【文章內(nèi)容簡介】 用計算機技術(shù)對特種加工設(shè)備的控制系統(tǒng)、電源系統(tǒng)進行優(yōu)化,使加工設(shè)備向自動化、柔性化方向發(fā)展, 這是當(dāng)前特種加工技術(shù)的主要發(fā)展方向。2)趨向精密化研究。高新技術(shù)的發(fā)展促使高新技術(shù)產(chǎn)品向超精密化與小型化方向發(fā)展, 對產(chǎn)品零件的精度與表面粗糙度提出更嚴(yán)格的要求。為適應(yīng)這一發(fā)展趨勢, 特種加工的精密化研究已引起人們的高度重視, 3)開發(fā)新工藝方法及復(fù)合工藝。為適應(yīng)產(chǎn)品的高技術(shù)性能要求與新型材料的加工要求, 需要不斷開發(fā)新工藝方法, 包括微細加工和復(fù)合加工, 尤其是質(zhì)量高、效率高、經(jīng)濟型的復(fù)合加工, 如工程陶瓷、復(fù)合材料以及聚晶金剛石等。特種加工技術(shù)涵蓋了機械、材料等技術(shù),是一門綜合的科學(xué)加工技術(shù)其發(fā)展異常迅速。加工尺度的微細化,加工方法的復(fù)合化和加工過程的自動化,已成為特種加工技術(shù)研究發(fā)展的熱點。隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展, 特種加工必將不斷完善和迅速發(fā)展, 特種加工必將成為推動科學(xué)技術(shù)和現(xiàn)代制造工業(yè)發(fā)展的中堅力量。參考文獻: [ 1 ] [M ].上海:同濟大學(xué)出版社, 2003.[ 2 ] [M ].北京:高等教育出版社, 2001.[ 3 ] [ M].北京: 化學(xué)工業(yè)出版社, 2005 [ 4 ] [ M].北京: 機械工業(yè)出版社, 2002 [ 5 ] [ J ].電氣制造, 2006(3).[ 6 ] 華林, [J ].機械制造, 1996(2).[ 7 ] 薛勝雄, [J ].流體機械, 1999(1).第四篇：特種加工技術(shù)課程論文《特種加工技術(shù)》課程論文摘要：特種加工方法，是難切削材料、復(fù)雜型面、精細表面、低剛度零件及模具加工中的重要工藝方法。本文介紹了特種加工技術(shù)的特點、類別，并分別較深入地介紹了激光加工、電火花加工、電火花線切割加工技術(shù)的技術(shù)特點，原理和最新進展。并預(yù)測今后特種加工的發(fā)展方向，最后給予特種加工技術(shù)展望。關(guān)鍵詞：特種加工；電火花加工；電火花線切割加工；激光加工前言近年來，計算機技術(shù)、微電子技術(shù)、自動控制技術(shù)、國防軍工和航空航天技術(shù)發(fā)展迅速，與此同時，高度、高韌性、高強度和高脆性等難切削材料的應(yīng)用日益廣泛，制造精密細小、形狀復(fù)雜和結(jié)構(gòu)特殊工件的求也在日益增加。社會需求與技術(shù)進步的結(jié)合促使特種加工技術(shù)不斷進步和快速發(fā)展。所謂特種加工，是一種利用化學(xué)能、電能、聲能、機械能以及光能和熱能對金屬或非金屬材料進行加工的方法。其工作原理不同于傳統(tǒng)的機械切削方法，即加工過程中工件與所用工具之間沒有明顯的切削力，工具材料的硬度也可低于工件材料的硬度。特種加工技術(shù)在國內(nèi)外各行各業(yè)的應(yīng)用中取得了巨大成效，它們有著各自的特點，特殊材料或特殊結(jié)構(gòu)工件的加工工藝性發(fā)生了根本變化，解決了傳統(tǒng)加工方法所遇到的各種問題，已經(jīng)成為現(xiàn)代工業(yè)領(lǐng)域中不可缺少的重要加工手段和關(guān)鍵制造技術(shù)。[1]特種加工的特點特種加工與一般機械切削加工相比，有其獨特的優(yōu)點，在某種場合上，它是一般機械切削加工的補充，擴大了機械加工的領(lǐng)域。它具有以下較為突出的特點。（1）不用機械能，與加工對象的機械性能無關(guān)，有些加工方法，如激光加工、電火花加工、等離子弧加工、電化學(xué)加工等，是利用熱能、化學(xué)能、電化學(xué)能等，這些加工方法與工件的硬度強度等機械性能無關(guān)，故可加工各種硬、軟、脆、熱敏、耐腐蝕、高熔點、高強度、特殊性能的金屬和非金屬材料。（2）非接觸加工，不一定需要工具，有的雖使用工具，但與工件不接觸，因此，工件不承受大的作用力，工具硬度可低于工件硬度，故使剛性極低元件及彈性元件得以加工。（3）微細加工，工件表面質(zhì)量高，有些特種加工，如超聲、電化學(xué)、水噴射、磨料流等，加工余量都是微細進行，故不僅可加工尺寸微小的孔或狹縫，還能獲得高精度、極低粗糙度的加工表面。（4）不存在加工中的機械應(yīng)變或大面積的熱應(yīng)變，可獲得較低的表面粗糙度，其熱應(yīng)力、殘余應(yīng)力、冷作硬化等均比較小，尺寸穩(wěn)定性好。（5）兩種或兩種以上的不同類型的能量可相互組合形成新的復(fù)合加工，其綜合加工效果明顯，且便于推廣使用。（6）特種加工對簡化加工工藝、變革新產(chǎn)品的設(shè)計及零件結(jié)構(gòu)工藝性等產(chǎn)生積極的影響。特種加工的分類與其它先進制造技術(shù)一樣，特種加工正在研究、開發(fā)推廣和應(yīng)用之中，具有很好的發(fā)展?jié)摿蛻?yīng)用前景。依據(jù)加工能量的來源及作用形式列舉各種常用的特種加工方法。特種加工按照所利用的能量形式來分類，具體如下:（1）電、熱能 電火花加工、電子束加工、等離子加工。（2）電、機械能 離子束加工。（3）電、化學(xué)能 電解加工、電解拋光。（4）電、化學(xué)能、機械能 電解磨削、陽極機械磨削。（5）光、熱能 激光加工。（6）化學(xué)能 化學(xué)加工、化學(xué)拋光。（7）聲、機械能 超聲加工。（8）機械能 磨料噴射加工、磨料流加工、液體噴射加工。目前，生產(chǎn)實用中應(yīng)用最廣的是電火花加工、電火花線切割加工、激光加工、超聲加工和電化學(xué)加工技術(shù)。電火花加工電火花加工是利用浸在工作液中的兩極間脈沖放電時產(chǎn)生的電蝕作用蝕除導(dǎo)電材料的特種加工方法，又稱放電加工或電蝕加工，英文簡稱EDM。進行電火花加工時，工具電極和工件分別接脈沖電源的兩極，并浸入工作液中，或?qū)⒐ぷ饕撼淙敕烹婇g隙。通過間隙自動控制系統(tǒng)控制工具電極向工件進給，當(dāng)兩電極間的間隙達到一定距離時，兩電極上施加的脈沖電壓將工作液擊穿，產(chǎn)生火花放電。電火花加工在放電的微細通道中瞬時集中大量的熱能，溫度可高達一萬攝氏度以上，壓力也有急劇變化，從而使這一點工作表面局部微量的金屬材料立刻熔化、氣化，并爆炸式地飛濺到工作液中，迅速冷凝，形成固體的金屬微粒，被工作液帶走。這時在工件表面上便留下一個微小的凹坑痕跡，放電短暫停歇，兩電極間工作液恢復(fù)絕緣狀態(tài)。緊接著，下一個脈沖電壓又在兩電極相對接近的另一點處擊穿，產(chǎn)生火花放電，重復(fù)上述過程。這樣，雖然每個脈沖放電蝕除的金屬量極少，但因每秒有成千上萬次脈沖放電作用，就能蝕除較多的金屬，具有一定的生產(chǎn)率。電火花加工在保持工具電極與工件之間恒定放電間隙的條件下，一邊蝕除工件金屬，一邊使工具電極不斷地向工件進給，最后便加工出與工具電極形狀相對應(yīng)的形狀來。因此，只要改變工具電極的形狀和工具電極與工件之間的相對運動方式，就能加工出各種復(fù)雜的型面。工具電極常用導(dǎo)電性良好、熔點較高、易加工的耐電蝕材料，如銅、石墨、銅鎢合金和鉬等。在加工過程中，工具電極也有損耗，但小于工件金屬的蝕除量，甚至接近于無損耗。工作液作為放電介質(zhì)，在加工過程中還起著冷卻、排屑等作用。常用的工作液是粘度較低、閃點較高、性能穩(wěn)定的介質(zhì)，如煤油、去離子水和乳化液等。①能加工普通切削加工方法難以切削的材料和復(fù)雜形狀工件；②加工時無切削力；③不產(chǎn)生毛刺和刀痕溝紋等缺陷；④工具電極材料無須比工件材料硬；⑤直接使用電能加工，便于實現(xiàn)自動化；⑥加工后表面產(chǎn)生變質(zhì)層，在某些應(yīng)用中須進一步去除；⑦工作液的凈化和加工中產(chǎn)生的煙霧污染處理比較麻煩。電火花加工的主要用途是：①加工具有復(fù)雜形狀的型孔和型腔的模具和零件；②加工各種硬、脆材料如硬質(zhì)合金和淬火鋼等；③加工深細孔、異形孔、深槽、窄縫和切割薄片等；④加工各種成形刀具、樣板和螺紋環(huán)規(guī)等工具和量具。它包括電火花型腔加工和穿孔加工兩種。電火花型腔加工主要用于加工各類熱鍛模、壓鑄模、擠壓模、塑料模和膠木膜的型腔。電火花穿孔加工主要用于型孔（圓孔、方孔、多邊形孔、異形孔）、曲線孔（彎孔、螺旋孔）、小孔和微孔的加工。近年來，為了解決小孔加工中電極截面小、易變形、孔的深徑比大、排屑困難等問題，在電火花穿孔加工中發(fā)展了高速小孔加工，取得良好的社會經(jīng)濟效益。當(dāng)前，電火花加工機的各項工藝指標(biāo)均已達到很高的水平，機床具有了優(yōu)越的性能與強大的功能。在這種情況下，進一步發(fā)展就應(yīng)該呈現(xiàn)出新的特點。電加工技術(shù)的發(fā)展趨勢歸納為五化：精密微細化、智能化、個性化、綠色環(huán)保化和高效化[2]。研究表明，對于同一種金屬材料，在電火花加工時，存在一個最佳脈沖參數(shù)組合。所謂最佳脈沖參數(shù)，是指在一定的表面粗糙度和工具電極損耗的前提下能獲得的最高生產(chǎn)率。即隨著加工電流的改變，存在一個最佳的加工電流值，低于或者超過這個最佳值，都會降低加工速度；在其它電規(guī)準(zhǔn)不變的情況下，隨著脈沖寬度的改變，也存在一個最佳的脈寬值，低于或者超過這個最佳脈寬值，都會降低電火花加工的速度。脈間減小，脈寬系數(shù)增大，加工速度提高。當(dāng)設(shè)定的極間距離比常用的加工條件窄時，放電產(chǎn)生的加工液沸騰、氣化膨脹使得放電通道周圍介質(zhì)可獲得較大的流速，有效地利用這種原理，將加工屑、析碳等從極間排出去。這樣做可減小脈沖間隔時間，增加放電頻率，促進放電生成物的排出，提高加工效率。上海交通大學(xué)系統(tǒng)地研究了使用該方法的放電加工特性，在峰值電流為60A，脈沖寬度為200μs，脈寬系數(shù)為80%，平均極間距為47μm時，即使不采用定時抬刀，仍然可以將放電生成物順利排極間，從而實現(xiàn)高效率放電加工[3]。采用工作液中加入氣體的方式，以提高電火花加工效率是近幾年的研究熱點之一。 等采用水作工作液，并向工作液中通入氧氣，可以觀察到更大的放電凹坑和更加頻繁的放電，加工速度也相應(yīng)提Kunieda 等又以氧氣作工作介質(zhì)，研究了氣中放電三維銑削加工，是同樣加工條件下普通電加工銑削效率的6倍[4]。此外，利用非燃性工作液或在工作液中加入添加劑的電火花加工可成倍提高加工速度。日本的三菱電機公司、Sodick 公司相繼開發(fā)了利用水基工作液的電火花成形加工機，在水基工作液中加工鋼材，在相同的平均加工電流下，其加工速度比煤油工作液高出2～3 倍。日本的國枝正典等人，在研究電火花加工放電位置檢測技術(shù)的基礎(chǔ)上，進行了放電位置的可控性研究。其試驗原理基于對放電等效回路的分析，可以在納秒數(shù)量級內(nèi)獲得優(yōu)先擊穿的幾率[5]。這一研究進展對于電火花加工 的過程控制可能帶來非常深刻的影響，很有可能將過去被動的控制策略變成為主動控制策略，從而不必依賴延長放電停歇時間來保證間隙消電離，避免放電集中導(dǎo)致的拉弧等有害放電。這樣不僅可以保證加工更加穩(wěn)定，而且可以大幅度提高加工效率。為實現(xiàn)高效電火花加工，全面推動電火花加工設(shè)備的技術(shù)進步，在采用先進控制系統(tǒng)的同時，機床結(jié)構(gòu)的設(shè)計也需要進一步完善，其研究進展主要表現(xiàn)在以下幾方面：以往直線電機主要用在加工中心上。目前，直線電機在沙迪克公司生產(chǎn)的EDM和WEDM機床上已廣泛使用。直線電機的使用，滿足了EDM加工高速響應(yīng)的特別要求。最大驅(qū)動力高達3000N，速度可100m/min，最大加速度達1g 以上。能消除由于電蝕產(chǎn)物未排除而發(fā)生的集中放電，二次放電間隙不均勻等現(xiàn)象也得到極大的抑制，從而改善了加工質(zhì)量，提高了加工效率[6]。在驅(qū)動方式上，過去常以滾珠絲杠驅(qū)動工作臺。近年來，不斷探索采用新型的驅(qū)動方式，如具有快速響應(yīng)的電磁式線性驅(qū)動裝置、壓電元件和磁致伸縮振子驅(qū)動裝置等的應(yīng)用已成為一種發(fā)展趨勢，這些都有利于電火花加工速度的提高[7]。在工作液循環(huán)過濾系統(tǒng)設(shè)計中，優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計，最大限度地發(fā)揮工作液在加工過程中的輔助功能，以獲得生產(chǎn)率最高的最佳加工效果。在這方面應(yīng)敢于創(chuàng)新并進行相應(yīng)的實驗嘗試，不斷改進優(yōu)化設(shè)計方法，通過將研究成果應(yīng)用于生產(chǎn)實踐，全面提高電火花加工的加工性能。比如蘇州電加工機床研究所葉軍所長等人發(fā)明設(shè)計的一種高效放電銑削加工的高效冷卻及排出蝕除物方法，其特征在于加工中將浸泡冷卻、內(nèi)沖液冷卻及排出蝕除物、外包液冷卻及排出蝕除物三種冷卻方式有機組合，有效地解決了高效放電銑削加工中冷卻和排除蝕除物的難題，對高效放電銑削加工工藝的發(fā)展和應(yīng)用具有實際意義[8]。綜上所述，加工過程的高效化就是提高電火花加工的效率，它不僅體現(xiàn)在單位放電脈沖蝕除材料量的大小上，而且體現(xiàn)在采用新型高效的加工工藝和改進電火花加工控制系統(tǒng)、工作液循環(huán)系統(tǒng)、機床結(jié)構(gòu)等對電火花加工放電效果的影響上。電火花加工中，在保證加工精度的前提下，應(yīng)提高粗、精加工效率，同時應(yīng)減少輔助加工時間，包括編程時間、工件裝夾時間、維修時間等。電火花線切割加工技術(shù)電火花線切割加工（Wire cut Electrical Discharge Machining，簡稱WEDM），有時又稱線切割。其基本工作原理是利用連續(xù)移動的細金屬絲（稱為電極絲）作電極，對工件進行脈沖火花放電蝕除金屬、切割成型。工件安裝在工作臺上，工作臺通常由X軸和Y 軸電動機驅(qū)動。工具電極（電極絲）～ ，由走絲系統(tǒng)帶動電極絲沿其軸向移動。走絲方式有兩種：①高速走絲，速度為9～10米/秒，采用鉬絲作電極絲,可循環(huán)反復(fù)使用；②低速走絲，速度小于10米/分，電極絲采用銅絲，只使用一次。脈沖電源加在工件與電極絲之間，一般工件接正極，電極絲接負(fù)極。工件與電極絲之間用噴嘴噴入工作液(乳化液、去離子水等)。控制系統(tǒng)根據(jù)預(yù)先輸入的工作程序輸出相應(yīng)的信息，使工作臺作相應(yīng)的移動，工件與電極絲靠近。當(dāng)兩者接近到適當(dāng)距離時(～)便產(chǎn)生火花放電，蝕除金屬。金屬被蝕除后工件與電極絲之間的距離加大，控制系統(tǒng)根據(jù)這一距離的大小和預(yù)先輸入的程序，不斷地發(fā)出進給信號，使加工過程持續(xù)進行。電火花線切割加工除具有電火花加工的基本特點外，還有一些其他特點： ①不需要制造形狀復(fù)雜的工具電極，就能加工出以直線為母線的任何二維曲面。②。③加工中并不把全部多余材料加工成為廢屑，提高了能量和材料的利用率。④在電極絲不循環(huán)使用的低速走絲電火花線切割加工中，由于電極絲不斷更新，有利于提高加工精度和減少表面粗糙度。⑤電火花線切割能達到的切割效率一般為20～60毫米2/分，最高可達300毫米2/分；加工精度一般為177?！?77。，最高可達177。；～,；切割厚度一般為40～60毫米，最厚可達600毫米。電火花線切割加工主要用于模具制造，在樣板、凸輪、成形刀具、精密細小零件和特殊材料的加工中也得到日益廣泛的應(yīng)用。此外，在試制電機、電器等產(chǎn)品時，可直接用線切割加工某些零件，省去制造沖壓模具的時間，縮短試制周期。近年來電火花線切割加工無論在加工過程控制,還是改進加工工藝方面都取得了許多新的進展。主要表現(xiàn)在突破了許多傳統(tǒng)觀念的束縛,產(chǎn)生了一些新的加工方法,以及一些新的控制和檢測方式,這些進展既提高了加工質(zhì)量,也提高了加工效率,不僅可在去離子水中加工,也可在其他混粉電介質(zhì)溶液中加工,大大擴展了這一技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域。對于電火花線切割加工,特別是加工階梯狀的工件,斷絲和加工不穩(wěn)定始終是降低加