工或维修中不慎失误的机械零件或设备？ 11）如何有效地可靠地加工细长轴、薄壁零件、弹性元件等低刚度的零件？ 12）如何大幅度地提高关键零部件在特定工作部位的性能？,特种加工(NTM，Non-Traditional Machining)，也被称为非传统加工技术，其加工原理是将电、热、光、声、化学等能量或其组合施加到工件被加工的部位上，从而实现材料去除。 1943年，前苏联拉扎林柯夫妇开创并发明了电火花加工方法（ Electrical Discharge Machining，EDM )，用铜丝在淬火钢上加工出小孔； 20世纪50年代末，前苏联又发展一种电火花线切割加工方法（ Wire Cut EDM，WEDM ），采用线状电极（钼丝或铜丝）对工件进行电火花线切割；,20世纪30年代以后，随着军工的需要，发展了电化学加工（Electrochemical Machining，ECM），虽然其有关理论在19世纪末就已经建立。 20世纪60年代，发展了一种崭新的加工方法，这就是激光加工（Laser Beam Machining，LBM），我国在这方面处于较先进的位置。 20世纪50年代末，我国曾经出现一股“超声波热”，超声加工（Ultrasonic Machining，USM）技术被用于强化、清洗等工艺过程，尤其在非金属加工方面。,20世纪80年代末，水射流切割（Water Jet Cutting，WJC）技术走向实用。 20世纪80年代末发展、90年代走向实用的快速成形技术（Rapid Prototyping，RP)。 除上述特种加工技术外，近年来还发展了许多新技术和新工艺，比如电子束和离子束加工、化学加工、金属表面镀陶渗陶技术等等。 我国在特种加工技术方面起步较早，20世纪50年代就自主研发出电火花穿孔机床、电火花表面强化机；在军工生产中大量采用电解加工。20世纪60年代独创出高速走丝线切割机床，等等。,上述特种加工方法与常规机械加工方法的不同支出在于： 1）不是主要依靠机械能，而是主要用其它能量如电、化学、光、声、热等去除多余材料； 2）工具的硬度可以低于被加工材料的硬度； 3）加工过程中工具和工件之间不存在显著的机械切割力。,特种加工的优点： 1）可以解决各种难切削材料的加工问题； 2）可以解决各种特殊复杂表面的加工问题； 3）可以解决各种超精、光整或具有特殊要求的零部件的加工问题； 4）可以事后补救常规加工或维修留下的缺陷； 5）在进行产品试制过程中，有时可以灵活、快捷、直观地试制物理样机。,特种加工的缺点： 1）面向的产品往往为少批量或单件加工，不适宜大批量产品生产； 2）单件设备价格昂贵，投入/产出成本较高； 3）有些特种加工的设备操作复杂，维修维护的成本较高； 4）有些特种加工设备关键零部件为易损件，寿命低，使用成本高； 5）有些特种加工设备耗能大； 6）有些特种加工会产生有害污染且非常难处理。,第二节 特种加工的分类,几种常见特种加工方法的综合比较,第三节 特种加工对材料可加工性和 结构工艺性的影响,1）提高了材料的可加工性 比如说金刚石、硬质合金、淬火钢、陶瓷等等，采用传统机械加工方式很难甚至不可能，现在可以加工了。 2）改变了零部件的典型工艺路线 比如说传统工艺除磨削外，其他成形机加工都必须安排在淬火工序之后，而现在电火花加工则相反且更好。,3）改变了试制新产品的模式 以往试制新产品的关键零部件，必须先设计、制造相应的刀、夹、量具和模具，以及二次工装，现在采用特种加工就可以直接制作。 4）改变了某些零部件的传统结构设计 有些结构按传统加工方法的话必须做成拼接结构，而采用特种加工之后则可以做成整体结构，不仅强度加固而且机器性能得以提高。,5）设计更灵活工艺性更佳 以往非圆形的异形孔、弯孔被视为很“坏”的