【正文】 離子束加工的原理與電子束加工基本類似，也是在真空條件下，將離子源產(chǎn)生的離子束經(jīng)過(guò)加速后，撞擊在工件表面上，引起材料變形、破壞和分離。氬在高速電子的撞擊下被電離成離子，陽(yáng)極和陰極各有數(shù)百個(gè)上下位置對(duì)齊、形成數(shù)百條較準(zhǔn)直的離子束，均勻分布在直徑為50mm的圓面積上。（2）離子束加工的應(yīng)用范圍① 離子刻蝕～5keV、直徑為十分之幾納米的氬離子轟擊工件，將工件表層的原子逐個(gè)剝離的?！?keV的氬離子轟擊靶材，并將靶材上的原子擊出，淀積在靶材附近的工件上，使工件表面鍍上一層薄膜。④ 離子注入離子注入是采用5～500keV能量的離子束，直接轟擊被加工材料。開始時(shí)只是在大理石、玻璃等非金屬材料上用作切割直縫等簡(jiǎn)單作業(yè)。高速液體流的能量密度可達(dá)1010W/mm2，這種液體的高速?zèng)_擊，具有固體的加工作用。④ ～，加工的材料除大理石、玻璃外，還可以加工金屬材料。下面簡(jiǎn)單介紹幾種復(fù)合加工。當(dāng)電解液從間隙中流過(guò)時(shí)，工件出現(xiàn)陽(yáng)極溶解，工件表面形成一層較軟的薄膜，它很容易被導(dǎo)電砂輪上的磨粒磨除，于是工件上又露出新的金屬表面并進(jìn)一步電解。拋光時(shí)，工件接正極，工具接直流電源負(fù)極，工件與工具間通入鈍化性電解液。這個(gè)過(guò)程一直持續(xù)到將工件表面整平時(shí)為止。超聲電火花拋光的工作原理如圖711所示。超聲波拋磨和放電交錯(cuò)而連續(xù)進(jìn)行，不僅提高了拋光速度，而且提高了工件表面材料去除的均勻性。這樣，不能在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段就能及早地考慮后續(xù)的工藝設(shè)計(jì)、制造裝配、質(zhì)量保證、維修服務(wù)等問(wèn)題，致使各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)前后脫節(jié)，設(shè)計(jì)改動(dòng)量大，產(chǎn)品的開發(fā)周期長(zhǎng)、成本高。這種生產(chǎn)模式，當(dāng)產(chǎn)品設(shè)計(jì)工作結(jié)束后，后續(xù)的制造、檢驗(yàn)和維護(hù)環(huán)節(jié)較為方便、容易，可使產(chǎn)品開發(fā)研制周期明顯縮短。（3）協(xié)同特征并行工程特別強(qiáng)調(diào)團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)小組的協(xié)同工作（Teamwork）。① 人員集成。③ 功能集成。 精益生產(chǎn)1．精益生產(chǎn)的基本概念精益生產(chǎn)（又稱精良生產(chǎn)），被美國(guó)人稱之為“Lean Production”，簡(jiǎn)稱LP，原意是“瘦型”生產(chǎn)方式。（2）逆境中的拼搏精神精益生產(chǎn)方式是市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的產(chǎn)物，來(lái)自于逆境中的拼搏精神。大量生產(chǎn)追求的是有限目標(biāo)，可以容忍一定的廢品率和最大限度的庫(kù)存。① 以銷售部門作為企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的起點(diǎn)，產(chǎn)品開發(fā)與產(chǎn)品生產(chǎn)均以銷售為起點(diǎn)，按訂貨合同組織多品種小批量生產(chǎn)。⑤ 追求無(wú)廢品、零庫(kù)存、零故障等目標(biāo)，降低產(chǎn)品成本，保證產(chǎn)品多樣化。因此，敏捷制造的企業(yè)，其敏捷能力應(yīng)當(dāng)反映在以下6個(gè)方面。企業(yè)獲得一定生產(chǎn)力、效率和有效參與競(jìng)爭(zhēng)所需的技能。以最短的時(shí)間執(zhí)行任務(wù)（如產(chǎn)品開發(fā)、制造、供貨等）的能力。企業(yè)對(duì)影響其日常運(yùn)行的各種變化，如用戶對(duì)產(chǎn)品規(guī)格、配置及售后服務(wù)要求的變化、用戶定貨量和供貨時(shí)間的變化、原料供貨出現(xiàn)問(wèn)題及設(shè)備出現(xiàn)故障等作出快速反應(yīng)的能力。簡(jiǎn)化過(guò)程，不斷改進(jìn)過(guò)程；提倡以“人”為中心，用分散決策代替集中控制，用協(xié)商機(jī)制代替遞階控制機(jī)制：提高經(jīng)營(yíng)管理目標(biāo)，精益求精，盡善盡美地滿足用戶的特殊需要；敏捷企業(yè)強(qiáng)調(diào)技術(shù)和管理的結(jié)合，在先進(jìn)柔性制造技術(shù)的基礎(chǔ)上，通過(guò)企業(yè)內(nèi)部的多功能項(xiàng)目組與企業(yè)外部的多功能項(xiàng)目組—虛擬公司把全球范圍內(nèi)的各種資源集成在一起，實(shí)現(xiàn)技術(shù)、管理和人的集成。敏捷制造的產(chǎn)品保證用戶在整個(gè)產(chǎn)品生命周期內(nèi)滿意，企業(yè)的這種質(zhì)量跟蹤將持續(xù)到產(chǎn)品報(bào)廢為止，甚至包括產(chǎn)品的更新?lián)Q代。3．敏捷制造的基本特點(diǎn)（1）敏捷制造是自主制造系統(tǒng)敏捷制造具有自主性，每個(gè)工件和加工過(guò)程、設(shè)備的利用以及人員的投入都由本單元自己掌握和決定，這種系統(tǒng)簡(jiǎn)單、易行、有效。其主要特點(diǎn)如下。企業(yè)組織是動(dòng)態(tài)的，傾向于分布化，講究輕薄和柔性，呈扁平網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。 綠色制造1．綠色制造的定義綠色制造（Green Manufacturing，GM）是綜合考慮環(huán)境影響和資源利用效率的現(xiàn)代制造模式，其目標(biāo)是使產(chǎn)品從設(shè)計(jì)、制造、包裝、運(yùn)輸、使用到報(bào)廢處理的整個(gè)生命周期中，廢棄資源和有害排放物最小，即對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響最小，對(duì)健康無(wú)害，資源利用效率最高。也就是說(shuō)，在從產(chǎn)品的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、銷售、使用到報(bào)廢淘汰的回收利用、處理處置的整個(gè)生命周期，產(chǎn)品的生產(chǎn)均要做到節(jié)能降耗、無(wú)或少環(huán)境污染。① 制造過(guò)程的綠色度。③ 回收處理的綠色度。超精密加工技術(shù)可分為超精密切削加工技術(shù)、超精密磨削技術(shù)和微細(xì)加工技術(shù)。典型的特種加工技術(shù)有電火花加工、激光加工、電子束加工、離子束加工、水射流加工以及復(fù)合加工等。例如并行工程、精益生產(chǎn)、敏捷制造和綠色制造等。（4）現(xiàn)代制造生產(chǎn)模式是應(yīng)用推廣先進(jìn)制造技術(shù)的組織形式。表面工程技術(shù)可分為表面改性技術(shù)、表面覆層技術(shù)、復(fù)合表面處理技術(shù)等，這些技術(shù)在發(fā)展高新技術(shù)中發(fā)揮了極其重要的作用。本 章 小 結(jié)（1）現(xiàn)代制造技術(shù)是在傳統(tǒng)制造技術(shù)的基礎(chǔ)上吸收機(jī)械、電子、信息等現(xiàn)代管理技術(shù)等成果而發(fā)展起來(lái)的制造技術(shù)，它具有系統(tǒng)性、廣泛性、集成性、動(dòng)態(tài)性和實(shí)用性等特征。② 使用過(guò)程的綠色度。（2）產(chǎn)品的綠色度綠色度是衡量產(chǎn)品滿足上述特征的程度，目前還不能定量地加以描述。綠色制造的體系結(jié)構(gòu)如圖715所示。企業(yè)中產(chǎn)品開發(fā)、加工、裝配、營(yíng)銷分布在不同地點(diǎn)，通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)加以連接。企業(yè)雖具有完備的企業(yè)職能，但沒(méi)有執(zhí)行這些功能的機(jī)構(gòu)。（2）敏捷制造是虛擬制造系統(tǒng)敏捷制造系統(tǒng)是一種以適應(yīng)不同產(chǎn)品為目標(biāo)而構(gòu)造的虛擬制造系統(tǒng)，其特色在于能夠隨環(huán)境的變化迅速地動(dòng)態(tài)重構(gòu)，對(duì)市場(chǎng)的變化作出快速的反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的柔性自動(dòng)化。產(chǎn)品成本與批量無(wú)關(guān)，從產(chǎn)品看是單件生產(chǎn)，而從具體的實(shí)際和制造部門看，卻是大批量生產(chǎn)。敏捷制造的產(chǎn)品進(jìn)入市場(chǎng)以后，可以根據(jù)用戶的需要進(jìn)行改變，得到新的功能和性能，即使用柔性的、模塊化的產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法。將制造系統(tǒng)空間擴(kuò)展到全國(guó)乃至全世界，通過(guò)企業(yè)網(wǎng)絡(luò)建立信息交流高速公路，建立“虛擬企業(yè)”，以競(jìng)爭(zhēng)能力和信譽(yù)為依據(jù)選擇合作伙伴，組成動(dòng)態(tài)公司。企業(yè)針對(duì)競(jìng)爭(zhēng)規(guī)則及手段的變化、新的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的出現(xiàn)、國(guó)家政策法規(guī)的變化、社會(huì)形態(tài)的變化等作出快速反應(yīng)的能力。以同樣的設(shè)備與人員生產(chǎn)不同產(chǎn)品或?qū)崿F(xiàn)不同目標(biāo)的能力。判斷和預(yù)見市場(chǎng)變化并對(duì)其快速地作出反應(yīng)的能力。⑦ 把主機(jī)廠與協(xié)作廠之間存在的單純買賣關(guān)系變成利益共同的“共存共榮”的“血緣關(guān)系”，把70%左右零部件的設(shè)計(jì)、制造委托給協(xié)作廠進(jìn)行，主機(jī)廠只完成約30%的設(shè)計(jì)、制造任務(wù)。③ 在生產(chǎn)制造過(guò)程中實(shí)行“拉動(dòng)式”的準(zhǔn)時(shí)化生產(chǎn)，把上道工序推動(dòng)下道工序生產(chǎn)變?yōu)橄碌拦ば蛞罄瓌?dòng)上道工序生產(chǎn)，杜絕一切超前、超量生產(chǎn)。精益生產(chǎn)認(rèn)為，允許出錯(cuò)誤，錯(cuò)誤就會(huì)不斷發(fā)生，所以從開始就不應(yīng)出錯(cuò)。經(jīng)過(guò)二十年努力，終于把理想變成現(xiàn)實(shí)。2．精益生產(chǎn)方式的思維特點(diǎn)（1）逆向思維方式精益生產(chǎn)的思維方式大多都是逆向思維、風(fēng)險(xiǎn)思維，很多問(wèn)題都是倒過(guò)來(lái)看，也是倒過(guò)來(lái)干的。④ 技術(shù)集成。② 信息集成。為此，并行工程非常注重協(xié)同的組織形式、協(xié)同的設(shè)計(jì)思想以及所產(chǎn)生的協(xié)同效益。（2）整體特征圖714 制造系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的內(nèi)在聯(lián)系并行工程哲理認(rèn)為，制造系統(tǒng)包括制造過(guò)程是一個(gè)有機(jī)的整體，在似乎相互獨(dú)立的各個(gè)制造過(guò)程和知識(shí)處理單元之間，實(shí)質(zhì)上存在著不可分割的內(nèi)在聯(lián)系，特別是豐富的雙向信息聯(lián)系，如圖714所示。這種生產(chǎn)方式是將時(shí)間上先后的知識(shí)處理和作業(yè)實(shí)施過(guò)程轉(zhuǎn)變?yōu)橥瑫r(shí)考慮和盡可能同時(shí)處理的一種作業(yè)方式，如圖713所示。所謂串行工程，如圖712所示，即在前一工作環(huán)節(jié)完成之后才開始后一工作環(huán)節(jié)的工作，各個(gè)工作環(huán)節(jié)的作業(yè)在圖712 串行工程工作方式時(shí)序上沒(méi)有重疊和反饋，即使有反饋，也是事后的反饋。這種電解液的陽(yáng)極溶解作用雖然微弱，但有利于工件的拋光。（3）超聲電火花復(fù)合拋光超聲電火花復(fù)合拋光是在超聲波拋光的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。被去掉鈍化膜的表面迅速產(chǎn)生陽(yáng)極溶解，溶解下來(lái)的產(chǎn)物不斷被電解液帶走。圖79 電解磨削原理圖（2）超聲電解復(fù)合拋光超聲電解復(fù)合拋光是超聲波加工和電解加工復(fù)合而成的，它可以獲得優(yōu)于靠單一電解或單一超聲波拋光的拋光效率和表面質(zhì)量。如圖79所示，高速旋轉(zhuǎn)的導(dǎo)電砂輪接直流電源負(fù)極，工件（刀具）接直流電源正極。6．復(fù)合加工當(dāng)把兩種或兩種以上的能量形式（包括機(jī)械能）合理地組合在一起，就發(fā)展成復(fù)合加工。② 高壓水束不會(huì)變鈍，各個(gè)方向都有切削作用，使用水量不多；加工時(shí)不需要進(jìn)刀槽、孔，工件上任意一點(diǎn)都能開始和結(jié)束切削，可加工小半徑的內(nèi)圓角；與數(shù)控系統(tǒng)相結(jié)合，可以進(jìn)行復(fù)雜形狀的自動(dòng)加工。水射流加工特別適合于各種軟物質(zhì)有機(jī)材料的去毛刺和切割等加工，是一種“綠色”加工方法。可以根據(jù)不同的目的選用不同的注入離子，如磷、硼、碳、氮等，以實(shí)現(xiàn)材料的表面改性處理，從而改變工件表面層的機(jī)械物理性能?！?keV能量的氬離子分成兩束，同時(shí)轟擊靶材和工件表面，以增強(qiáng)膜材與工件基材之間的結(jié)合力。這就是近代發(fā)展起來(lái)的納米加工工藝。（1）離子束加工的特點(diǎn)圖77 離子束加工原理圖① 離子束轟擊工件的材料時(shí)，其束流密度和能量可以精確控制，因此可以實(shí)現(xiàn)納米級(jí)的加工，是當(dāng)代納米加工技術(shù)的基礎(chǔ)；② 離子束加工在真空中進(jìn)行，污染少，特別適宜加工易氧化的金屬、合金、高純度的半導(dǎo)體材料；③ 離子束加工的宏觀壓力小，因此加工應(yīng)力小，熱變形小，加工表面質(zhì)量非常高。圖77所示為離子束加工原理圖。此外，還可以利用電子束進(jìn)行焊接、切割、刻蝕、表面熱處理和光刻。噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)上的冷卻孔和機(jī)翼吸附屏的孔，其孔徑微小，孔數(shù)巨大，達(dá)數(shù)百萬(wàn)個(gè)，最適宜用電子束打孔。如只使材料局部加熱，就可進(jìn)行電子束熱處理；使材料局部熔化，就可進(jìn)行電子束焊接；提高電子束能量密度，使材料熔化和汽化，就可進(jìn)行電子束打孔、切割等加工；利用較低能量密度的電子束轟擊高分子材料時(shí)產(chǎn)生化學(xué)變化的原理，即可進(jìn)行電子束光刻加工。采用超聲調(diào)制的激光打孔，不但能增加孔的加工深度，而且能改善孔壁質(zhì)量。④ 激光打孔激光打孔的功率密度一般為107～108W/cm2。激光焊接一般無(wú)需焊料和焊劑，只需將工件的加工區(qū)域“熱熔”在一起即可。合金化和熔覆工藝無(wú)論對(duì)基體材料的適應(yīng)范圍還是性能改善的幅度，都比前兩種工藝廣得多，因而