特种加工技术论文

1、1 机械工程学院机械工程学院 特种加工论文特种加工论文 题题目：目：特种加工技术课程论文特种加工技术课程论文 学学院：院：机械工程学院机械工程学院 专专业：业：机械设计制造及其自动化机械设计制造及其自动化 年年级：级：20142014 级级 姓姓名：名：王锁睿王锁睿 指导教师：指导教师：刘丽娜刘丽娜 完成日期：完成日期：2016-10-252016-10-25 2 “特种加工技术课程论文特种加工技术课程论文” 摘要摘要：特种加工方法， 是难切削材料、复杂型面、精细表面、低刚度零件及 模具加工中的重要工艺方法。本文介绍了特种加工技术的特点、类别，并分别较深入地介绍 了激光加工、电火花加工、电火花

2、线切割加工技术的技术特点，原理和最新进展。并预测今 后特种加工的发展方向， 最后给予特种加工技术展望。 关键词关键词：特种加工；电火花加工；电火花线切割加工；激光加工 Special processing technology course papers Abstract:Special processing methods, is difficult to cut materials, complex surface, fine surface, low stiffness parts and An Important Process Method in Mold. This paper i

3、ntroduces the characteristics and categories of special processing technology, and introduces the technical characteristics, principle and latest progress of laser machining, EDM and WEDM. And predict the future development direction of special processing, and finally give special processing technol

4、ogy outlook. In this case, Key words:special processing; EDM;WEDM; laser processing 前言前言 近年来，计算机技术、微电子技术、自动控制技术、国防军工和航空航天技术发展迅速，与 此同时，高度、高韧性、高强度和高脆性等难切削材料的应用日益广泛，制造精密细小、形状 复杂和结构特殊工件的求也在日益增加。 社会需求与技术进步的结合促使特种加工技术不断进步和 快速发展。所谓特种加工，是一种利用化学能、电能、声能、机械能以及光能和热能对金属或非 金属材料进行加工的方法1。其工作原理不同于传统的机械切削方法，即加工过程中工件与

5、所 用工具之间没有明显的切削力， 工具材料的硬度也可低于工件材料的硬度。特种加工技术在国内 外各行各业的应用中取得了巨大成效， 它们有着各自的特点， 特殊材料或特殊结构工件的加工 工艺性发生了根本变化， 解决了传统加工方法所遇到的各种问题，已经成为现代工业领域中不可 缺少的重要加工手段和关键制造技术。 特种加工的特点特种加工的特点 特种加工与一般机械切削加工相比，有其独特的优点，在某种场合上，它是一般机械切 削加工的补充，扩大了机械加工的领域。它具有以下较为突出的特点。 （1）不用机械能，与加工对象的机械性能无关，有些加工方法，如激光加工、电火花加工、等 离子弧加工、电化学加工等，是利用热能、

6、化学能、电化学能等，这些加工方法与工件的硬度强 度等机械性能无关，故可加工各种硬、软、脆、热敏、耐腐蚀、高熔点、高强度、特殊性能的金 属和非金属材料。 （2）非接触加工，不一定需要工具，有的虽使用工具，但与工件不接触，因此，工 3 件不承受大的作用力，工具硬度可低于工件硬度，故使刚性极低元件及弹性元件得以加工。 （3） 微细加工， 工件表面质量高， 有些特种加工， 如超声、 电化学、 水喷射、 磨料流等， 加 工余量都是微细进行，故不仅可加工尺寸微小的孔或狭缝，还能获得高精度、极低粗糙度的加 工表面。 （4）不存在加工中的机械应变或大面积的热应变，可获得较低的表面粗糙度，其热应力、 残余应力、

7、冷作硬化等均比较小，尺寸稳定性好。 （5）两种或两种以上的不同类型的能量可相互组合形成新的复合加工，其综合加工效果明 显，且便于推广使用。 （6）特种加工对简化加工工艺、变革新产品的设计及零件结构工艺性等产生积极的影响。 特种加工的分类特种加工的分类 与其它先进制造技术一样， 特种加工正在研究、 开发推广和应用之中， 具有很好的发展潜 力和应用前景。依据加工能量的来源及作用形式列举各种常用的特种加工方法。特种加工按照所利 用的能量形式来分类，具体如下: （1）电、热能电火花加工、电子束加工、等离子加工。 （2） 电、机械能离子束加工。 （3）电、化学能电解加工、电解抛光。 （4）电、化学能、机

8、械能电解磨削、阳极机械磨削。 （5）光、热能激光加工。 （6）化学能化学加工、化学抛光。 （7）声、机械能超声加工。 （8）机械能磨料喷射加工、磨料流加工、液体喷射加工。 目前，生产实用中应用最广的是电火花加工、电火花线切割加工、激光加工、超声加工和电 化学加工技术。 电火花加工电火花加工 4 电火花加工是利用浸在工作液中的两极间脉冲放电时产生的电蚀作用蚀除导电材料的特种加 工方法，又称放电加工或电蚀加工，英文简称EDM。 1.1.电火花加工的工作原理电火花加工的工作原理 进行电火花加工时，工具电极和工件分别接脉冲电源的两极，并浸入工作液中，或将工作液充 入放电间隙。 通过间隙自动控制系统控制

9、工具电极向工件进给， 当两电极间的间隙达到一定距离时， 两电极上施加的脉冲电压将工作液击穿，产生火花放电。 电火花加工样图 在放电的微细通道中瞬时集中大量的热能，温度可高达一万摄氏度以上，压力也有急剧变化， 从而使这一点工作表面局部微量的金属材料立刻熔化、气化，并爆炸式地飞溅到工作液中，迅速冷 凝，形成固体的金属微粒，被工作液带走。这时在工件表面上便留下一个微小的凹坑痕迹，放电短 暂停歇，两电极间工作液恢复绝缘状态。 紧接着， 下一个脉冲电压又在两电极相对接近的另一点处击穿， 产生火花放电， 重复上述过程。 这样，虽然每个脉冲放电蚀除的金属量极少，但因每秒有成千上万次脉冲放电作用，就能蚀除较多

10、 的金属，具有一定的生产率。 在保持工具电极与工件之间恒定放电间隙的条件下，一边蚀除工件金属，一边使工具电极不断地向 工件进给，最后便加工出与工具电极形状相对应的形状来。因此，只要改变工具电极的形状和工具 电极与工件之间的相对运动方式，就能加工出各种复杂的型面。 工具电极常用导电性良好、熔点较高、易加工的耐电蚀材料，如铜、石墨、铜钨合金和钼等。 在加工过程中，工具电极也有损耗，但小于工件金属的蚀除量，甚至接近于无损耗。 工作液作为放电介质，在加工过程中还起着冷却、排屑等作用。常用的工作液是粘度较低、闪点较 高、性能稳定的介质，如煤油、去离子水和乳化液等。 2.2.电火花加工的主要特点电火花加工

11、的主要特点和主要用途和主要用途： 能加工普通切削加工方法难以切削的材料和复杂形状工件； 加工时无切削力； 不产生毛刺和刀痕沟纹等缺陷； 工具电极材料无须比工件材料硬； 直接使用电能加工，便于实现自动化； 加工后表面产生变质层，在某些应用中须进一步去除； 工作液的净化和加工中产生的烟雾污染处理比较麻烦。 电火花加工的主要用途是电火花加工的主要用途是： 5 加工具有复杂形状的型孔和型腔的模具和零件； 加工各种硬、脆材料如硬质合金和淬火钢等； 加工深细孔、异形孔、深槽、窄缝和切割薄片等； 加工各种成形刀具、样板和螺纹环规等工具和量具。 3.3.电火花加工的应用领域及最新进展电火花加工的应用领域及最新

12、进展 它包括电火花型腔加工和穿孔加工两种。电火花型腔加工主要用于加工各类热锻模、压铸模、 挤压模、 塑料模和胶木膜的型腔。 电火花穿孔加工主要用于型孔 （圆孔、 方孔、 多边形孔、 异形孔） 、 曲线孔（弯孔、螺旋孔）、小孔和微孔的加工。近年来，为了解决小孔加工中电极截面小、易变形、 孔的深径比大、排屑困难等问题，在电火花穿孔加工中发展了高速小孔加工，取得良好的社会经济 效益 当前，电火花加工机的各项工艺指标均已达到很高的水平，机床具有了优越的性能与强大的功 能。在这种情况下，进一步发展就应该呈现出新的特点。电加工技术的发展趋势归纳为五化：精密 微细化、智能化、个性化、绿色环保化和高效化2。

13、研究表明，对于同一种金属材料，在电火花加工时，存在一个最佳脉冲参数组合。所谓最佳脉冲参 数，是指在一定的表面粗糙度和工具电极损耗的前提下能获得的最高生产率。即随着加工电流的改 变，存在一个最佳的加工电流值，低于或者超过这个最佳值，都会降低加工速度；在其它电规准不 变的情况下，随着脉冲宽度的改变，也存在一个最佳的脉宽值，低于或者超过这个最佳脉宽值，都 会降低电火花加工的速度。脉间减小，脉宽系数增大，加工速度提高。当设定的极间距离比常用的 加工条件窄时，放电产生的加工液沸腾、气化膨胀使得放电通道周围介质可获得较大的流速，有效 地利用这种原理，将加工屑、析碳等从极间排出去。这样做可减小脉冲间隔时间，

14、增加放电频率， 促进放电生成物的排出，提高加工效率。上海交通大学系统地研究了使用该方法的放电加工特性， 在峰值电流为60A，脉冲宽度为200s，脉宽系数为80%，平均极间距为47m 时，即使不采用定 时抬刀，仍然可以将放电生成物顺利排极间，从而实现高效率放电加工3。 采用工作液中加入气体的方式，以提高电火花加工效率是近几年的研究热点之一。日本的 M.Kunieda等采用水作工作液，并向工作液中通入氧气，可以观察到更大的放电凹坑和更加频繁 的放电，加工速度也相应提Kunieda等又以氧气作工作介质，研究了气中放电三维铣削加工，最 大加工效率达12.2mm3/min， 是同样加工条件下普通电加工铣

15、削效率的6 倍4。 此外， 利用非燃 性工作液或在工作液中加入添加剂的电火花加工可成倍提高加工速度。日本的三菱电机公司、 Sodick公司相继开发了利用水基工作液的电火花成形加工机，在水基工作液中加工钢材，在相同 的平均加工电流下，其加工速度比煤油工作液高出23倍。 日本的国枝正典等人，在研究电火花加工放电位置检测技术的基础上，进行了放电位置的可控性研 究。其试验原理基于对放电等效回路的分析，可以在纳秒数量级内获得优先击穿的几率5。这一 研究进展对于电火花加工的过程控制可能带来非常深刻的影响， 很有可能将过去被动的控制策略变 成为主动控制策略，从而不必依赖延长放电停歇时间来保证间隙消电离，避免

16、放电集中导致的拉弧 等有害放电。这样不仅可以保证加工更加稳定，而且可以大幅度提高加工效率。 为实现高效电火花加工，全面推动电火花加工设备的技术进步，在采用先进控制系统的同时， 机床结构的设计也需要进一步完善，其研究进展主要表现在以下几方面：以往直线电机主要用在加 工中心上。目前，直线电机在沙迪克公司生产的EDM和WEDM机床上已广泛使用。直线电机的使用， 满足了EDM 加工高速响应的特别要求。最大驱动力高达3000N，速度可100m/min，最大加速度达 1g以上。能消除由于电蚀产物未排除而发生的集中放电，二次放电间隙不均匀等现象也得到极大 的抑制，从而改善了加工质量，提高了加工效率6。在驱动

17、方式上，过去常以滚珠丝杠驱动工作 台。近年来，不断探索采用新型的驱动方式，如具有快速响应的电磁式线性驱动装置、压电元件和 磁致伸缩振子驱动装置等的应用已成为一种发展趋势，这些都有利于电火花加工速度的提高7。 6 在工作液循环过滤系统设计中，优化结构设计，最大限度地发挥工作液在加工过程中的辅助功 能，以获得生产率最高的最佳加工效果。在这方面应敢于创新并进行相应的实验尝试，不断改进优 化设计方法，通过将研究成果应用于生产实践，全面提高电火花加工的加工性能。比如苏州电加工 机床研究所叶军所长等人发明设计的一种高效放电铣削加工的高效冷却及排出蚀除物方法， 其特征 在于加工中将浸泡冷却、内冲液冷却及排出

18、蚀除物、外包液冷却及排出蚀除物三种冷却方式有机组 合，有效地解决了高效放电铣削加工中冷却和排除蚀除物的难题，对高效放电铣削加工工艺的发展 和应用具有实际意义8。 综上所述，加工过程的高效化就是提高电火花加工的效率，它不仅体现在单位放电脉冲蚀除材 料量的大小上， 而且体现在采用新型高效的加工工艺和改进电火花加工控制系统、 工作液循环系统、 机床结构等对电火花加工放电效果的影响上。 电火花加工中， 在保证加工精度的前提下， 应提高粗、 精加工效率，同时应减少辅助加工时间，包括编程时间、工件装夹时间、维修时间等。 电火花线切割加工技术电火花线切割加工技术 1.1. 电火花线切割加工电火花线切割加工

19、电火花线切割加工（WirecutElectricalDischargeMachining，简称WEDM），有时又 称线切割。其基本工作原理是利用连续移动的细金属丝（称为电极丝）作电极，对工件进行脉冲火 花放电蚀除金属、切割成型。 工件安装在工作台上， 工作台通 常 由 X 轴 和 Y轴电动机驱动。 工具电极 （电极 丝 ） 为 直 径 0.020.3 毫米的金属丝，由走丝系统带动电 极丝沿其轴向移动。走丝方式有两种：高速走 丝， 速度为910米/秒，采用钼丝作电极丝,可循 环反复使用；低速走丝，速度小于10米/分，电 极丝采用铜丝，只使用一次。脉冲电源加在工件 与电极丝之间， 一般工件接正极，

20、电极丝接负极。工 件与电极丝之间用喷嘴喷入工作液(乳化液、去离 子水等)。 控制系统根据预先输入的工作程序输出 相应的信息，使工作台作相应的移动，工件与电极 丝靠近。当两者接近到适当距离时(一般为0.01 0.04 毫米)便产生火花放电，蚀除金属。金属被蚀 除后工件与电极丝之间的距离加大，控制系统根据 这一距离的大小和预先输入的程序，不断地发出进 给信号，使加工过程持续进行。 2.2.电火花线切割加工的主要特点电火花线切割加工的主要特点 电火花线切割加工除具有电火花加工的基本特点外，还有一些其他特点： 不需要制造形状复杂的工具电极，就能加工出以直线为母线的任何二维曲面。 能切割0.05毫米左右

21、的窄缝。 加工中并不把全部多余材料加工成为废屑，提高了能量和材料的利用率。 在电极丝不循环使用的低速走丝电火花线切割加工中，由于电极丝不断更新，有利于提高加 工精度和减少表面粗糙度。 电火花线切割能达到的切割效率一般为2060毫米2/分，最高可达300毫米2/分；加工精 度一般为0.010.02毫米，最高可达0.004毫米；表面粗糙度一般为R2.51.25微米,最 高可达R0.63微米；切割厚度一般为4060毫米，最厚可达600毫米。 7 3.3.电火花线切割加工的应用领域及研究进展电火花线切割加工的应用领域及研究进展 电火花线切割加工主要用于模具制造，在样板、凸轮、成形刀具、精密细小零件和特

22、殊材料的 加工中也得到日益广泛的应用。 此外， 在试制电机、 电器等产品时， 可直接用线切割加工某些零件， 省去制造冲压模具的时间，缩短试制周期。近年来电火花线切割加工无论在加工过程控制,还是 改进加工工艺方面都取得了许多新的进展。主要表现在突破了许多传统观念的束缚,产生了一些新 的加工方法,以及一些新的控制和检测方式,这些进展既提高了加工质量,也提高了加工效率,不仅 可在去离子水中加工,也可在其他混粉电介质溶液中加工,大大扩展了这一技术的应用领域。 对于电火花线切割加工,特别是加工阶梯状的工件,断丝和加工不稳定始终是降低加工效率的 主要因素。 传统的方法是针对工件最薄处来设置加工参数,然而,

23、这样虽然降低了断丝的可能性并保 持了稳定的加工,却大大降低了加工速度。 因为很难在线得到工件的厚度并设置合适的加工参数, 因此发展了许多近似数学模型来估计工件的厚度。 这些模型表示了放电能量和材料去除率之间的关 系,其中模型系数通过大量的实验获得。然而这样的静态数学模型只适用于加工厚度逐渐变化的工 件,对于厚度突然增加或者减少的工件却不适用。 为此,一个多输入的动态和随机模型被用来描述平 均间隙电压,放电频率和机床进给速度之间的关系9-10。对于iso能量型的电火花线切割 机床,有研究者提出了特定放电能量的概念。电火花加工过程涉及许多因素,从放电能量的观点看, 每一个放电都是一个能量输出,能量

24、分布在工件、电极丝以及在材料去除中的有效能量消耗上。它 受许多因素的影响,比如:工件和电极丝之间的间隙、喷流压力、电介质的导电性以及放电持续时间 等;对于典型波形的放电电压和电流,可计算出单次放电能量以及单位时间内的放电能量。 考虑到放 电过程中的非正常放电(电弧放电或短路)以及实际用于材料去除的能量所占总能量的比率,可得 出有效放电功率;而被定义为去除单位体积材料的特定放电能量,不但与有效放电功率有关,还受到 间隙宽度、工件高度以及电极丝进给速度的影响。因此,可得出材料去除量与放电频率之间关系的 等式。其中的系数与文献9中不同,前者与放电持续时间、特定放电能量、放电效率、间隙宽度 以及正常放

25、电比率有关,而后者只是放电频率的函数,当工件高度改变时加工特性也发生改变,因此 在估计到工件高度之前,很难得到正确的厚度辨识系数。由于影响高度辨识参数的值涉及许多变量 且数量庞大,很难在线全部检测到,所以为了简化厚度辨识过程,首先用文献9中等式辨识出工件 厚度,然后乘上一个修正因子,就得到了最终辨识工件厚度,而修正因子是初始辨识到的工件厚度的 函数。 实践证明11,这种辨识工件厚度的方法是可行的、 精确的,辨识误差小于1mm,并能很 快完成。 在电火花线切割加工过程中,虽然电极丝被施加了特定的张力以尽量保持电极丝的直线性,但 由于丝的柔韧性,不可避免地会在加工过程中产生一定的延迟,特别是在丝的

26、中部。 文献12提出了 一种结合摄像机和CCD的技术来测量电极丝经过工件时的偏差,这样,就可建立电极丝的偏差模型, 用合适的方法来控制拐角切割,提高零件的加工精度。 在电火花线切割加工中,放电间隙状态对于伺服控制以及脉冲电源的自适应控制是一个很重要的依 据。目前广泛应用的固定阀值法很难用来测量非矩形间隙电压波形,文献13提出了浮动阀值法来 检测间隙电流和测量与间隙峰值电流成比例变化的电压阀值,这样就可以在线实时地区分3种不 同的放电状态(开路、放电和短路)。 激光机工激光机工 激光加工是 20 世纪60 年代发展起来的。它 扩展了光为人类服务的领域，加深了人类对光 的认识。 激光加工在再制造业

27、同样有其不可替 代的地位。 激光加工用于再制造业是由相变硬 8 化发展到激光表面合金化和激光熔覆，由激光合金涂层发展到复合涂层及陶瓷涂层，从而使得激光 表面加工技术成为再制造的一项重要手段。它主要是采用高功率激光器及其系统。但目前我国激光 在此领域的应用技术尚不成熟。主要表现为：高档激光加工系统少；主力激光器不过关；微细激 光加工装备缺口较大；而这些领域我国的生产加工企业正在积蓄力量稳步进入，国内应用市场有很 大发展空间。国内各类制造业接受了激光加工技术，使他们的产品加快产品更新的速度。 1.1.激光机工的基本原理激光机工的基本原理 激光加工技术是利用激光束与物质相互作用的特性对材料（包括金属

28、与非金属）的原理进 行切割、焊接、表面处理、打孔及微加工等的一种加工新技术，涉及到光、机、电、材料及检测 等多门学科。 公认的激光加工原理 是两种：分别为激光热加 工和光化学加工(又 称冷加工)。 激光热加工 指当激光束照射到物体表 面时，引起快速加热，热 力把对象的特性改变或 把物料熔解蒸发。热加 工具有较高能量密度的激 光束（它是集中的能量 流），照射在被加工材料 表面上，材料表面吸收激 光能量，在照射区域内产 生热激发过程，从而使材 料表面（或涂层）温度上 升，产生变态、熔融、烧 蚀、蒸发等现象光化学加 工指 电磁波波谱图 当激光束加于物体时，高密度能量光子引发或控制光化学反应的加工过程

29、.冷加工具有很高负 荷能量的（紫外）光子，能够打断材料（特别是有机材料）或周围介质内的化学键，至使材料发生 非热过程破坏。这种冷加工在激光标记加工中具有特殊的意义，因为它不是热烧蚀，而是不产生 “热损伤”副作用的、打断化学键的冷剥离，因而对被加工表面的里层和附近区域不产生加热或热 变形等作用 2.2.激光加工的特点激光加工的特点 由于激光加工热影响区域小，光束方向性好，其几乎可以加工任何材料。 常用来进行选择性加工，精密加工。 由于激光加工是无接触式加工，工具不会与工件的表面直接磨察产生阻力，所以激光加工 的速度极快、加工对象受热影响的范围较小而且不会产生噪音。 由于激光束的能量和光束的移动速

30、度均可调节，因此激光加工可应用到不同层面和范围 上。 3.3.激光加工的应用领域及研究进展激光加工的应用领域及研究进展 9 国内工业激光设备企业和研制生产概况自上世纪90年代开始，随着市场经济快速发展，国 内出现了许多从事研制、 生产和经营激光器和激光加工设备的公司。 按现代企业制度建立的 这些新兴公司（企业），经营理念完全定位于市场经济，在市场中找生机，发挥企业优势，择 优而用，满足用户要求,通过融资，壮大财力,吸纳海内外技术优势，通过各种渠道，形成自家的技 术优势和服务于用户的产品优势。 激光加工的应用现状激光加工的应用现状激光加工是激光应用最 有发展前途的领域，现在已开发出20多种激光加

31、工技术。激光的空间控制性和时间控制性很好， 对加工对象的材质、形状、尺寸和加工环境的自由度都很大，特别适用于自动化加工。激光加工系 统与计算机数控技术相结合可构成高效自动化加工设备，已成为企业实行适时生产的关键技术，为 优质、高效和低成本的加工生产开辟了广阔的前景。目前已成熟的激光加工技术包括：激光切割 技术、激光焊接技术、激光打标技术、激光快速成形技术、激光打孔技术、激光去重平衡技术、 激光蚀刻技术、激光微调技术、激光存储技术、激光划线技术、激光清洗技术、激光热处理和表面 处理技术。 由于激光可以通过聚焦而获得高密度能量(106108J/cm2),瞬间可使任何固体材 料熔化甚至蒸发,因此从理

32、论上说可以用来加工任何种类的固体材料。事实上,激光一经发明,人们 首先想到用其来对宝石这类采用常规方法难以加工的材料进行孔加工。目前,激光已经广泛用于各 类材料的孔加工和切割,如进行木模板的激光切割和石油管道的激光切缝等。 激光焊接与常规焊接方法相比,具有如下一系列优点14:利用激光的高密度能量,可对高熔 点、 难熔金属或两种不同金属材料进行焊接,也可对非金属材料进行焊接(如玻璃的焊接);加热速 度快,作用时间短,热影响区小,热变形可以忽略;属于非接触焊接,无机械应力和机械变形;激光焊 接装置容易与计算机联机;可在大气中焊接,无污染等。因此,激光焊接在工业上获得广泛应用。 激光表面改性技术包括

33、:激光表面相变硬化、激光表面合金化与熔覆、激光表面非晶化与微晶 和激光冲击强化等15。 利用激光表面改性技术可以极大地提高零件表面的机械、 物理和化学性质, 现在已经广泛应用于工业生产。 例如经激光表面硬化的AISI1045钢样品,其表面硬度HRC为55,磨损10h后所产生的质量 损耗为0.61.4mg而在相同试验条件下,未经处理的AISI1045钢的硬度HRC仅为35, 质量损耗为4.18mg,经激光表面硬化后的样品耐磨性能提高36倍。在我国,激光表面硬 化已广泛应用于汽车缸套、活塞环、曲轴、凸轮轴及锭杆等易损件的处理加工中,特别是对小汽车 缸套的热处理已取得明显经济效益,经激光表面硬化的汽

34、车缸套可提高使用寿命23倍。 激光刻蚀在微电子行业可用于半导体器件和芯片的加工,也可用于精密光学器件的加工,如用激光 刻蚀加工半导体芯片和三维光栅。利用激光的高密度能量,可对硬脆性难加工材料进行激光铣削加 工(如利用脉冲激光铣削加工硬质合金和氧化铝陶瓷)。利用脉冲激光还可以对轧辊进行毛化,经 过毛化的轧辊轧制的汽车簿板具有着油漆牢固的特点16;另外还可以利用激光对钢套等零件进 行毛化,大大提高其耐磨寿命。 自20世纪90年代初美国3DSystems公司开发出世界首台商品化的快速成形系统装置 以来,快速成形技术得到蓬勃发展。 快速成形(RapidPro2totyoing,简称RP)通过材料堆积,

35、 快速、精密地制造出实际零件,它体现了计算机辅助设计、数控、激光加工、新材料等学科和技术 的综合利用17。它不需要借助其他设备和工具,迅速和精确地制造出复杂的工模具、模型和工艺 品。激光快速成形技术主要有激光层叠法、粉末烧结法、光固化法等。 早在1977年,美国麻省理工学院材料科学与工程系科学家Haggerty博士就发明了陶瓷粉末的 激光合成法18,现已发展到广泛利用激光来制造金属和非金属材料纳米粉。激光清洗可使物体表 面污垢通过吸收光能而蒸发去除,或在表面产生力学共振而使污垢凝结脱落。激光清洗可用来清洗 微电子芯片、设备的剥漆,以及对古董、字画进行除垢等。 10 特种加工存在的问题特种加工存

36、在的问题 虽然特种加工已解决了传统切削加工难以加工的许多问题，在提高产品质量、生产效率和经济 效益上显示出很大的优越性，但目前它还存在不少亟待解决的问题。 （1）不少特种加工的机理（如超声、激光等加工）还不十分清楚，其工艺参数选择、加工过程 的稳定性均需进一步提高。 （2）有些特种加工（如电化学加工）加工过程中的废渣、废气若排房不当，会产生环境污染， 影响工人健康。 （3）有些特种加工（如快速成形、等离子弧加工等）的加工精度及生产率有待提高。 （4）有些特种加工（如激光加工）所需设备投资大、使用维修费高，亦有待进一步解决。 特种加工的发展趋势特种加工的发展趋势 广泛采用自动化技术、 利用计算机

37、实现对特种加工设备的控制系统、 电源系统的自动控制， 建 立特种加工的系统， 这是当前特种加工的主要发展趋势， 开发由不同特种加工技术复合而成的 加工方法， 如电解电火花加工、 电解电弧加工等复合加工， 以扬长避短提高经济效益和生产率， 另 外还应着重于新的工艺方法的研究，不断提高加工工艺水平。考虑到一些特种加工技术对环境的污 染问题，必须要着重解决废渣、废气、废液的“三废”转化问题，向“绿色”工业及可持续发 展工业转化。 结论结论 各种特种加工方法的加工机理不同，它们的优势和应用范围也不同。在快速制造环境下，如何 正确地选择和运用不同的特种加工方法取决于对它们的了解程度。由于面向快速制造的特

38、种加工。 加工技术新体系的研究，借助了模糊数学、神经元网络及专家系统等多种人工智能工具，建立起各 种特种加工工艺方法的数据库和知识库，能实现典型工艺的计算机模拟，因此能帮助我们深入地了 解各种特种加工技术的精密特性、表面质量特性及加工效率等工艺适用性，从而实现真正意义上的 基于特种加工工艺的快速制造。 11 参考文献参考文献 1孔庆华.特种加工M.上海:同济大学出版社,1997. 2曹凤国， 张勤俭， 翟力军， 等.国际电火花加工技术发展的五大趋势 J .机械工人 （冷加工） ， 2005（2）:33-36. 3郭常宁，裴景玉，马春翔.高效放电加工法及工艺参数优化实验研究J.兵工学报，2005， 26（2）:285-287. 4张勤河，张建华，杜如虚，等.电火花成形加工技术的研究现状和发展趋势J.中国机械工 程，2005，16（17）:1586-1587. 5郭永丰，赵万生，耿春明.电火花加工最新技术进展J.航空制造技术，2003（1）:44-55. 6曹凤国，翟力军，杨大勇，等.从第14届国际电加工学术会议看电火花加工技术的发展趋 势J.电加工与模具，2004（