精密與特種加工是一門(mén)多學(xué)科的綜合高級(jí)技術(shù),要獲得高精度和高質(zhì)量的加工表面,不僅要考慮加工方法本身,而且涉及被加工的工件材料、加工設(shè)備及工藝裝備、檢測(cè)方法、工作環(huán)境和人的技藝水平等等。精密與特種加工技術(shù)與系統(tǒng)論、方法淪、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、傳感器技術(shù)、數(shù)字控制技術(shù)的結(jié)合,促成了精密與特種加工系統(tǒng)工程的形成。
精密加工包括微細(xì)加工、光整加工和精整加工等,與特種加工關(guān)系密切。
特種加工是指利用機(jī)、光、電、聲、熱、化學(xué)、磁、原子能等能源來(lái)進(jìn)行加工的非傳統(tǒng)加工方法(NTM,Non-TraditionalMachining),它們與傳統(tǒng)切削加工的不同特點(diǎn)主要有:
①主要不是依靠機(jī)械能,而是主要用其他的能量(如電能、熱能、光能、聲能以及化學(xué)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,有些情況下,例如在激光加工、電子束加工、離子束加工等加工過(guò)程中,根本不需要使用任何工具;
③在加工過(guò)程中,工具和工件之間不存在顯著的機(jī)械切削力作用,工件不承受機(jī)械力,特別適合于精密加工低剛度零件。
由于具有上述特點(diǎn),就總體而言,特種加工技術(shù)可以加工任何硬度、強(qiáng)度、韌性、脆性的金屬、非余屬材料或復(fù)合材料,而且特別適合于加工復(fù)雜、微細(xì)表面和低剛度的零件,同時(shí),有些方法還可以用于進(jìn)行超精密加工、鏡面加工、光整加工以及納米級(jí)(原子級(jí))的加工。
特種加工技術(shù)不僅可以采取單獨(dú)的加工方法,更可以采用復(fù)合加工的方法。
精密與特種加工技術(shù)引起了機(jī)械制造領(lǐng)域內(nèi)的許多變革:
⑴提高了材料的可加工性。工件材料的可加工性不再與其硬度、強(qiáng)度、韌性、脆性等有直接的關(guān)系。金剛石、硬質(zhì)合金、淬火鋼、石英、玻璃、陶瓷等是很難加工的,現(xiàn)在已經(jīng)采用電火花、電解、激光等多種方法來(lái)加工制造刀具、工具、拉絲模等等;用電火花、線切割加工淬火鋼比未淬火鋼更容易。
⑵改變了零件的典型工藝路線。傳統(tǒng)加工中,除磨削加工以外,其他的切削加工、成型加工等都必須安排在淬火熱處理工序之前,這是不可違反的工藝準(zhǔn)則。精密與特種加工技術(shù)的出現(xiàn)后,為了免除加工后再引起淬火熱處理變形,一般都是先淬火處理而后加工。如電火花線切割加工、電解加工等都必須先進(jìn)行淬火處理后再加工。
精密與特種加工的出現(xiàn)還對(duì)以往工序的“分散”和“集中”產(chǎn)生了影響。由于精密與特種加工過(guò)程中沒(méi)有顯著的機(jī)械作用力,即使是較大的、復(fù)雜的加工表面,往往使用一個(gè)復(fù)雜工具、簡(jiǎn)單的運(yùn)動(dòng)軌跡,經(jīng)過(guò)一次安裝、一道工序加工出來(lái),工序比較集中。
⑶大大縮短新產(chǎn)品試制周期。試制新產(chǎn)品時(shí),采用精密與特種加工技術(shù)可以直接加工出各種特殊、復(fù)雜的二次曲面體零件,可以省去設(shè)計(jì)和制造相應(yīng)的刀具、夾具、量具、模具以及二次工具,大大縮短新產(chǎn)品的試制周期。
⑷對(duì)產(chǎn)品零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)產(chǎn)生很大的影響。例如山形硅鋼片沖模,以往常采用鑲拼式結(jié)構(gòu),現(xiàn)在采用電火花、線切割加工技術(shù)后,即使是硬質(zhì)合金的模具或刀具,也可以制成整體式結(jié)構(gòu)。
⑸對(duì)傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)工藝性好與壞的衡量標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)生重要影響。以往普遍認(rèn)為方孔、小孔、彎孔、窄縫等是工藝性差的典型,是設(shè)計(jì)人員和工藝人員非?!凹芍M”的,有的甚至是機(jī)械結(jié)構(gòu)的“禁區(qū)”。對(duì)于電火花穿孔加工、電火花線切割加工來(lái)說(shuō),加工方孔和加工圓孔的難易程度是一樣的。有了電火花和線切割之后,現(xiàn)在為了避免淬火處理產(chǎn)生開(kāi)裂、變形等缺陷,還特意把鉆孔、開(kāi)槽等安排在淬火處理之后。
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