精密与特种加工论文题目：精密与特种加工技术论述专题：几种精密加工与特种加工技术论述指导教师：**阳论文共14页，其中：专题14页，译文0精密与特种加工技术相关摘要超精密加工技术发展方向是：向高精度、高效率方向发展；向大型化、微型化方向发展；向加工检测一体化方向发展；机床向多功能模块化方向发展。本世纪的精密加工发展到超精密加工历程比较复杂且难度大，目前超精密加工日趋成熟，已形成系列，它包括超精密切削、超精密磨削、超精密研磨、超精密特种加工等。尽管超精密加工迄今尚无确切的定义，但是它仍然在向更高的层次发展。超精密加工将向高精度、高效率、大型化、微型化、智能化、工艺整合化、在线加工检测一体化、绿色化等方向发展。在不久的将来，精密加工也必将实现精密化、智能化、自动化、高效信息化、柔性化、集成化。创新思想及先进制造模式的提出也必将为精密与超精密技术发展提供策略。环保也是机械制造业发展的必然趋势。往往我们一提到超精密这个词，就会觉得它很神秘，但同任何复杂的高新技术一样，经过一段时间的熟悉和掌握，都会被大众所了解，也就不再是所谓的高科技了，超精密加工也是这样。实际上，如果拥有超精密的加工设备，并且在其它相关技术和工艺上能匹配，经过一段时间的实践之后，就能很好地掌握它，但这需要一个过程。超精密加工领域集成了很多IT、机械以及电气控制方面的技术，设备方面的操作和使用也非常复杂，所以，只有在对它有很深的理解之后才能把它用好到目前为止，世界上比较小的超高速用铣刀已经可以做到直径（30～50um）的程度，而且这样的刀具已经得到了很普遍的使用。高转速是指每分钟8万、10万、15万转这样的数量级。辽宁科技学院本科生精密与特种加工论文论文的主要内容421精密与特种加工的技术背景…………………………………………………422精密与特种加工的原理………………………………………………5221加工成形的原理……………………………………………………………5222加工方法机理…………………………………………………………………623精密与特种加工技术的应用及展望………………………………………924精密加工与特种加工的一些具体方面……………………………………10241金刚石刀具精密切削加工…………………………………………………10242电火花加工…………………………………………………………………10243电化学加工…………………………………………………………………11244激光加工……………………………………………………………………11245超高压水射流切割………………………………………………………13参考文献……………………………………………………………………14辽宁科技学院本科生精密与特种加工论文一、绪论往往我们一提到超精密这个词，就会觉得它很神秘，但同任何复杂的高新技术一样，经过一段时间的熟悉和掌握，都会被大众所了解，也就不再是所谓的高科技了，超精密加工也是这样。实际上，如果拥有超精密的加工设备，并且在其它相关技术和工艺上能匹配，经过一段时间的实践之后，就能很好地掌握它，但这需要一个过程。超精密加工领域集成了很多IT、机械以及电气控制方面的技术，设备方面的操作和使用也非常复杂，所以，只有在对它有很深的理解之后才能把它用好到目前为止，世界上比较小的超高速用铣刀已经可以做到直径（30～50um）的程度，而且这样的刀具已经得到了很普遍的使用。高转速是指每分钟8万、10万、15万转这样的数量级。制造业是将制造资源通过制造过程转化为可供人们使用与利用的工业品和生活消费品的行业。制造技术的发展已经有几千年的历史，从石器时代、青铜器时代、铁器时代到现代的高分子塑料时代；从手工制作、机器制作到现代的智能控制自动化制作；从一般精度加工、精密加工到现代的超精密加工及纳米加工，精密加工和特种加工是新世纪知识经济时代先进制造工艺技术的重要组成部分，代表了当前先进制造技术发展的重要方向，在制造业乃至社会发展进程中起到非常重要的作用。目前精密与特种加工技术已成为零件制造的重要工艺技术手段，成为世界制造技术领域的制高点，是现代制造技术的前沿。精密加工技术是适应现代高技术需要而发展起来的先进制造技术，它综合应用了机械技术发展的新成果以及现代电子、传感技术、光学和计算机等高新技术，是高科技领域中的基础技术，在国防科学技术现代化和国民经济建设中发挥着至关重要的作用，同时作为现代高科技的基础技术和重要组成部分，它推动着半导体技术、光电技术、材料科学等多门技术的发展进步。精密与特种加工技术已成为国防工业研制现代化武器装备的关键技术，也是衡量一个国家科学技术水平的重要标志。目前，精密与特种加上已经成为制造领域不可缺少的重要方面，在难切削材辽宁科技学院本科生精密与特种加工论文料、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。二、论文的主要内容精密与特种加工的技术背景精密与特种加工技术在制造业的生产中占有极其重要的地位。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、化学工业等，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，材料的性能越来越强韧，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、钛台金、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上问题。如喷气涡轮机叶片、整体涡轮、发动机机匣、锻压模等的立体成型表面，各种冲模、冷拔模等特殊断面的型孔，饱管内膛线、喷油嘴，喷丝头上的小孔、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零件的精细表面加工，形状和尺寸精度要求在0．1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。辽宁科技学院本科生精密与特种加工论文精密与特种加工的原理21加工成形的原理精密与特种加工从加工成形的原理和特点来分类，可以分为去除加工、结合加工半岛彩票、变形加工三大类。精密加工与特种加工方法去除加工又称为分离加工，是从工件上去除多余的材料，例如金刚石刀具精 密车削、精密磨削、电火花加工、电解加工等。 结合加工是利用理化方法将不同材料结合Bonding在一起。按结合的机理、 方法、强弱等又可以分为附着Deposition、注入Injection、连接Joined三种。 辽宁科技学院本科生精密与特种加工论文 附着加工又称为沉积加工，是在工件表面上覆盖一层物质，为弱结合，例如电镀、气相沉积等。注入加工又称为渗入加工，是在工件半岛彩票的表层注入某些元素，使之与 工件基体材料产生物化反应，以改变工件表层材料的力学、机械性质，属于强结 合，例如表面掺碳、离子注入等。连接是将两种相同或不同的材料通过物化方法 连接在一起，例如焊接、粘结等。 变形加工又称为流动加工，是利用力、热、分子运动等手段使工件产生变形， 改变其尺寸、形状和性能，例如缎造、铸造、液晶定向等。 从材料在加工过程中的流动来分析，去除加工是使工件材料逐步减少，一部 分工件材料变成切屑的加工，这种流动称为分散流。结合加工是使工件材料在加 工过程中逐步增加的加工，这种流动称之为汇合流。快速成形加工是一种利用离 散／堆积成型技术的分层制造方法，将一个三维空间实体零件分散为在某个坐标 方向上的若干层有很小厚度的三维实体，出于厚度很小，可按二维实体成型．再 叠加而成为所需零件的原型。变形加工是指在加工过程中工件材料基本不变的加 工，称为直通流。 22 加工方法机理 从加工方法的机理来分类，精密与特种加工可以分为传统加工、非传统加工、 复合加工。传统加工是指使用刀具进行的切削加工以及磨削加工；非传统加工是 指利用机、光、电、声、热、化学、磁、原子能等能源来进行加工的特种加工方 法；复合加工是指采用多种加工方法的复合作用，其中包括传统加工和非传统加 工的复合、非传统加工与非传统加工的复合，进行优势互补、相辅相成的加工。 精密与特种加工的工艺特点精密与特种加工是一门多学科的综合高级技术，要获得高精度和高质量的加 工表面，不仅要考虑加工方法本身，而且涉及被加工的工件材料、加上设备及工 艺装备、检测方法、工作环境和人的技艺水平等等。精密与特种加工技术与系统 辽宁科技学院本科生精密与特种加工论文 论、方法论、汁算机技术、信息技术、传感器技术、数字控制技术的结合，促成了精密与特种加工系统工程的形成。 精密加工的范畴包括微细加工、光整加工和精整加工等，与特种加工关系密 特种加工是指利用机、光、电、声、热、化学、磁、原子能等能源来进行加工的非传统加工方法NTM，Non-Traditional Maching，它们与传统切削加工的 不同特点主要有； 1、不是主要依靠机械能，而是主要用其他的能量如电能、 热能、光能、声能以及化学能等去除工件材料；2、工具的硬度可以低于被加工 工件材料的硬度，有些情况下，例如在激光加工、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。 由于具有上述持点，就总体而言，特种加工技术可以加工任何硬度、强度、 韧性、脆性的金属、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。 特种加工技术不仅可以采取单独的加工方法．更可以采用复合加工的方法。 目前，许多精密加工和超精密加工力法采用了激光加工、电子束加工、离子束加半岛彩票 工等特种加工工艺．开辟了精密加工和超精密加工的新途径，一些高硬度、高脆 性的难加工材料，例如淬火钢、硬质合金、陶瓷、石英、金刚石等等，一些刚度 差、加工中易变形的零件、例如薄壁零件、弹性零件等等，在精密加工和超精密 加工时．特种加工已经成为必要的手段，甚至是惟一的手段，形成了精密特种加 工技术。 由于精密与特种加工技术的特点以及逐渐被广泛应用，已经引起了机械制造 领域内的许多变革。例如对材料的可加工性、工艺路线的安排、新产品的试制过 程、产品零件结构设计、零件结构工艺性好坏的衡量标准等产生了一系列的影响： 1、提高了材料的可加工性 现在已经广泛采用的金刚石、聚晶金刚石、聚 晶立方氯化硼等制造的刀具、工具、拉丝模等等，可以采用电火花、电解、激光 辽宁科技学院本科生精密与特种加工论文 等多种方法来加工。工件材料的可加工性不再与其硬度、强度、韧性、脆性等有直接的关系。 2、改变了零件的典型工艺路线 精密与特种加工技术的出现，免除加工后 再引起淬火热处理变形，一般都是先淬火处理而后加工。最为典型的是：电火花 纹切割加工、电火花成型加工、电解加工等都必须先进行淬火处理后再加工。 精密与特种加工的出现还对以往工序的“分散”和“集中’’引起了影响。 精密与特种加工过程中没有显著的机械作用力，较大的、复杂的加工表面，往往 使用一个复杂工具、简单的运动轨迹，经过一次安装、一道工序加工出来，工序 比较集中。 3、大大缩短新产品试制周期 试制新产品时，采用精密与特种加工技术可 以直接加工出各种标准和非标准直齿轮，微型电动机定子、转子硅钢片，各种变 压器铁心，各种特殊、复杂的二次曲面体零件，大大缩短新产品的试制周期。 4、对产品零件的结构设计产生很大的影响 采用电火花、线切割加工技术 后．即使是埂质合金的模具或刀具，也可以制成整体式结构。喷气发动机涡轮也 由于电解加工技术的出现可以采用整体式结构。 5、对传统的结构工艺性好与坏的衡量标准产生重要影响 电火花穿孔加工、 电火花线切割加工来说，加工方孔和加工圆孔的难易程度是一样的。喷油嘴小孔， 喷丝头小异形孔，涡轮叶片上大量的小冷却深孔、窄缝，静压轴承和静压导轨的 内油囊型腔等等，采用电火花加工技术以后都变难为易了，为了避免淬火处理产 生开裂、变形等缺陷，故意把钻孔、开槽等工艺安排在淬火处理之后，使工艺路 线安排更为灵活。 辽宁科技学院本科生精密与特种加工论文 4、精密与特种加工技术的应用及展望目前，先进制造技术已经是一个国家经济发展的重要手段之一，许多发达国 家都十分重视先进制造技术的水平和发展．利用它进行产品革新、扩大生产和提 高国际经济竞争能力。 美国、日本、德国等国家的经济发展在世界上处于领先水平的重要原因之一， 辽宁科技学院本科生精密与特种加工论文 就是他们把先进制造技术看作是现代国家在经济上获得成功的关键因素。目前，精密与特种加工技术水平是—个国家制造工业水平的重要标志之一。精密加工所 能达到的精度、表面粗糙度精密加工、加工尺寸范围和几何形状是一个国家制造技术水平 的重要标志之一。 精密与特种加工技术已经成为在国际竞争中取得成功的关键技术，发展尖端 技术，发展国防工业，发展微电子工业等，都需要精密与特种加工技术来制造相 关的仪器、设备和产品。 在制造自动化领域，已经进行了大量有关计算机辅助制造软件的开发，例如 计算机辅助设计CAD、计算机辅助工程分析CAE、计算机辅助工艺过程设计 CAPP、计算机辅助加工CAM等；又例如面向装配的设计DFA、面向制造的 设计DPM等．统称为面向工程的设计DFx;又进行了计算机集成制造CIM技 术，生产模式如精良生产、敏捷制造、虚拟制造以及清洁生产和绿色制造等。 5、精密加工与特种加工的一些具体方面 1）精密切削加工 天然金刚石刀具是精密与超精密加工的基本刀具。金刚石刀具的超精密加工 技术主要应用于两个方面，即单件大型超桔密零件的切削加工和大量生产小的中 小型超精密零件加工。 金刚石刀具上的金刚石固定方法机械夹固 、用粉末冶金法固定、使用粘结 或钎焊固定。影响磨削性能的因素主要是砂轮的磨料、砂轮的粒度和砂轮的结合 金刚石刀具主要是对铝、铜及其合金等材料进行精密车削，而对于黑色金属、硬脆材料的精密与超精密加工，则主要是应用精密和超精密磨料加工。所谓精密 和超精密磨料加工，就是利用细粒度的磨粒和微粉对黑色金属、硬脆材料等进行 加工，以得到高加工精度和低表面粗糙度值。 2）电火花加工 电火花加工Electronic Discharge Maching 简称EDM是基于正负电极间脉 辽宁科技学院本科生精密与特种加工论文 冲放电时的电腐蚀现象对材料进行加工的．又称为放电加工、电蚀加工、电脉冲加工等，是一种利用电、热能量进行加工的方法,是在20 世纪40 年代开始研究 和逐步应用到生产中的。 早在19 世纪初，前苏联的学者拉扎连柯夫妇在研究电腐蚀现象的基础上， 首次将电腐蚀原理运用到了生产制造领域。要使电腐蚀原理用于尺寸加工，必须 解决如下几个问题： 1电极之间始终保持确定的距离通常为数微米至数百微米。因为，电火花 的产生是由于电极间的介质被击穿G 在电压、介质状态等条件不变的情况下， 击穿直接决定于极间距离，只有极间距离稳定，才能获得连续稳定的放电。 2放电点的局部区域达到足够高的电流密度一般为1d。106A／cm2．以确 保被加工材料能在局部熔化、气化，否则只能加热被加工材料。 3必须是脉冲性的放电脉宽o．L—1 咖y、脉问不小于10v‘，以确保放电 所产生的热量来不及传导扩散到被加工材料的其他部分而集中在局部，使局部的 材料产个熔化、气化而被蚀除。否则，放电脉宽太大，超过1 删P5，则放电产 少的热量会向材料内部产生球形扩散，产生大范围的熔化、气化。这种情况，只 能进行切割和焊接，无法进行精密尺寸加工。如果脉间过小，介质在击穿电离状 态来不及回复介电性能，后续脉冲就会产生稳定电弧，烧伤电极，无法正常加工。 4及时排除电极间的电蚀产物，以确保电极间介电性能的稳定。否则，电蚀 产物将充第在电权间形成短路，无法正常加工。 解决L 述问题的办法是：使用脉冲电源和放电间隙自动进给控制系统，在具 有一定绝缘强度和一定粘度的电介质中进行放电加工。 3）电化学加工 电化学加上Electro-chemical Maching,简称ECM是当前迅速发展的一种特 种加工方式，是利用电极在电解液中发生的电化学作用对金属材料进行成形加 工，已经被广泛地应用在涡轮、齿轮、异型孔半岛彩票等复杂型面、型孔的加工以及炮管 内膛线加工和去毛刺等工艺过程。 辽宁科技学院本科生精密与特种加工论文 电化学加工按加工原理可以分为三大类：1利用阳极金属的溶解作用去除材料：主要有电解加工、电解抛光、电解研 磨、电解倒棱、电解去毛刺等，用于内外表面形状、尺寸以及去毛刺等加工。例 如型腔和异型孔加工、模具以及三维锻模制造，涡轮发动机叶片、齿轮等零件的 去毛刺等等。 2利用阴极金属的沉积作用进行镀覆加工；主要有电铸、电镀、电刷镀半岛彩票，用 于表面加工装饰、尺寸修复、磨具制造、精密图案及印制电路板复制等加工。例 如复制印制电路板，修复有缺陷或已磨损的零件，镀装饰层和保护层等等。 3电化学加工与其他加工方法结合完成的电化学复合加工。主要有电解磨 削、电解电火花复合加工、电化学阳极机械加工等。用于形状均尺寸加工、表面 光整加工、镜面加工、高速切割等。例如挤压拉丝模加工、硬质合金刀具磨削、 硬质合金轧辊磨削、下料等等。 电化学加工的主要特点是； 1适应范围广。凡是能够导电的材料都可以加工，并且不受材料力学性质的 限制。 2加工质量高。因为在加工过程中没有机械切削力的存在，工件表面无残余 应力，无变质层，也没有毛刺及棱角，故加工质量高。 3加工过程没有划分阶段，可以同时进行大面积加工，生产效率高。 4电化学加工对环境有一定程度的污染。 4）激光加工 激光是20 世纪60 年代发展起来的一项重大科技成果，它的出现深化了人们 对光的认识，扩展了光为人类服务的领域。 国外激光加工设备和工艺发展迅速，普遍采用CNC 控制、多坐标联动，并装 有激光功率监控、自动聚焦、工业电视显示等辅助系统。 激光制孔的最小孔径 已达0002mm，已成功地应用自动化六坐标激光制孔专用设备加工航空发动机涡 辽宁科技学院本科生精密与特种加工论文 轮叶片、燃烧室气膜孔，达到无再铸层、无微裂纹的效果。激光切割适用于由耐热合金、钛合金、复合材料制成的零件。目前薄材切割 速度可达15mmin，切缝窄，广泛应用于飞机三维蒙皮、框架、舰船船身板架、 直升机旋翼、发动机燃烧室等。 5）超高压水射流切割 超高压水射流切割是20 世纪70 年代发展起来的一门高新技术，它是利用高 压、高速的细径液流作为工作介质。对工件表面进行喷射．依靠液流产生的冲击 作用去除材料，实现对工件的切割。 世界上第一台纯水高压水切割设备诞生于1974 年，第一台磨料高压水切割 设备诞生于1979 年。自20 世纪80 年代未以来，该项技术在国内外得到了广泛 的应用，在机械、建材、建筑、国防、轻工、纺织等领域正发挥着日益重要的作 参考文献（1）刘晋春，赵家齐，赵万生主编，特种加工 版．北京：机械工业出版 社，2000 辽宁科技学院本科生精密与特种加工论文 （2）哈尔滨工业大学袁哲俊，清华大学王先逵主编精密和超精密加工技术 国外特种加工技术的最新进展电加工，1999，5 （4）钱苗根，姚寿山，张少宗编著 现代表面技术．北京：机械工业出版社， 2001 2001 （5）余承业主编 特种加工新技术．北京：国防工业出版社，1995