特种加工,杨保健 kurt.yang163.com,科学的学习方法,Why to study?,What to study?,How to study?,第一章 概 论,第一节 特种加工的产生及发展,第二节 特种加工的分类,第三节 特种加工的影响,第一节 特种加工的产生及发展,问题的引出： 18世纪70年代英国人发明蒸汽机，但直到创造出气缸镗床解决了蒸汽机主要零部件的加工问题，才使蒸汽机得到推广应用，从而引发第一次产业革命（工业化）。直到第二次世界大战前，机械产品的加工都是采用传统的机械切削加工方式，即用机械能和切削力来去除多余的金属，亦即“硬碰硬”的加工方式：比你更硬、比你更有力、比你更耐磨。,随着工业进步，各种新材料、新结构不断涌现，采用常规机械加工（Conventional Machining）的方法，已经很难甚至不能进行加工：）如何加工枪炮的膛线？）如何加工柴油机喷油嘴或纺织设备喷丝头的微小喷孔？）如何安全切割易爆易燃的物品（炸弹）？）如何进行水下切割？）如何加工方形孔或异形孔？）如何加工弯孔？,）如何加工异形型腔（模具）、涡轮机叶片和涡轮（整体） ？）如何加工金刚石、宝石、锗、硅等高硬度、高强度、高韧性、高脆性的材料；）如何清洗复杂形状的囊腔？10）如何挽救在常规机械加工或维修中不慎失误的机械零件或设备？11）如何有效地可靠地加工细长轴、薄壁零件、弹性元件等低刚度的零件？12）如何大幅度地提高关键零部件在特定工作部位的性能？,特种加工(NTM，Non-Traditional Machining)，也被称为非传统加工技术，其加工原理是将电、热、光、声、化学等能量或其组合施加到工件被加工的部位上，从而实现材料去除。1943年，前苏联拉扎林柯夫妇开创并发明了电火花加工方法（ Electrical Discharge Machining，EDM )，用铜丝在淬火钢上加工出小孔；20世纪50年代末，前苏联又发展一种电火花线切割加工方法（ Wire Cut EDM，WEDM ），采用线状电极（钼丝或铜丝）对工件进行电火花线切割；,20世纪30年代以后，随着军工的需要，发展了电化学加工（Electrochemical Machining，ECM），虽然其有关理论在19世纪末就已经建立。20世纪60年代，发展了一种崭新的加工方法，这就是激光加工（Laser Beam Machining，LBM），我国在这方面处于较先进的位置。20世纪50年代末，我国曾经出现一股“超声波热”，超声加工（Ultrasonic Machining，USM）技术被用于强化、清洗等工艺过程，尤其在非金属加工方面。,20世纪80年代末，水射流切割（Water Jet Cutting，WJC）技术走向实用。20世纪80年代末发展、90年代走向实用的快速成形技术（Rapid Prototyping，RP)。除上述特种加工技术外，近年来还发展了许多新技术和新工艺，比如电子束和离子束加工、化学加工、金属表面镀陶渗陶技术等等。我国在特种加工技术方面起步较早，20世纪50年代就自主研发出电火花穿孔机床、电火花表面强化机；在军工生产中大量采用电解加工。20世纪60年代独创出高速走丝线切割机床，等等。,上述特种加工方法与常规机械加工方法的不同支出在于：1）不是主要依靠机械能，而是主要用其它能量如电、化学、光、声、热等去除多余材料；2）工具的硬度可以低于被加工材料的硬度；3）加工过程中工具和工件之间不存在显著的机械切割力。,特种加工的优点：1）可以解决各种难切削材料的加工问题；2）可以解决各种特殊复杂表面的加工问题；3）可以解决各种超精、光整或具有特殊要求的零部件的加工问题；4）可以事后补救常规加工或维修留下的缺陷；5）在进行产品试制过程中，有时可以灵活、快捷、直观地试制物理样机。,特种加工的缺点：1）面向的产品往往为少批量或单件加工，不适宜大批量产品生产；2）单件设备价格昂贵，投入/产出成本较高；3）有些特种加工的设备操作复杂，维修维护的成本较高；4）有些特种加工设备关键零部件为易损件，寿命低，使用成本高；5）有些特种加工设备耗能大；6）有些特种加工会产生有害污染且非常难处理。,第二节 特种加工的分类,几种常见特种加工方法的综合比较,第三节 特种加工对材料可加工性和 结构工艺性的影响,1）提高了材料的可加工性比如说金刚石、硬质合金、淬火钢、陶瓷等等，采用传统机械加工方式很难甚至不可能，现在可以加工了。 2）改变了零部件的典型工艺路线比如说传统工艺除磨削外，其他成形机加工都必须安排在淬火工序之后，而现在电火花加工则相反且更好。,3）改变了试制新产品的模式以往试制新产品的关键零部件，必须先设计、制造相应的刀、夹、量具和模具，以及二次工装，现在采用特种加工就可以直接制作。4）改变了某些零部件的传统结构设计有些结构按传统加工方法的话必须做成拼接结构，而采用特种加工之后则可以做成整体结构，不仅强度加固而且机器性能得以提高。,5）设计更灵活工艺性更佳以往非圆形的异形孔、弯孔被视为很“坏”的结构，现在则不是了；以前钻孔、开槽必须安排在淬火之后进行（防开裂），现在则不必了。6）增加了产品性能的可控性有些结构按传统加工方法得到的表面质量（粗糙度、硬度）宏观的，不能精细调控，现在则可以按需得到，比如珩磨加工。,