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精密与特种加工的特点及其对机械制造领域的影响

浏览次数: 日期:2017年6月16日 21:23

    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、加工设备及工艺装备、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论、方法沦、计算机技术、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。

    精密加工包括微细加工、光整加工和精整加工等,与特种加工关系密切。

    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-TraditionalMachining),它们与传统切削加工的不同特点主要有:

    ①主要不是依靠机械能,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刀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。

    由于具有上述特点,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、非余属材料或复合材料,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。

    精密与特种加工技术引起了机械制造领域内的许多变革:

    ⑴提高了材料的可加工性。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。金刚石、硬质合金、淬火钢、石英、玻璃、陶瓷等是很难加工的,现在已经采用电火花、电解、激光等多种方法来加工制造刀具、工具、拉丝模等等;用电火花、线切割加工淬火钢比未淬火钢更容易。

    ⑵改变了零件的典型工艺路线。传统加工中,除磨削加工以外,其他的切削加工、成型加工等都必须安排在淬火热处理工序之前,这是不可违反的工艺准则。精密与特种加工技术的出现后,为了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。如电火花线切割加工、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”产生了影响。由于精密与特种加工过程中没有显著的机械作用力,即使是较大的、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。

    ⑶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特殊、复杂的二次曲面体零件,可以省去设计和制造相应的刀具、夹具、量具、模具以及二次工具,大大缩短新产品的试制周期。

    ⑷对产品零件的结构设计产生很大的影响。例如山形硅钢片冲模,以往常采用镶拼式结构,现在采用电火花、线切割加工技术后,即使是硬质合金的模具或刀具,也可以制成整体式结构。

    ⑸对传统的结构工艺性好与坏的衡量标准产生重要影响。以往普遍认为方孔、小孔、弯孔、窄缝等是工艺性差的典型,是设计人员和工艺人员非常“忌讳”的,有的甚至是机械结构的“禁区”。对于电火花穿孔加工、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。有了电火花和线切割之后,现在为了避免淬火处理产生开裂、变形等缺陷,还特意把钻孔、开槽等安排在淬火处理之后。

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