特种加工技术第一章概述

1、特种加工技术特种加工技术第一章第一章 概论概论1.1 1.1 特种加工的产生及发展特种加工的产生及发展1.21.2特种加工特点及其对机械制造特种加工特点及其对机械制造业的影响业的影响1.31.3特种加工的分类特种加工的分类1.41.4特种加工研究的热点：特种加工研究的热点：1.51.5特种加工的地位和作用特种加工的地位和作用n重点内容：重点内容： 1. 1. 特种加工的产生原因特种加工的产生原因 2. 2. 特种加工的特点及其对机械制造业的影响特种加工的特点及其对机械制造业的影响 3.3.精密与特种加工的方法及分类精密与特种加工的方法及分类n难点内容：难点内容： 传统机械加工面临的新问题（传统

2、机械加工面临的新问题（P1)P1) 特种加工的特点特种加工的特点(P4)(P4) 特种加工对传统机械制造领域的影响特种加工对传统机械制造领域的影响1.11.1特种加工产生的原因及发展特种加工产生的原因及发展n科技产品的发展趋势的客观要求：科技产品的发展趋势的客观要求：n制造技术向高精度、高速度、高温度、高压、制造技术向高精度、高速度、高温度、高压、大功率、小型化方向发展；大功率、小型化方向发展；n使用的材料越来越难加工、零件形状越来越使用的材料越来越难加工、零件形状越来越复杂、表面精度及粗糙度要求越来越高复杂、表面精度及粗糙度要求越来越高机械制造业面临的新挑战机械制造业面临的新挑战n难切削材料

3、的加工问题难切削材料的加工问题n特殊复杂表面的加工问题特殊复杂表面的加工问题n超精、光整、特殊要求的零件加工问题超精、光整、特殊要求的零件加工问题intelintel酷睿酷睿4770K4770K型号的型号的CPUCPU精密制作：精密制作：nLGA 1150CPULGA 1150CPU主频：主频：3.5GHz3.5GHz最大睿频：最大睿频：3.9GHz3.9GHz制作工艺：制作工艺：2222纳米。纳米。二级缓存：二级缓存：4 4256KB256KB超精密制作技术与当代超精密制作技术与当代ITIT发展相互促进：发展相互促进：n130130纳米工艺，就是指纳米工艺，就是指硅片硅片上集成晶体上集成晶体

4、管的体积，工艺越先进，这个数值越小，管的体积，工艺越先进，这个数值越小，集成度越高，制程越先进，集成度越高，制程越先进，9090纳米比纳米比0.130.13微米先进，但现在已经进入主流微米先进，但现在已经进入主流2222纳米时代了。纳米时代了。1.21.2特种加工的特点特种加工的特点及其对机械及其对机械制造业的影响制造业的影响：n主要依靠其他能量（电、化学、光、声、热主要依靠其他能量（电、化学、光、声、热等）去除材料等）去除材料n工具硬度可以低于工件硬度工具硬度可以低于工件硬度n工具与工件之间不存在显著的切削力。工具与工件之间不存在显著的切削力。特种加工的产品：特种加工的产品：传统机械切削的最

5、大特点是通过刀具在传统机械切削的最大特点是通过刀具在毛坯上去除材料，而现代的毛坯上去除材料，而现代的3D制造技术制造技术反其道而行之。反其道而行之。 3D制造技术是按照图形制造技术是按照图形进行材料堆加的过程：进行材料堆加的过程： 3D立体电脑辅助设计文件立体电脑辅助设计文件一台台 3D3D立体打印机是立体打印机是 3D3D立体电脑辅助设立体电脑辅助设计数据的一个输出设备计数据的一个输出设备3D立体打印机立体打印机3D立体模型立体模型特种加工与传统加工的区别：特种加工与传统加工的区别：n任何硬度、强度、韧性、脆性的金属和非任何硬度、强度、韧性、脆性的金属和非金属加工。金属加工。n专长加工复杂、

6、微细表面和低刚度零件专长加工复杂、微细表面和低刚度零件n超精加工、镜面光整加工、纳米级加工超精加工、镜面光整加工、纳米级加工机械能机械能切削力切削力传统加工传统加工电能、光能电能、光能声能、热能声能、热能化学能化学能特种加工特种加工对机械制造业的影响：对机械制造业的影响：n特种加工的发展带来了现代制造领域的变革：特种加工的发展带来了现代制造领域的变革：n提高了材料的可加工性，拓宽了材料应用范围。提高了材料的可加工性，拓宽了材料应用范围。n改变了零件的传统的工序集中典型工艺路线制造改变了零件的传统的工序集中典型工艺路线制造方式。方式。n改变了新产品的试制模式，缩短了新产品开发周改变了新产品的试制

7、模式，缩短了新产品开发周期。期。n很大程度上影响了产品零件的结构设计。很大程度上影响了产品零件的结构设计。n传统的结构工艺性好坏衡量标准的重新审视。传统的结构工艺性好坏衡量标准的重新审视。n成为微细加工和纳米加工的主要手段。成为微细加工和纳米加工的主要手段。特种加工的定义：特种加工的定义： 特种加工是将电能、热能、光能、声特种加工是将电能、热能、光能、声能和磁能等物理能量及化学能量或其组能和磁能等物理能量及化学能量或其组合乃至与机械能组合直接施加到被加工合乃至与机械能组合直接施加到被加工的部位上，从而实现产品结构形状的加的部位上，从而实现产品结构形状的加工方法；以及应用现代科技手段进行精工方法

8、；以及应用现代科技手段进行精微细化和复合化加工的方法统称。微细化和复合化加工的方法统称。 (NTM(NTM，Non-Traditional Machining)Non-Traditional Machining) 1.3 1.3 特种加工的分类：特种加工的分类：n按能量来源、作用形式以及加工原理分类，按能量来源、作用形式以及加工原理分类，常见特种加工种类（课本常见特种加工种类（课本P3P3）n电火花加工、电化学加工、高能束加工、电火花加工、电化学加工、高能束加工、超声加工、化学加工、快速成形等超声加工、化学加工、快速成形等n复合加工复合加工n机械复合加工、电化学复合加工、电火花机械复合加工、电

9、化学复合加工、电火花复合加工、超声复合加工等复合加工、超声复合加工等特种加工从加工原理和特点来分特种加工从加工原理和特点来分类可分为三种：类可分为三种：n去除加工。有称分离加工；是从加工对象上去除加工。有称分离加工；是从加工对象上去除多余的材料。如用金刚石作刀具的超精去除多余的材料。如用金刚石作刀具的超精密车削。密车削。n结合加工。是利用理化方法将两种不同材料结合加工。是利用理化方法将两种不同材料结合在一起；如电镀和气象沉积法结合在一起；如电镀和气象沉积法n变形加工又称流动加工。是利用力变形加工又称流动加工。是利用力、热、分、热、分子运动等手段使工件变形，改变尺寸和形状。子运动等手段使工件变形

10、，改变尺寸和形状。如液晶定向或热射线、激光加工等。如液晶定向或热射线、激光加工等。n（课本（课本P4P4） 1.4 1.4 特种加工研究的热点：特种加工研究的热点：n目前，国际上对特种加工技术的研究主要表目前，国际上对特种加工技术的研究主要表现在以下几个方面：现在以下几个方面：n(1) (1) 微细化。目前，国际上对微细电火花加微细化。目前，国际上对微细电火花加工、微细超声波加工、微细激光加工、微细工、微细超声波加工、微细激光加工、微细电化学加工等的研究正方兴未艾，特种微细电化学加工等的研究正方兴未艾，特种微细加工技术有望成为三维实体微细加工的主流加工技术有望成为三维实体微细加工的主流技术。技

11、术。n(2) (2) 特种加工的应用领域正在拓宽。例如，特种加工的应用领域正在拓宽。例如，非导电材料的电火花加工，电火花、激光、非导电材料的电火花加工，电火花、激光、电子束表面改性等。电子束表面改性等。(3) (3) 广泛采用自动化技术。广泛采用自动化技术。n充分利用计算机技术对特种加工设备的控制充分利用计算机技术对特种加工设备的控制系统、电源系统进行优化，建立综合参数自系统、电源系统进行优化，建立综合参数自适应控制装置、数据库等，进而建立特种加适应控制装置、数据库等，进而建立特种加工的工的CAD/CAMCAD/CAM和和FMSFMS系统，这是当前特种加工系统，这是当前特种加工技术的主要发展趋

12、势。用简单工具电极加工技术的主要发展趋势。用简单工具电极加工复杂的三维曲面是电解加工和电火花加工的复杂的三维曲面是电解加工和电火花加工的发展方向。目前已实现用四轴联动线切割机发展方向。目前已实现用四轴联动线切割机床切出扭曲变截面的叶片。随着设备自动化床切出扭曲变截面的叶片。随着设备自动化程度的提高，实现特种加工柔性制造系统已程度的提高，实现特种加工柔性制造系统已成为各工业国家追求的目标。成为各工业国家追求的目标。四轴联动线切割机床切切割扭曲变截面四轴联动线切割机床切切割扭曲变截面激光切割机超声波加工超声波加工 1.51.5特种加工的地位和作用：特种加工的地位和作用：n是一个国家制造业发展水平的重要标志。是一个国家制造业发展水平的重要标志。n是拓宽市场，培育新产业的重要途径之一。是拓宽市场，培育新产业的重要途径之一。n是不断降低能耗，实行节能环保的客观需要。是不断降低能耗，实行节能环保的客观需要。n是开拓人类科技发展未来之路，改变生活方是开拓人类科技发展未来之路，改变生活方式的基石。式的基石。特种加工的局限性：特种加工的局限性：n尽管特种加工优点突出，应用日益广泛，但尽管特种加工优点突出，应用日益广泛，但是各种特种加工的能量来源、作用形式、工是各种特种加工的能量来源、作用形式、工艺特点却不尽相同，其加工特点与应用范围艺特点却不尽相同，其