特种加工课件第一章.ppt

第1章　概　述 ; 1.1　特种加工的产生原因　　推动人类社会进步的两个工具是语言和劳动工具。劳动工具经历了石器时代、青铜器时代后进入了机器化时代，而机械加工则是伴随着时代的进步而发展的。　　传统的机械加工已有非常悠久的历史，它对人类的生产活动和物质文明起到了极大的推动作用。例如，18世纪70年代就发明了蒸汽机，但苦于制造不出高精度的蒸汽机汽缸而无法推广应用。直到后来有人创造出和改进了汽缸镗床，解决了蒸汽机主要部件的加工工艺，才使得蒸汽机获得广泛应用，引起了世界性的第一次产业革命。这一事实充分说明了加工方法对新产品的研制、推广和社会经济的发展等起着重大的作用。 ;;　　随着社会生产的需要和科学技术的进步，20世纪40年代，前苏联科学家拉扎连柯夫妇在研究开关触点遭受火花放电腐蚀损坏的现象和原因时，发现电火花的瞬时高温可使局部的金属熔化、汽化而被蚀除掉，从而开创和发明了变有害的电蚀为有用的电火花加工的方法。他们用铜杆在淬火钢上加工出小孔的实验验证了用软的工具可加工任何硬度的金属材料这一事实，首次摆脱了传统的切削加工方法，直接利用电能和热能来去除金属，获得了“以柔克刚”的效果。 ;　　进入20世纪50年代以来，由于现代科学技术的迅猛发展，机械工业、电子工业、航空航天工业、化学工业、医药工业、国防工业等蓬勃发展，尤其是国防工业部门，要求尖端科学技术产品向高精度、高速度、大功率、小型化方向发展，以及能在高温、高压、重载荷或腐蚀环境下长期可靠地工作。为了适应这些要求，各种新结构、新材料和复杂形状的精密零件大量出现，其结构和形状越来越复杂，材料越来越强韧，对精度要求越来越高，对加工表面粗糙度和完整性要求越来越严格，使机械制造面临着一系列严峻的任务：　　（1）解决各种难切削材料的加工问题。如硬质合金、钛合金、高温合金、耐热钢、不锈钢、淬火钢、金刚石、石英以及锗、硅等各种高硬度、高强度、高韧性、高脆性的金属及非金属材料的加工。 ;　　（2）解决各种特殊复杂型面的加工问题。如喷气涡轮机叶片、整体涡轮、发动机机匣、锻压模和注塑模等的立体成型表面，各种冲模、冷拔模等特殊断面的型孔，炮管内膛线、喷油嘴、喷丝头上的小孔、异形孔、窄缝等的加工。　　（3）解决各种超精密、光整零件的加工问题。如对表面质量和精度要求很高的航天用仪器、航空陀螺仪、精密光学透镜、激光核聚变用的曲面镜、高灵敏度的红外传感器等的精细表面加工，形状和尺寸精度要求在0.1μm以上，表面粗糙度要求在0.01μm以上。 ;　　（4）特殊零件的加工问题。如大规模集成电路、光盘基片、复印机和打印机的感光鼓、微型机械、微型医疗器械和机器人零件、细长轴、薄壁零件、弹性元件等低刚度零件的加工。　　要解决上述一系列问题，仅仅依靠传统的机械切削加工方法很难实现，有些根本无法实现。在生产的迫切需求下，人们通过各种渠道，借助于多种能量形式，不断研究和探索新的加工方法。特种加工技术就是在这种环境和条件下产生和发展起来的。　　目前，特种加工已经成为制造领域不可缺少的重要方面，在难切削材料、复杂型面、精细零件、低刚度零件、模具加工、快速原形制造以及大规模集成电路等领域发挥着越来越重要的作用。 ; 1.2　特种加工的定义及分类　　传统切削加工的本质和特点：一是所用刀具材料比工件更硬；二是利用机械能把工件上多余的材料切除。借助于除机械能以外的其他能量形式去除工件多余材料的新加工方法，统称为“特种加工”，国外称为“非传统加工”或“非常规机械加工”。 　特种加工是指利用光、电、声、热、化学、磁、原子能等能源或其组合施加到工件被加工的部位上，从而实现材料去除的加工方法，也称为非传统加工方法(NTM，NonTraditionalMachining)。 ;　　特种加工的特点和与传统切削加工的区别主要有：　　(1)主要依靠机械能以外的其他能量(如电能、热能、光能、声能以及化学能或其组合等)来去除工件材料。　　（2）工具的硬度可以低于被加工工件材料的硬度，在某些情况下，如在激光加工、电子束加工、离子束加工等加工过程中，根本不需要使用任何工具。　　（3）在加工过程中，工具和工件之间不存在显著的机械切削力作用，工件不承受机械力，特别适合于精密加工低刚度零件。 ;　　（4）特种加工技术不仅可以采取单独的加工方法，更可以采用复合的加工方法。近年来，复合特种加工方法发展迅速，应用十分广泛。　　由于具有上述特点，因此总体而言，特种加工技术可以加工任何硬度、强度、韧性、脆性的金属材料、非金属材料或复合材料，而且特别适合于加工复杂、微细表面和低刚度的零件，同时，有些方法还可以用于进行超精密加工、镜面加工、光整加工以及纳米级(原子级)的加工。 ;表1－1　常用特种加工方法分类表 ;