《特种加工基础实训教程第2版》-第 １ 章　概论

１.１特种加工及其发展概况特种加工是指传统切削加工及成型加工以外的一些新型加工方法的总称，它是直接利用电能、化学能、光能、热能或其他与机械能组合等形式，将能量进行有效转化来去除或分离材料的加工方法。特种加工方法的一个主要特征，也是与传统切削加工及成型加工的主要区别，就在于它不依靠机械外力以及材料在塑性条件下产生的变形力来进行加工。特种加工的产生源于生产实践的需求和科学技术的发展。千百年来，材料成型和机械切削一直是制造生产中的主要加工方法，并且对制造业做出了很大贡献。但是，随着生产科学化和科学生产化的发展需求，特别是进入２０世纪４０年代之后，在国防需求的推动下，钢铁工业迅速发展，对金属材料及其所制造的零部件在硬度、强度、韧性、复杂程度和性能方面提出了更高的要求。下一页返回１.１特种加工及其发展概况科学技术的发展，特别是国防工业、航空航天、汽车工业技术的发展，要求产品的机械性能、使用性能以及加工精度越来越高，各种新结构、新材料和复杂形状的精密零件大量涌现，对先进制造技术提出各种新的挑战。难切削材料的加工、各种复杂型腔零件的加工以及超精密和光整零件的加工等，都是制造业面临的亟待解决的重要问题，仅仅依靠传统的加工方法已经难以胜任。特种加工技术在这种形势下得到了发展，并且在解决新问题的过程中不断进步、不断完善。由于特种加工方法的广泛利用，极大地促进了机械制造工业、特别是模具工业的发展，使得一些传统加工方法获得了强有力的工艺支持。同时，机械制造工业和模具制造工业不断提出新的挑战，也使得各种特种加工技术获得了新的生机。随着各种新型材料的不断出现和新工艺要求的不断提出，特种加工技术正在以日新月异的面貌活跃在加工制造领域中。上一页返回１.２特种加工的特点及分类特种加工在加工机理和加工形式上与传统切削加工和成型加工具有本质上的区别，主要有以下特点：（１）与传统切削和成型方法不同，特种加工材料的去除和分离是直接由电能、化学能、光能、声能和热能等能量实现的，而机械能仅仅作为产生或转化上述能量的原始动力能使用。（２）特种加工中产生非机械能量的瞬时密度高，可以去除或分离硬度很高的难加工材料。因此，在特种加工技术领域中，工件材料的可加工性不再与其硬度、强度、韧性、脆性等有直接关系。特别是电火花、线切割等加工技术，通常是被加工材料硬度越高加工效果越好。（３）所用工具基本与工件不直接接触，加工过程中不产生宏观破坏力，即不会破坏半成品加工件的精度和形状。因此，可用于加工脆性材料、薄壁构件和弹性元件等精密零件。下一页返回１.２特种加工的特点及分类（４）由于具有特殊的去除或分离方式，易于实现加工数控化，并且不存在切削加工中的刃口角度问题，可使控制结构简化。按照加工能量的形式和作用原理，特种加工的分类如下：上一页返回１.３特种加工在制造业中的应用由于特种加工的不断发展和完善，使得这种新型加工方法在机械制造工业中得到了广泛应用。同时，也对传统的机械制造工艺方法产生了很多影响，特别是使零件的结构设计和制造工艺路线的排序发生了很大的改变。（１）促进零件的结构设计进一步合理化。从传统的产品设计角度讲，首先需要考虑切削加工的工艺性，比如，零件中的小孔、方孔及窄缝通常被认为是不合理结构，因为这种形状对于切削加工来说属于难点。但随着特种加工技术的不断发展和应用，利用电火花成型、线切割及穿孔加工等，都可以很好解决这些切削加工的难题。（２）改变了传统的制造工艺路线安排。传统制造工艺中，由于刀具的硬度限制，经过淬火处理后的零件只能进行磨削加工。比如，在加工制造带孔零件时，必须先钻后处理，精密小孔件很难再进行精密磨削加工。下一页返回１.３特种加工在制造业中的应用（３）推动传统制造方法不断改革和发展。由于诸如电子束加工和离子束加工等特种加工技术对于超微细加工新技术的有力支持，促进了所谓原子、分子级加工方法的发展，同时也满足了半导体大规模集成电路生产发展的需求。另外，特种加工技术融入传统制造工艺中形成的超声振动切削、电磁成型等，都对制造工业产生了积极有力的促进作用。上一页下一页返回１.３特种加工在制造业中的应用不同形式的特种加工方法的适用对象不同，需要结合原理和工艺具体分析。但一般来说，可以对其应用做如下的归纳总结，以供参考：（１）利用电化学原理对工件进行成型的特种加工可适用于磨削、成型、去毛刺、车削、抛光、复杂型腔、型面及型孔等加工。（２）利用机械能或间接用声能、热能、电化学能进行加工的方法适用于切割、穿孔、研磨、去毛刺、蚀刻、磨削、拉削和套料等加工。（３）利用化学溶液酸、碱、盐等对金属产生化学反