【正文】 高韌性、高脆性以及高純度的導(dǎo)電材料；加工時無明顯機械力，適用于低剛度工件和微細結(jié)構(gòu)的加工；脈沖參數(shù)可依據(jù)需要調(diào)節(jié)，可在同一臺機床上進行粗加工、半精加工和精加工；電火花加工后的表面呈現(xiàn)的凹坑，有利于儲油和降低噪聲；生產(chǎn)效率低于切削加工；放電過程有部分能量消耗在工具電極上，導(dǎo)致電極損耗，影響成型精度。工具電極由自動進給調(diào)節(jié)裝置控制，以確保工具與工件在正常加工時維持一很小的放電間隙（～）。⑥ 電能與機械能作用方式：離子束加工（IM）。③ 解決各種精密的、有特殊要求的零件加工問題，如航空航天、國防工業(yè)中表面質(zhì)量和精度要求都很高的陀螺儀、伺服閥以及低剛度的細長軸、薄壁筒和彈性元件等的加工。它是將電、磁、聲、光、熱等物理能量及化學(xué)能量或其組合乃至與機械能組合直接施加在被加工的部位上，從而使材料被去除、變形及改變性能等。如鋅浴淬火，實質(zhì)上它是一種淬火與鍍鋅相結(jié)合的復(fù)合處理工藝。近年來，復(fù)合表面處理技術(shù)在歐美、日本以及我國均得到較快的發(fā)展，并取得了良好的效果。（3）表面工程的工藝方法① 表面改性技術(shù)表面改性是指采用某種工藝手段在零件表面獲得不同于基體的組織結(jié)構(gòu)和性能的技術(shù)。利用其探針的尖端可以俘獲和操縱分子和原子，并可以按照需要拼成一定的結(jié)構(gòu)，進行分子和原子的裝配制作微機械，這是一種納米級微加工技術(shù)，是一種從物質(zhì)的微觀角度來構(gòu)造、制作微機械的工藝方法。面刻蝕加工工藝過程如下：①在硅基片上淀積犧牲層材料，如淀積磷玻璃，其厚度一般1～2mm，但也可以更厚些；淀積后，犧牲層材料被腐蝕成所需形狀；②淀積和腐蝕結(jié)構(gòu)材料薄膜層，多晶硅是常用的結(jié)構(gòu)層材料，結(jié)構(gòu)層腐蝕過后，除去犧牲層就可得到分離空腔結(jié)構(gòu)。① 超微機械加工用超小型精密金屬切削機床和電火花、線切割等加工方法，制作毫米級尺寸以下的微機械零件是一種三維實體加工技術(shù)，加工材料廣泛，但多是單件加工、單件裝配，費用較高。是比其體積大得多的小型泵的1000倍，而且機電一體化的微機械不存在信號延遲問題，可進行高速工作。下面分別介紹微機械基本特征與微細加工工藝方法。在這種電解修銳過程中，被腐蝕的砂輪鑄鐵結(jié)合劑表面逐漸形成鈍化膜，這種不導(dǎo)電的鈍化膜將阻止電解的進一步進行，只有當(dāng)凸出的磨粒磨損后，鈍化膜被破壞，電解修銳作用才會繼續(xù)進行，這樣可使金剛石砂輪能夠保持長時間的切削能力。① 車削法用單點、聚晶金剛石筆、修整片等車削金剛石砂輪以達到修整的目的。由于金剛石易于與鐵族元素產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)和親和作用，故對于硬而韌的、高溫高硬度、熱導(dǎo)率低的鋼鐵材料，則用立方氮化硼砂輪磨削較好。圖中A為極限臨界點，在A點以上被加工材料將堆積起來形成切屑，而在A點以下，加工材料經(jīng)彈性變形形成加工表面。普通切削刀具的刃口圓弧半徑只能磨到5～30mm，而天然單晶金剛石刃口圓弧半徑可小到數(shù)納米，沒有其他任何材料可以磨到如此鋒利的程度。① 極高的硬度、耐用度和彈性模量，以保證刀具有很長的壽命和很高的尺寸耐用度。一般加工適用于汽車、拖拉機和機床等產(chǎn)品的制造。（5）零件毛坯成型在向少、無余量方向發(fā)展零件毛坯成型是機械制造的第1道工序，有鑄造、鍛造、沖裁、焊接和軋制等常用工藝。18世紀，加工第1臺蒸汽機所用的汽缸鏜床，其加工精度為1mm；19世紀末，；20世紀初，加工精度向微米級過渡，成為機械加工精度發(fā)展的轉(zhuǎn)折點；到了20世紀50年代末，實現(xiàn)了微米級的加工精度；在最近的一二十年內(nèi)，機械制造加工精度提高了1～2個數(shù)量級，有了較快的發(fā)展，達到10nm的技術(shù)水平。（2）廣泛性傳統(tǒng)制造技術(shù)通常只是指將原材料變?yōu)槌善返母鞣N加工工藝；而現(xiàn)代制造技術(shù)則貫穿了從產(chǎn)品設(shè)計、加工制造到產(chǎn)品銷售及使用維護的整個過程，成為“市場—設(shè)計開發(fā)—加工制造—市場”的大系統(tǒng)。反映在不同的時期、不同的國家和地區(qū)，現(xiàn)代制造技術(shù)有其自身不同的特點、重點、目標和內(nèi)容。（2）切削加工速度迅速提高隨著刀具材料的發(fā)展和變革，在近一個世紀時期內(nèi)，切削加工速度提高了一百至數(shù)百倍。（6）優(yōu)質(zhì)清潔表面工程技術(shù)的形成和發(fā)展表面工程技術(shù)是通過表面涂覆、表面改性、表面加工及表面的復(fù)合處理，來改變零件表面的形態(tài)、化學(xué)成分和組織結(jié)構(gòu)，以獲取與基體材料不同性能要求的一項應(yīng)用技術(shù)。（3）超精密加工～、～，如金剛石刀具超精密切削、超精密磨料加工、超精密特種加工和復(fù)合加工等。③ 刀刃無缺陷，因切削時刃形將復(fù)印在加工表面上，而不能得到超光滑的鏡面。金剛石摩擦系數(shù)小，～，如切削條件正常，刀具磨損極慢，刀具耐用度極高。國外報道研磨質(zhì)量最好的金剛石刀具，刃口半徑可以小到數(shù)個納米的水平；而國內(nèi)生產(chǎn)中使用的金剛石刀具，刃口半徑r=～，特殊精心研磨可以達到r=。（2）超精密磨削砂輪的修整砂輪的修整是超硬磨料砂輪使用中的一個技術(shù)難題，它直接影響被磨工件的加工質(zhì)量、生產(chǎn)效率和生產(chǎn)成本。普通砂輪磨料如碳化硅、剛玉等磨粒被破碎，對超硬磨料砂輪結(jié)合劑起到切削作用，失去結(jié)合劑后磨粒就會脫落，從而達到修整的目的。 圖72 電解在線修銳法 圖73 電火花修整法此外，尚有超聲波修整法、激光修整法等，有待進一步研究開發(fā)。目前已經(jīng)研制出了直徑細如發(fā)絲的齒輪、能開動3mm大小的汽車和花生米大的飛機。如美國的研究人員正在用該技術(shù)制造雙向光纖維通信所必需的微型光學(xué)調(diào)制器，通過巧妙的光刻技術(shù)制造芯片，做一塊只需幾美分，而過去則要花5000美元。③ 體刻蝕加工技術(shù)體刻蝕加工技術(shù)是對硅的襯底進行腐蝕加工的技術(shù)，即用腐蝕的方法將硅基片有選擇性地去除一部分，以形成微機械結(jié)構(gòu)。封接技術(shù)影響到整個微系統(tǒng)的功能和尺寸，可以說是微機械系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)。 表面工程技術(shù)表面工程是通過運用各種物理、化學(xué)或機械工藝過程，來改變基體表面狀態(tài)、化學(xué)成分、組織結(jié)構(gòu)和應(yīng)力狀態(tài)等，使基體表面具有不同于基體的某種特殊性能，從而達到特定使用要求的一項應(yīng)用技術(shù)。② 表面覆層技術(shù) 表面覆層技術(shù)是指通過應(yīng)用物理、化學(xué)、電學(xué)、光學(xué)、材料學(xué)、機械學(xué)等各種工藝手段，用極少量的材料，在產(chǎn)品表面制備一層保護層、強化層或裝飾層，以達到耐磨、耐蝕、耐（隔）熱、抗疲勞、耐輻射、提高產(chǎn)品質(zhì)量、延長使用壽命的目的。氣相沉積技術(shù)可分為物理氣相沉積（PVD）和化學(xué)氣相沉積（CVD）。將兩種以上的熱處理方法復(fù)合起來，比單一的熱處理具有更多的優(yōu)越性。 離子輔助涂覆。③ 加工過程中的機械力不明顯，工件很少產(chǎn)生機械變形和熱變形，有助于提高工件的加工精度和表面質(zhì)量。① 電能與熱能作用方式：電火花成型與穿孔加工（EDM）、電火花線切割加工（WEDM）、電子束加工（EBM）和等離子體加工（PAM）。 幾種典型的特種加工技術(shù)1．電火花加工電火花加工是在一定的液體介質(zhì)中，利用脈沖放電對導(dǎo)電材料的電蝕來蝕除材料，從而使零件的尺寸、形狀和表面質(zhì)量達到預(yù)定技術(shù)要求的一種加工方法。第1次脈沖放電結(jié)束之后，經(jīng)過很短的間隔時間，第2個脈沖又在兩極間最近點擊穿放電。按工藝過程中工具與工件相對運動的特點和用途不同，電火花加工可大體分為電火花成型加工、電火花線切割加工、電火花磨削加工、電火花展成加工、非金屬電火花加工和電火花表面強化等。圖75所示是固體激光器中激光的產(chǎn)生和工作原理圖。其中相變硬化和熔凝處理的工藝技術(shù)趨向成熟并產(chǎn)業(yè)化。它還能透過玻璃切割真空管內(nèi)的燈絲，這是任何機械加工所難以達到的。控制電子束能量密度的大小和能量注入的時間，可達到不同的加工目的。③ 加工彎孔和曲面借助于偏轉(zhuǎn)器磁場的變化，可以使電子束在工件內(nèi)部偏轉(zhuǎn)方向，可加工曲面和彎孔。通過調(diào)整加速電壓，可以得到不同速度的離子束，以實現(xiàn)不同的加工。③ 離子鍍膜離子鍍膜也稱離子濺射輔助沉積，同樣屬于一種鍍膜加工。經(jīng)過三十多年的開發(fā)，現(xiàn)已發(fā)展成為能夠切削復(fù)雜的三維形狀的工藝方法。目前，水射流加工已廣泛應(yīng)用于普通鋼、不銹鋼、鋁、銅、鉛、鈦合金板，以至塑料、陶瓷、膠合板、石棉、混凝土、巖石、玻璃纖維板、橡膠、地毯、棉布、紙、塑料、皮革、軟木、復(fù)合材料等80種材料的切削，最大厚度可達100mm。在加工過程中，電解作用與磨削作用交替進行，其中電解作用是主要的，最后達到加工要求。工具在超聲波振動下，不但能迅速去除鈍化膜，而且在加工區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生的“空化”作用可增強電化學(xué)反應(yīng)，進一步提高工件表面凸起部位金屬的溶解速度。 圖710 超聲電解復(fù)合拋光原理圖 圖711 超聲電火花復(fù)合拋光原理圖* 現(xiàn)代制造生產(chǎn)模式 并行工程1．并行工程的概念 長期以來，人們一直采用串行工程的方法從事產(chǎn)品的研制和開發(fā)。但必須強調(diào)的是，并行工程不能省去產(chǎn)品串行工程中的任一環(huán)節(jié)，不是將產(chǎn)品的設(shè)計和其他生產(chǎn)環(huán)節(jié)重疊或同時進行。管理者、設(shè)計者、制造者、支持者（質(zhì)量、銷售、采購、維護等）以至用戶集成為一個協(xié)調(diào)的整體。精益生產(chǎn)簡練的含義就是運用多種現(xiàn)代管理方法和手段，以社會需求為依托，以充分發(fā)揮人的作用為根本，有效配置和合理使用企業(yè)資源，為企業(yè)謀求經(jīng)濟效益的一種新型企業(yè)生產(chǎn)方式。精益生產(chǎn)則追求完全的目標，低成本、無廢品、零庫存和產(chǎn)品多種多樣，而且永無止境地提高，不斷奮斗。⑥ 消除一切影響工作的“松弛點”，以最佳工作環(huán)境、最佳條件和最佳工作態(tài)度從事最佳工作，從而全面追求盡善盡美，適應(yīng)市場多元化要求，用戶需要什么則生產(chǎn)什么，需要多少就生產(chǎn)多少，達到以盡可能少的投入獲取盡可能多的產(chǎn)出。③ 柔性。2．敏捷制造的主要概念① 全新企業(yè)概念。④ 全新的生產(chǎn)概念。① 功能的虛擬化。2．綠色制造的內(nèi)涵及體系結(jié)構(gòu)綠色制造的內(nèi)涵包括綠色資源、綠色生產(chǎn)過程和綠色產(chǎn)品3項主要內(nèi)容和2個層次的全過程控制。原材料選用與管理，以及制造過程和工藝都要有利于環(huán)境保護和工人健康，廢棄物和污染排放少，節(jié)約資源，減少能耗。表面工程技術(shù)是通過運用各種物理、化學(xué)或機械工藝工程等手段，達到改變基體表面狀態(tài)、化學(xué)成分、組織結(jié)構(gòu)和應(yīng)力狀態(tài)等，從而使其具有某種特殊性能并能滿足某種使用要求的一項應(yīng)用技術(shù)。209 /