机械工程学院
特种加工论文
题目：《特种加工技术》课程论文学院：机械工程学院
专业：机械设计制造及其自动化
年级：2014级
姓名：王锁睿
指导教师：刘丽娜
完成日期：2016-10-25
“《特种加工技术》课程论文”
摘要：特种加工方法，是难切削材料、复杂型面、精细表面、低刚度零件及
模具加工中的重要工艺方法。本文介绍了特种加工技术的特点、类别，并分别较深入地介绍了激光加工、电火花加工、电火花线切割加工技术的技术特点，原理和最新进展。并预测今后特种加工的发展方向，最后给予特种加工技术展望。
关键词：特种加工；电火花加工；电火花线切割加工；激光加工
""Special processing technology"course papers"
Abstract:Special processing methods,is difficult to cut materials,complex surface,fine surface,low stiffness parts and An Important Process Method in Mold.This paper introduces the characteristics and categories of special processing technology,and introduces the technical characteristics,principle and latest progress of laser machining,EDM and WEDM.And predict the future development direction of special processing,and finally give special processing technology outlook.In this case,
Key words:special processing;EDM;WEDM;laser processing
前言
近年来，计算机技术、微电子技术、自动控制技术、国防军工和航空航天技术发展迅速，与此同时，高度、高韧性、高强度和高脆性等难切削材料的应用日益广泛，制造精密细小、形状复杂和结构特殊工件的求也在日益增加。社会需求与技术进步的结合促使特种加工技术不断进步和快速发展。所谓特种加工，是一种利用化学能、电能、声能、机械能以及光能和热能对金属或非金属材料进行加工的方法[1]。其工作原理不同于传统的机械切削方法，即加工过程中工件与所用工具之间没有明显的切削力，工具材料的硬度也可低于工件材料的硬度。特种加工技术在国内外各行各业的应用中取得了巨大成效，它们有着各自的特点，特殊材料或特殊结构工件的加工工艺性发生了根本变化，解决了传统加工方法所遇到的各种问题，已经成为现代工业领域中不可缺少的重要加工手段和关键制造技术。
特种加工的特点
特种加工与一般机械切削加工相比，有其独特的优点，在某种场合上，它是一般机械切削加工的补充，扩大了机械加工的领域。它具有以下较为突出的特点。
（1）不用机械能，与加工对象的机械性能无关，有些加工方法，如激光加工、电火花加工、等离子弧加工、电化学加工等，是利用热能、化学能、电化学能等，这些加工方法与工件的硬度强度等机械性能无关，故可加工各种硬、软、脆、热敏、耐腐蚀、高熔点、高强度、特殊性能的金属和非金属材料。
（2）非接触加工，不一定需要工具，有的虽使用工具，但与工件不接触，因此，工
件不承受大的作用力，工具硬度可低于工件硬度，故使刚性极低元件及弹性元件得以加工。（3）微细加工，工件表面质量高，有些特种加工，如超声、电化学、水喷射、磨料流等，加工余量都是微细进行，故不仅可加工尺寸微小的孔或狭缝，还能获得高精度、极低粗糙度的加工表面。
（4）不存在加工中的机械应变或大面积的热应变，可获得较低的表面粗糙度，其热应力、残余应力、冷作硬化等均比较小，尺寸稳定性好。
（5）两种或两种以上的不同类型的能量可相互组合形成新的复合加工，其综合加工效果明显，且便于推广使用。
（6）特种加工对简化加工工艺、变革新产品的设计及零件结构工艺性等产生积极的影响。
特种加工的分类
与其它先进制造技术一样，特种加工正在研究、开发推广和应用之中，具有很好的发展潜力和应用前景。依据加工能量的来源及作用形式列举各种常用的特种加工方法。特种加工按照所利用的能量形式来分类，具体如下:
（1）电、热能电火花加工、电子束加工、等离子加工。
（2）电、机械能离子束加工。
（3）电、化学能电解加工、电解抛光。
（4）电、化学能、机械能电解磨削、阳极机械磨削。
（5）光、热能激光加工。
（6）化学能化学加工、化学抛光。
（7）声、机械能超声加工。
（8）机械能磨料喷射加工、磨料流加工、液体喷射加工。
目前，生产实用中应用最广的是电火花加工、电火花线切割加工、激光加工、超声加工和电化学加工技术。
电火花加工
电火花加工是利用浸在工作液中的两极间脉冲放电时产生的电蚀作用蚀除导电材料的特种加工方法，又称放电加工或电蚀加工，英文简称EDM。
1.电火花加工的工作原理
进行电火花加工时，工具电极和工件分别接脉冲电源的两极，并浸入工作液中，或将工作液充入放电间隙。通过间隙自动控制系统控制工具电极向工件进给，当两电极间的间隙达到一定距离时，两电极上施加的脉冲电压将工作液击穿，产生火花放电。
电火花加工样图
在放电的微细通道中瞬时集中大量的热能，温度可高达一万摄氏度以上，压力也有急剧变化，从而使这一点工作表面局部微量的金属材料立刻熔化、气化，并爆炸式地飞溅到工作液中，迅速冷凝，形成固体的金属微粒，被工作液带走。这时在工件表面上便留下一个微小的凹坑痕迹，放电短暂停歇，两电极间工作液恢复绝缘状态。
紧接着，下一个脉冲电压又在两电极相对接近的另一点处击穿，产生火花放电，重复上述过程。这样，虽然每个脉冲放电蚀除的金属量极少，但因每秒有成千上万次脉冲放电作用，就能蚀除较多的金属，具有一定的生产率。
在保持工具电极与工件之间恒定放电间隙的条件下，一边蚀除工件金属，一边使工具电极不断地向工件进给，最后便加工出与工具电极形状相对应的形状来。因此，只要改变工具电极的形状和工具电极与工件之间的相对运动方式，就能加工出各种复杂的型面。
工具电极常用导电性良好、熔点较高、易加工的耐电蚀材料，如铜、石墨、铜钨合金和钼等。在加工过程中，工具电极也有损耗，但小于工件金属的蚀除量，甚至接近于无损耗。
工作液作为放电介质，在加工过程中还起着冷却、排屑等作用。常用的工作液是粘度较低、闪点较高、性能稳定的介质，如煤油、去离子水和乳化液等。
2.电火花加工的主要特点和主要用途：
①能加工普通切削加工方法难以切削的材料和复杂形状工件；
②加工时无切削力；
③不产生毛刺和刀痕沟纹等缺陷；
④工具电极材料无须比工件材料硬；
⑤直接使用电能加工，便于实现自动化；
⑥加工后表面产生变质层，在某些应用中须进一步去除；
⑦工作液的净化和加工中产生的烟雾污染处理比较麻烦。
电火花加工的主要用途是：
①加工具有复杂形状的型孔和型腔的模具和零件；
②加工各种硬、脆材料如硬质合金和淬火钢等；
③加工深细孔、异形孔、深槽、窄缝和切割薄片等；
④加工各种成形刀具、样板和螺纹环规等工具和量具。
3.电火花加工的应用领域及最新进展
它包括电火花型腔加工和穿孔加工两种。电火花型腔加工主要用于加工各类热锻模、压铸模、挤压模、塑料模和胶木膜的型腔。电火花穿孔加工主要用于型孔（圆孔、方孔、多边形孔、异形孔）、曲线孔（弯孔、螺旋孔）、小孔和微孔的加工。近年来，为了解决小孔加工中电极截面小、易变形、孔的深径比大、排屑困难等问题，在电火花穿孔加工中发展了高速小孔加工，取得良好的社会经济效益
当前，电火花加工机的各项工艺指标均已达到很高的水平，机床具有了优越的性能与强大的功能。在这种情况下，进一步发展就应该呈现出新的特点。电加工技术的发展趋势归纳为五化：精密微细化、智能化、个性化、绿色环保化和高效化[2]。
研究表明，对于同一种金属材料，在电火花加工时，存在一个最佳脉冲参数组合。所谓最佳脉冲参数，是指在一定的表面粗糙度和工具电极损耗的前提下能获得的最高生产率。即随着加工电流的改变，存在一个最佳的加工电流值，低于或者超过这个最佳值，都会降低加工速度；在其它电规准不变的情况下，随着脉冲宽度的改变，也存在一个最佳的脉宽值，低于或者超过这个最佳脉宽值，都会降低电火花加工的速度。脉间减小，脉宽系数增大，加工速度提高。当设定的极间距离比常用的加工条件窄时，放电产生的加工液沸腾、气化膨胀使得放电通道周围介质可获得较大的流速，有效地利用这种原理，将加工屑、析碳等从极间排出去。这样做可减小脉冲间隔时间，增加放电频率，促进放电生成物的排出，提高加工效率。上海交通大学系统地研究了使用该方法的放电加工特性，在峰值电流为60A，脉冲宽度为200μs，脉宽系数为80%，平均极间距为47μm时，即使不采用定时抬刀，仍然可以将放电生成物顺利排极间，从而实现高效率放电加工[3]。
采用工作液中加入气体的方式，以提高电火花加工效率是近几年的研究热点之一。日本的M.Kunieda等采用水作工作液，并向工作液中通入氧气，可以观察到更大的放电凹坑和更加频繁的放电，加工速度也相应提Kunieda等又以氧气作工作介质，研究了气中放电三维铣削加工，最大加工效率达12.2mm3/min，是同样加工条件下普通电加工铣削效率的6倍[4]。此外，利用非燃性工作液或在工作液中加入添加剂的电火花加工可成倍提高加工速度。日本的三菱电机公司、Sodick公司相继开发了利用水基工作液的电火花成形加工机，在水基工作液中加工钢材，在相同的平均加工电流下，其加工速度比煤油工作液高出2～3倍。
日本的国枝正典等人，在研究电火花加工放电位置检测技术的基础上，进行了放电位置的可控性研究。其试验原理基于对放电等效回路的分析，可以在纳秒数量级内获得优先击穿的几率[5]。这一研究进展对于电火花加工的过程控制可能带来非常深刻的影响，很有可能将过去被动的控制策略变成为主动控制策略，从而不必依赖延长放电停歇时间来保证间隙消电离，避免放电集中导致的拉弧等有害放电。这样不仅可以保证加工更加稳定，而且可以大幅度提高加工效率。
为实现高效电火花加工，全面推动电火花加工设备的技术进步，在采用先进控制系统的同时，机床结构的设计也需要进一步完善，其研究进展主要表现在以下几方面：以往直线电机主要用在加工中心上。目前，直线电机在沙迪克公司生产的EDM和WEDM机床上已广泛使用。直线电机的使用，满足了EDM加工高速响应的特别要求。最大驱动力高达3000N，速度可100m/min，最大加速度达1g以上。能消除由于电蚀产物未排除而发生的集中放电，二次放电间隙不均匀等现象也得到极大的抑制，从而改善了加工质量，提高了加工效率[6]。在驱动方式上，过去常以滚珠丝杠驱动工作台。近年来，不断探索采用新型的驱动方式，如具有快速响应的电磁式线性驱动装置、压电元件和磁致伸缩振子驱动装置等的应用已成为一种发展趋势，这些都有利于电火花加工速度的提高[7]。
在工作液循环过滤系统设计中，优化结构设计，最大限度地发挥工作液在加工过程中的辅助功能，以获得生产率最高的最佳加工效果。在这方面应敢于创新并进行相应的实验尝试，不断改进优化设计方法，通过将研究成果应用于生产实践，全面提高电火花加工的加工性能。比如苏州电加工机床研究所叶军所长等人发明设计的一种高效放电铣削加工的高效冷却及排出蚀除物方法，其特征在于加工中将浸泡冷却、内冲液冷却及排出蚀除物、外包液冷却及排出蚀除物三种冷却方式有机组合，有效地解决了高效放电铣削加工中冷却和排除蚀除物的难题，对高效放电铣削加工工艺的发展和应用具有实际意义[8]。
综上所述，加工过程的高效化就是提高电火花加工的效率，它不仅体现在单位放电脉冲蚀除材料量的大小上，而且体现在采用新型高效的加工工艺和改进电火花加工控制系统、工作液循环系统、机床结构等对电火花加工放电效果的影响上。电火花加工中，在保证加工精度的前提下，应提高粗、精加工效率，同时应减少辅助加工时间，包括编程时间、工件装夹时间、维修时间等。
电火花线切割加工技术
1.电火花线切割加工
电火花线切割加工（Wire cut Electrical Discharge Machining，简称WEDM），有时又称线切割。其基本工作原理是利用连续移动的细金属丝（称为电极丝）作电极，对工件进行脉冲火花放电蚀除金属、切割成型。
工件安装在工作台上，工作台通常由X轴和Y轴电动机驱动。工具电极（电极丝）为直径0.02～0.3毫米的金属丝，由走丝系统带动电极丝沿其轴向移动。走丝方式有两种：①高速走丝，速度为9～10米/秒，采用钼丝作电极丝,可循环反复使用；②低速走丝，速度小于10米/分，电极丝采用铜丝，只使用一次。脉冲电源加在工件与电极丝之间，一般工件接正极，电极丝接负极。工件与电极丝之间用喷嘴喷入工作液(乳化液、去离子水等)。控制系统根据预先输入的工作程序输出相应的信息，使工作台作相应的移动，工件与电极丝靠近。当两者接近到适当距离时(一般为0.01～0.04毫米)便产生火花放电，蚀除金属。金属被蚀除后工件与电极丝之间的距离加大，控制系统根据这一距离的大小和预先输入的程序，不断地发出进给信号，使加工过程持续进行。
2.电火花线切割加工的主要特点
电火花线切割加工除具有电火花加工的基本特点外，还有一些其他特点：
①不需要制造形状复杂的工具电极，就能加工出以直线为母线的任何二维曲面。
②能切割0.05毫米左右的窄缝。
③加工中并不把全部多余材料加工成为废屑，提高了能量和材料的利用率。
④在电极丝不循环使用的低速走丝电火花线切割加工中，由于电极丝不断更新，有利于提高加工精度和减少表面粗糙度。
⑤电火花线切割能达到的切割效率一般为20～60毫米2/分，最高可达300毫米2/分；加工精度一般为±0.01～±0.02毫米，最高可达±0.004毫米；表面粗糙度一般为Rα2.5～1.25微米,最高可达Rα0.63微米；切割厚度一般为40～60毫米，最厚可达600毫米。
3.电火花线切割加工的应用领域及研究进展
电火花线切割加工主要用于模具制造，在样板、凸轮、成形刀具、精密细小零件和特殊材料的加工中也得到日益广泛的应用。此外，在试制电机、电器等产品时，可直接用线切割加工某些零件，省去制造冲压模具的时间，缩短试制周期。近年来电火花线切割加工无论在加工过程控制,还是改进加工工艺方面都取得了许多新的进展。主要表现在突破了许多传统观念的束缚,产生了一些新的加工方法,以及一些新的控制和检测方式,这些进展既提高了加工质量,也提高了加工效率,不仅可在去离子水中加工,也可在其他混粉电介质溶液中加工,大大扩展了这一技术的应用领域。
对于电火花线切割加工,特别是加工阶梯状的工件,断丝和加工不稳定始终是降低加工效率的主要因素。传统的方法是针对工件最薄处来设置加工参数,然而,这样虽然降低了断丝的可能性并保持了稳定的加工,却大大降低了加工速度。因为很难在线得到工件的厚度并设置合适的加工参数,因此发展了许多近似数学模型来估计工件的厚度。这些模型表示了放电能量和材料去除率之间的关系,其中模型系数通过大量的实验获得。然而这样的静态数学模型只适用于加工厚度逐渐变化的工件,对于厚度突然增加或者减少的工件却不适用。为此,一个多输入的动态和随机模型被用来描述平均间隙电压,放电频率和机床进给速度之间的关系[9-10]。对于iso能量型的电火花线切割机床,有研究者提出了特定放电能量的概念。电火花加工过程涉及许多因素,从放电能量的观点看,每一个放电都是一个能量输出,能量分布在工件、电极丝以及在材料去除中的有效能量消耗上。它受许多因素的影响,比如:工件和电极丝之间的间隙、喷流压力、电介质的导电性以及放电持续时间等;对于典型波形的放电电压和电流,可计算出单次放电能量以及单位时间内的放电能量。考虑到放电过程中的非正常放电(电弧放电或短路)以及实际用于材料去除的能量所占总能量的比率,可得出有效放电功率;而被定义为去除单位体积材料的特定放电能量,不但与有效放电功率有关,还受到间隙宽度、工件高度以及电极丝进给速度的影响。因此,可得出材料去除量与放电频率之间关系的等式。。其中的系数与文献[9]中不同,前者与放电持续时间、特定放电能量、放电效率、间隙宽度以及正常放电比率有关,而后者只是放电频率的函数,当工件高度改变时加工特性也发生改变,因此在估计到工件高度之前,很难得到正确的厚度辨识系数。由于影响高度辨识参数的值涉及许多变量且数量庞大,很难在线全部检测到,所以为了简化厚度辨识过程,首先用文献[9]中等式辨识出工件厚度,然后乘上一个修正因子,就得到了最终辨识工件厚度,而修正因子是初始辨识到的工件厚度的函数。实践证明11],这种辨识工件厚度的方法是可行的、精确的,辨识误差小于1mm,并能很快完成。
在电火花线切割加工过程中,虽然电极丝被施加了特定的张力以尽量保持电极丝的直线性,但由于丝的柔韧性,不可避免地会在加工过程中产生一定的延迟,特别是在丝的中部。文献[12]提出了一种结合摄像机和CCD的技术来测量电极丝经过工件时的偏差,这样,就可建立电极丝的偏差模型,用合适的方法来控制拐角切割,提高零件的加工精度。
在电火花线切割加工中,放电间隙状态对于伺服控制以及脉冲电源的自适应控制是一个很重要的依据。目前广泛应用的固定阀值法很难用来测量非矩形间隙电压波形,文献[13]提出了浮动阀值法来检测间隙电流和测量与间隙峰值电流成比例变化的电压阀值,这样就可以在线实时地区分3种不同的放电状态(开路、放电和短路)。
激光机工
激光加工是20世纪60年代发展起来的。它扩展了光为人类服务的领域，加深了人类对光的认识。激光加工在再制造业同样有其不可替代的地位。激光加工用于再制造业是由相变硬
化发展到激光表面合金化和激光熔覆，由激光合金涂层发展到复合涂层及陶瓷涂层，从而使得激光表面加工技术成为再制造的一项重要手段。它主要是采用高功率激光器及其系统。但目前我国激光在此领域的应用技术尚不成熟。主要表现为：高档激光加工系统少；主力激光器不过关；微细激光加工装备缺口较大；而这些领域我国的生产加工企业正在积蓄力量稳步进入，国内应用市场有很大发展空间。国内各类制造业接受了激光加工技术，使他们的产品加快产品更新的速度。
1.激光机工的基本原理
激光加工技术是利用激光束与物质相互作用的特性对材料（包括金属与非金属）的原理进行切割、焊接、表面处理、打孔及微加工等的一种加工新技术，涉及到光、机、电、材料及检测等多门学科。
公认的激光加工原理
是两种：分别为激光热加
工和光化学加工(又
称冷加工)。激光热加工
指当激光束照射到物体表
面时，引起快速加热，热
力把对象的特性改变或
把物料熔解蒸发。热加
工具有较高能量密度的激
光束（它是集中的能量
流），照射在被加工材料
表面上，材料表面吸收激
光能量，在照射区域内产
生热激发过程，从而使材
料表面（或涂层）温度上
升，产生变态、熔融、烧
蚀、蒸发等现象光化学加
工指
电磁波波谱图
当激光束加于物体时，高密度能量光子引发或控制光化学反应的加工过程.冷加工具有很高负荷能量的（紫外）光子，能够打断材料（特别是有机材料）或周围介质内的化学键，至使材料发生非热过程破坏。这种冷加工在激光标记加工中具有特殊的意义，因为它不是热烧蚀，而是不产生“热损伤”副作用的、打断化学键的冷剥离，因而对被加工表面的里层和附近区域不产生加热或热变形等作用
2.激光加工的特点
①由于激光加工热影响区域小，光束方向性好，其几乎可以加工任何材料。
常用来进行选择性加工，精密加工。
②由于激光加工是无接触式加工，工具不会与工件的表面直接磨察产生阻力，所以激光加工的速度极快、加工对象受热影响的范围较小而且不会产生噪音。
③由于激光束的能量和光束的移动速度均可调节，因此激光加工可应用到不同层面和范围上。
3.激光加工的应用领域及研究进展
国内工业激光设备企业和研制生产概况自上世纪90年代开始，随着市场经济快速发展，国内出现了许多从事研制、生产和经营激光器和激光加工设备的公司。按现代企业制度建立的这些新兴公司（企业），经营理念完全定位于市场经济，在市场中找生机，发挥企业优势，择优而用，满足用户要求,通过融资，壮大财力,吸纳海内外技术优势，通过各种渠道，形成自家的技术优势和服务于用户的产品优势。激光加工的应用现状激光加工的应用现状激光加工是激光应用最有发展前途的领域，现在已开发出20多种激光加工技术。激光的空间控制性和时间控制性很好，对加工对象的材质、形状、尺寸和加工环境的自由度都很大，特别适用于自动化加工。激光加工系统与计算机数控技术相结合可构成高效自动化加工设备，已成为企业实行适时生产的关键技术，为优质、高效和低成本的加工生产开辟了广阔的前景。目前已成熟的激光加工技术包括：激光切割技术、激光焊接技术、激光打标技术、激光快速成形技术、激光打孔技术、激光去重平衡技术、激光蚀刻技术、激光微调技术、激光存储技术、激光划线技术、激光清洗技术、激光热处理和表面处理技术。
由于激光可以通过聚焦而获得高密度能量(106～108J/cm2),瞬间可使任何固体材
料熔化甚至蒸发,因此从理论上说可以用来加工任何种类的固体材料。事实上,激光一经发明,人们首先想到用其来对宝石这类采用常规方法难以加工的材料进行孔加工。目前,激光已经广泛用于各类材料的孔加工和切割,如进行木模板的激光切割和石油管道的激光切缝等。
激光焊接与常规焊接方法相比,具有如下一系列优点[14]:利用激光的高密度能量,可对高熔点、难熔金属或两种不同金属材料进行焊接,也可对非金属材料进行焊接(如玻璃的焊接);加热速度快,作用时间短,热影响区小,热变形可以忽略;属于非接触焊接,无机械应力和机械变形;激光焊
接装置容易与计算机联机;可在大气中焊接,无污染等。因此,激光焊接在工业上获得广泛应用。
激光表面改性技术包括:激光表面相变硬化、激光表面合金化与熔覆、激光表面非晶化与微晶和激光冲击强化等[15]。利用激光表面改性技术可以极大地提高零件表面的机械、物理和化学性质,现在已经广泛应用于工业生产。
例如经激光表面硬化的AISI1045钢样品,其表面硬度HRC为55,磨损10h后所产生的质量损耗为0.6～1.4mg而在相同试验条件下,未经处理的AISI1045钢的硬度HRC仅为35,质量损耗为4.18mg,经激光表面硬化后的样品耐磨性能提高3～6倍。在我国,激光表面硬化已广泛应用于汽车缸套、活塞环、曲轴、凸轮轴及锭杆等易损件的处理加工中,特别是对小汽车缸套的热处理已取得明显经济效益,经激光表面硬化的汽车缸套可提高使用寿命2～3倍。
激光刻蚀在微电子行业可用于半导体器件和芯片的加工,也可用于精密光学器件的加工,如用激光
刻蚀加工半导体芯片和三维光栅。利用激光的高密度能量,可对硬脆性难加工材料进行激光铣削加工(如利用脉冲激光铣削加工硬质合金和氧化铝陶瓷)。利用脉冲激光还可以对轧辊进行毛化,经过毛化的轧辊轧制的汽车簿板具有着油漆牢固的特点[16];另外还可以利用激光对钢套等零件进行毛化,大大提高其耐磨寿命。
自20世纪90年代初美国3D Systems公司开发出世界首台商品化的快速成形系统装置以来,快速成形技术得到蓬勃发展。快速成形(Rapid Pro2totyoing,简称RP)通过材料堆积,快速、精密地制造出实际零件,它体现了计算机辅助设计、数控、激光加工、新材料等学科和技术的综合利用[17]。它不需要借助其他设备和工具,迅速和精确地制造出复杂的工模具、模型和工艺品。激光快速成形技术主要有激光层叠法、粉末烧结法、光固化法等。
早在1977年,美国麻省理工学院材料科学与工程系科学家Haggerty博士就发明了陶瓷粉末的激光合成法[18],现已发展到广泛利用激光来制造金属和非金属材料纳米粉。激光清洗可使物体表面污垢通过吸收光能而蒸发去除,或在表面产生力学共振而使污垢凝结脱落。激光清洗可用来清洗微电子芯片、设备的剥漆,以及对古董、字画进行除垢等。
特种加工存在的问题
虽然特种加工已解决了传统切削加工难以加工的许多问题，在提高产品质量、生产效率和经济效益上显示出很大的优越性，但目前它还存在不少亟待解决的问题。
（1）不少特种加工的机理（如超声、激光等加工）还不十分清楚，其工艺参数选择、加工过程的稳定性均需进一步提高。
（2）有些特种加工（如电化学加工）加工过程中的废渣、废气若排房不当，会产生环境污染，影响工人健康。
（3）有些特种加工（如快速成形、等离子弧加工等）的加工精度及生产率有待提高。
（4）有些特种加工（如激光加工）所需设备投资大、使用维修费高，亦有待进一步解决。特种加工的发展趋势
广泛采用自动化技术、利用计算机实现对特种加工设备的控制系统、电源系统的自动控制，建立特种加工的系统，这是当前特种加工的主要发展趋势，开发由不同特种加工技术复合而成的加工方法，如电解电火花加工、电解电弧加工等复合加工，以扬长避短提高经济效益和生产率，另外还应着重于新的工艺方法的研究，不断提高加工工艺水平。考虑到一些特种加工技术对环境的污染问题，必须要着重解决废渣、废气、废液的“三废”转化问题，向“绿色”工业及可持续发展工业转化。
结论
各种特种加工方法的加工机理不同，它们的优势和应用范围也不同。在快速制造环境下，如何正确地选择和运用不同的特种加工方法取决于对它们的了解程度。由于面向快速制造的特种加工。加工技术新体系的研究，借助了模糊数学、神经元网络及专家系统等多种人工智能工具，建立起各种特种加工工艺方法的数据库和知识库，能实现典型工艺的计算机模拟，因此能帮助我们深入地了解各种特种加工技术的精密特性、表面质量特性及加工效率等工艺适用性，从而实现真正意义上的基于特种加工工艺的快速制造。
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特种加工技术概论 摘要：特种加工技术是直接借助电能、热能等各种能量进行材料加工的重要工艺方法。本文简介了电火花加工，电化学加工，超声波加工等各种不同的特种加工技术，并介绍了特种加工技术的特点及未来发展方向趋势。 关键词：特种加工电火花加工电化学加工离子束加工超声波加工快速成形 一.前言： 近年来，计算机技术、微电子技术、自动控制技术、国防军工和航空航天技术发展迅速，与此同时，高度、高韧性、高强度和高脆性等难切削材料的应用日益广泛，制造精密细小、形状复杂和结构特殊工件的求也在日益增加。社会需求与技术进步的结合促使特种加工技术不断进步和快速发展。所谓特种加工，是一种利用化学能、电能、声能、机械能以及光能和热能对金属或非金属材料进行加工的方法。其工作原理不同于传统的机械切削方法，即加工过程中工件与所用工具之间没有明显的切削力，工具材料的硬度也可低于工件材料的硬度。特种加工技术在国内外各行各业的应用中取得了巨大成效，它们有着各自的特点，特殊材料或特殊结构工件的加工工艺性发生了根本变化，解决了传统加工方法所遇到的各种问题，已经成为现代工业领域中不可缺少的重要加工手段和关键制造技术。 二.特种加工的特点 特种加工与一般机械切削加工相比，有其独特的优点，在某种场合上，它是一般机械切削加工的补充，扩大了机械加工的领域。它具有以下较为突出的特点 （1）不用机械能，与加工对象的机械性能无关，有些加工方法，如激光加工、电火花加工、等离子弧加工、电化学加工等，是利用热能、化学能、电化学能等，这些加工方法与工件的硬度强度等机械性能无关，故可加工各种硬、软、脆、热敏、耐腐蚀、高熔点、高强度、特殊性能的金属和非金属材料。 （2）非接触加工，不一定需要工具，有的虽使用工具，但与工件不接触，因此，工件不承受大的作用力，工具硬度可低于工件硬度，故使刚性极低元件及弹性元件得以加工。
《模具制造工艺学》课程标准 [课程名称]：模具制造工艺学 [课程代码]：0812010 [适用专业]：模具设计与制造专业 [开设时间]：大二下学期 [开课学时]: 72课时 1.课程性质与设计思路 1.1课程的性质 本课程是模具设计与制造专业的一门理论性和实践性都很强的主要专业课程。本课程的任务是培养学生掌握有关模具制造所需要的基本理论和基本方法，掌握模具设计与制造所必须具备的工艺知识，具有常用模具加工工艺规程的编制和一般复杂程度的模具加工工艺设计的能力；能应用所学知识指导生产，并具有在生产过程中发现问题、解决问题的能力；具有生产管理的能力，提高合理设计模具的能力。 1.2设计思路 模具制造工艺学是高职高专模具设计与制造专业的核心专业课程，也是学生就业后从事的主要工作岗位之一。模具制造及使用企业需要大批高素质高技能的模具设计与制造人才、工艺施工和生产管理的技术人才，因而模具设计与制造人员的素质和能力直接关系到模具生产企业的生存和发展。本课程的功能就是培养学生掌握模具制造加工工艺的编制所需要的基本知识和方法。通过完成本课程的学习，使学生能编制出一般复杂程度的模具加工工艺规程，初步能进行一般复杂程度的模具加工工艺设计，能应用所学知识进行生产管理，依据模具加工工艺来指导生产，使学生具有发现问题、解决问题的能力。因此本课程在模具设计与制造专业课程中处于非常重要的地位，应当作为专业核心课程和必修课程。 本课程立足于实际能力培养，因此对课程内容的选择标准作了根本性改革，即紧紧围绕模具加工的典型工作任务选择课程内容，以更为有效的手段培养学生
实际工作的能力，提高课程内容的实用性与工作任务的相关性。 模具加工的种类繁多，不同类型的模具加工方法也不尽相同。按工序性质的不同主要有普通加工，包括车、铣、刨、磨等；还有数控加工；以及特种加工等加工方法。经过行业专家深入、细致而系统的分析，其中最基本的、生产中应用最多的是机械加工，数控加工和特种加工。因而，模具加工工艺课程的教学，主要设置机械加工，数控加工和特种加工等三大模块。在整门课程的内容编排上，要考虑到学生的认知水平，由浅入深的安排课程内容，实现能力的递进。 2.课程培养目标 2.1 知识目标 1）了解模具加工的基本原理； 2）了解各种模具加工材料及其性能； 3）掌握模具加工工艺设计的基本方法及其工艺规程的编制； 4）熟悉典型的模具加工工艺结构； 5）掌握模具加工的基本原理、方法及加工流程 6）学会搜集和查询相关参考资料 7）培养学生具有较强的安全和环保意识 2.2能力目标 1）能根据零件图纸，准确的进行加工工艺性分析，确定最好的加工工艺方案；2）能够针对加工工艺方案，确定模具加工的结构形式； 3）熟练掌握各种加工工艺计算； 4）能运用模具加工的相关知识，确定主要零部件结构、尺寸、材料的选择及热处理； 5）熟练运用以前所学的机械制图知识，看懂模具的总装图和零件图； 6）能应用相关模具加工设备进行简单的模具加工 3 课程内容和要求
激光切割技术及发展 作者：张莽 学号：200803050503 （红河学院 云南红河哈尼族、彝族自治洲 661100） 摘要：激光切割技术广泛应用于金属和非金属材料的加工中，可大大减少加工时间，降低加工成本，提高工件质量。由于它具备精密制造、柔性切割、异型加工、一次成形、速度快、效率高等优点，所以在工业生产中解决了许多常规方法无法解决的难题。激光能切割大多数金属材料和非金属材料。 关键词：激光切割技术 应用 优缺点 发展现状 Laser Cutting Technology and Development Zhang Mang 200803050503 (The HongHe University of Yunnan HongHe Hani Nationality, Yi Autonomous State 661100) Abstract: Laser cutting technology is widely used in metallic and nonmetallic material processing, can greatly reduce the processing time, reduce the processing cost and improve the quality.Because it has precision manufacturing, flexible cutting, the heterogeneous type processing, once shaping, speed and higher efficiency, so in industrial production in solving many conventional method can not solve the problem. Laser can cut most metal materials and nonmetal materials . Keywords: Laser cutting technology; Application; Advantages and Disadvantages; Development situation 引言 在五、六十年代作为板材下料切割的主要方法中：对于中厚板采用氧乙炔火焰切割；对于薄板采用剪床下料，成形复杂零件大批量的采用冲压，单件的采用振动剪。七十年代后，为了改善和提高火焰切割的切口质量，又推广了氧乙烷精密火焰切割和等离子切割。为了减少大型冲压模具的制造周期，又发展了数控步冲与电加工技术。各种切割下料方法都有其有缺点，在工业生产中有一定的适用范围。从二十世纪七十年代以来随着CO 2激光器及数控技术的不断完善和发展，目前已成为工业上板材切割的一种先进的加工方法。 1 激光切割的原理 在激光束能量作用下（氧助切割机制下，还要加上喷氧气与到达燃点的金属发生放热反应放出的热量），材料表面被迅速加热到几千乃至上万度（℃）而熔化或气化，随着气化物逸出和熔融物体被辅助高压气体（氧气或氮气等惰性气体）吹走，切缝便产生了[1]。脉冲激光适用于金属材料, 连续激光适用于非金属材料,后者是激光切割技术的重要应用领域。与计算机控制的自动设备结合,激光束具有无限的仿形切割能力,切割轨迹修改方便通过预先在计算机内设计, 进行众多复杂零件整张板排料,可实现多零件同时切割, 节省材料[2]。
特种加工技术的现代应用及其发展研究 摘要：特种加工技术是直接借助电能、热能、声能、光化学能或者复合能实现材料切削的加工方法，是难切削材料、复杂型面、低刚度零件及模具加工中的重要工艺方法。本文介绍了概念、特点、分类以及近些年应用于特种加工的一些新方法、新工艺。 关键词：特种加工电火花加工电化学加工高能束流加工超声波加工复合加工 1、特种加工技术的特点 现代特种加工（SP，SpciaI Machining）技术是直接借助电能、热能、声能、光能、电化学能、化学能及特殊机械能等多种能量或其复合以实现材料切除的加工方法。与常规机械加工方法相比它具有许多独到之处。 1.1以柔克刚。因为工具与工件不直接接触，加工时无明显的强大机械作用力，故加工脆性材料和精密微细零件、薄壁零件、弹性元件时，工具硬度可低于被加工材料的硬度。 1.2用简单运动加工复杂型面。特种加工技术只需简单的进给运动即可加工出三维复杂型面。特种加工技术已成为复杂型面的主要加工手段。 1.3不受材料硬度限制。因为特种加工技术主要不依靠机械力和机械能切除材料，而是直接用电、热、声、光、化学和电化学能去除金属和非金属材料。它们瞬时能量密度高，可以直接有效地利用各种能量，造成瞬时或局部熔化，以强力、高速爆炸、冲击去除材料。其加工性能与工件材料的强度或硬度力学性能无关，故可以加工各种超硬超强材料、高脆性和热敏材料以及特殊的金属和非金属材料，因此，特别适用于航空产品结构材料的加工。 1.4可以获得优异的表面质量。由于在特种加工过程中，工件表面不产生强烈的弹、塑性变形，故有些特种加工方法可获得良好的表面粗糙度。热应力、残余应力、冷作硬化、热影响区及毛刺等表面缺陷均比机械切削表面小。 各种加工方法可以任意复合，扬长避短，形成新的工艺方法，更突出其优越性，便于扩大应用范围。 由于特种加工技术具有其它常规加工技术无法比拟的优点，在现代加工技术中，占有越来越重要的地位。许多现代技术装备，特别是航空航天高技术产品的一些结构件，如工程陶瓷、涡轮叶片、燃烧室的三维型腔、型孔的加工和航空陀
《先进制造技术》课程标准 课程编码：课程类别：专业选修课、拓展课程 适用专业：机械制造与自动化授课单位： 课程教学学时： 52 学分：4 编写执笔人及编写日期： 2017-4-29 审定负责人及审定日期： 1．课程定位和课程设计 1. 1课程性质与作用 先进制造技术是国际上20世纪80年代末期提出的新概念，是目前国内外研究的热门技术。这门课程近年来也成为高职机械专业的一门专业选修课，可以为学生今后从事技术工作或管理工作打下基础。先进制造技术是各种现代制造技术的总称，主要特征是强调实用性，以提高企业的综合效益为目的。随着生产类型的转变，高新技术的发展，生产手段的更新和市场需求的改变，学生必须了解先进制造技术各领域的热点问题和关键技术。本课程可以为学生提高多学科综合能力、应用能力打下基础。注重培养学生了解人类社会由工业经济时代步入知识经济时代的要求，知识和技术在提高生产率和实现经济增长的驱动作用，成为制造企业在激烈的市场竞争中立于不败之地并求得迅速发展的关键因素。培养学生了解和掌握先进制造技术的基本知识和最新技术成就，了解先进制造技术的理论和方法，以适应当前不断发展的先进制造技术；培养学生了解企业生产、市场需求、组织管理的基本素养，注重学生分析问题、解决问题的能力和综合素质的培养。，以适应现代社会对人才具有创新精神和多方面知识与能力的要求。 这门课的教学内容包括：制造业和制造系统；先进制造技术的特点与发展、现代设计技术、制造自动化技术、先进制造工艺技术和管理技术等；重点解读中国制造“2025”的内涵和工业4.0。 1.2课程基本理念 课程以落实学院“成人成才”教育的要求为指导，鼓励学生通过国家宏观经济政策、“三去一降一补”、“一带一路”等了解我国现代化的进程；通过网络调研分析现代制造企业在市场需求、产品开发和定位、新技术应用、全面质量管理等方面的信息，解读企业转型升级和供给侧结构性改革的要求；了解现代企业对人才素质和技术技能的要求，了解国家相关法律法规和质量体系标准；重点提升学生的资料搜集和整理能力，质量和环保意识等。课程包括新的设计和控制方法，制造技术，产品管理理念等。课程通过对先进制造技术的内涵及体系结构、设计技术、工艺技术、制造自动化技术及先进的管理理念的学习，使学生对制造技术
浅谈激光加工技术的发展及应用 浅谈激光加工技术的发展及应用 【摘要】因为激光的加工技术的优点是生产的效率极高、加工的质量极好、适用的范围很广等，所以越来愈多的人希望在很多的领域中使用激光加工技术。本文介绍其相关的理论，重点论述其发展和应用。 【关键词】激光加工技术相关理论发展应用 一、前言 近年来重大的发明之一是激光技术。随着社会经济的快速发展，把激光器当成基础的激光加工的技术得到了快速发展。目前其正在被广泛应用在生产、通讯、医疗、军事及科研等多种领域。并且在这些领域都取得了非常好的经济与社会的效益，是我国未来经济的发展的关键。 二、激光加工技术相关理论 笔者认为，了解与应用激光加工技术需要对其相关理论深入的研究。以下笔者从其原理和特点来介绍激光加工技术。 （一）原理 激光加工能够获得极高的能量密度与极高的温度是因为采用的光学系统能够让激光聚焦成为一个非常小的光斑，在这样的高温下，每种坚硬的材料都会被瞬间熔化与气化，然后熔化物被气化而产生的蒸汽压力推动，以很高的速度喷射出来，从而实现了对工件加工的特种加工方法。 （二）特点 激光加工的技术对于加工工具与特殊环境没有要求，不会造成工具的磨损，易于使用自动控制来进行连续加工，且加工效率极高；同时激光的强度极高，聚焦后差不多能够熔化和气化全部的材料，所以能够加工所有硬度的金属与非金属的材料；加上激光加工是属于非接触的加工，及加工速度非常的快，工件没有受力与受热而产生变形；其还能聚焦成为极小的光斑（微米级），能够调节输出的功率，所以
可进行精密且细微的加工。这些均是激光加工优点。但由于其设备的投资比较大，及操作和维护技术要求比较高；且在精微加工的时候，重复的精度与表面的粗糙度难以保证等。这些缺点尽管在一定的程度上缩小了其应用规模，也限制了其发展，但是由于进一步的研究，越来越成熟的技术，激光加工技术有着非常广阔的发展前景。 三、激光加工技术的发展及应用 近年来，由于激光加工技术的快速发展，其被应用于许多的领域。以下是笔者从激光器与激光加工技术领域来介绍激光加工技术的发展，同时介绍目前激光加工技术的具体应用。 （一）激光加工技术的发展 了解激光加工技术的发展，就要研究激光器以及其应用的领域的变化。只有这样才能从根本上了解其发展。 迅速发展的激光器。我国研制出的第一台激光器是在1961年。通过几十年的努力，我国的激光器技术快速的发展起来了，从固体的激光器到气体的激光器，再到如今光纤的激光器、半导体的激光器与飞秒的激光器。光纤的激光器与传统激光器来比较，其优势是功率输出大，光束的质量较好，转换的效率较高，良好的柔性传输等。其在使用激光加工技术加工材料中有着极大的吸引力。现在应用于使用激光来打标、切割以及焊接。而飞秒的激光器则能够使超精微的加工可以实现。其在高技术的领域如微电子、光子学等应用的前景极宽广。同时半导体的激光器正在被直接用在焊接、热处理等方面。总之激光器的迅速发展导致了激光加工技术的快速发展。 广泛的应用领域。激光加工是在机械加工、力加工、火焰加工与电加工之后新产生的一种的加工技术，是借助激光束和物质相互作用的特性，对材料进行切割、焊接、表面处理、打孔以及微加工的综合性技术。激光焊接广泛应用在汽车的零件、密封的器件等多种要求焊接无污染与无变形的器件。激光切割主要应用在汽车的行业、航天的工业等领域。而激光打孔则应用在汽车的制造、化工等产业。广泛的应用领域也使得激光加工技术快速发展。 （二）激光加工技术的应用 激光加工技术在我国的许多领域里占据着重要的位置，以下是笔
题目：浅谈特种加工发展及改进方向姓名： 专业：机械设计与制造 班级： 学号：
浅谈特种加工发展及改进方向 摘要： 传统的机械加工技术对推动人类的进步和社会的发展起到了重大的作用。随着科学技术的迅速发展，各国制造业蓬勃发展，并随着新材料，新结构不断出现，情况将会改变，现代机械制造业呼吁了特种加工技术的诞生，随着我国工业的现代化发展，特种加工技术逐渐走向寻常中国人的面前。新型加工技术的出现对传统加工业产生极大的影响，本文将通过介绍各类特种加工，分析其特性及优缺点，浅谈特种加工的现代产业中的定位以及其发展前期。 关键词：电火花加工电化学加工离子束加工特种加工的发展前景 引言： 传统加工技术经过了漫长的历史发展，曾经长期主导着机械加工工业，并对于人类的生存及发展生活水准有着极大的推动作用，对于工业发展有着长期的支撑作用，在现代加工史上有举足轻重的地位。1943年，前苏联拉扎连科夫妇发明了利用电能和热能去除金属材料的加工方法，这一个创举，开创了人类利用多种能量的特种加工时代。 随着科学技术的迅速发展，新型工程材料不断涌现、被采用工件形状的复杂程度，以及加工精度和表面粗糙度的要求，越来越高对机械制造工艺技术，提出了更高的要求。传统的机械加工方法由于受到刀具材料性能、结构、设备加工能力等条件的限制，很难完成对高硬度、高强、高韧性、高脆性、耐高温和磁性等新材料，以及精密复杂或难以处理的形状的加工，随着生产发展和科学实验的需要，很多工业部门，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、高温、高压、大功率、小型化等方向发展，它们所使用的材料愈来愈难加工，零件形状愈来愈复杂，表面精度、粗糙度和某些特殊要求也愈来愈高，传统加工技术越来越难以满足要求。 科学家们为了解决这些难题，借助于多种能量形式，探求新的工艺途径，冲破传统加工方法的束缚，不断探索、寻求新的加工方法，于是许多本质上区别于传统加工的特种加工方式便应运而生。 随着工业化、现代化的推进，非传统车削加工的各式特种加工，开始出现在机械加工工业之中，并且对于机械制造行业逐渐有了一定深度的改变。现在，特种加工技术已成为机械制造技术中不可缺少的一个组成部分。如今，国内外开发的特种加工种类已有十数种，对于现代工业隐隐有重大改造的趋势。 特种加工的出现，有力地解决了：各种难切削材料的加工、各种特殊复杂表面加工、各种超精、光整或具有特殊要求的零件加工，这三个困扰机械加工企业的难题。随着各类特种加工技术出现，现代工业即将带来翻天覆地的变化。 一、特种加工技术概念及特点 特种加工的定义： 特种加工是二次世界大战后发展起来的一类有别于传统切削与磨削加工方
普通车床实训课程标准 （适用三年制高职机械设计与制造专业） 制定人：XX 审定人：XXX 一、制定课程标准的依据 本标准依据机械加工与制造专业教学标准中的人才培养规格要求和对普通车床实训课程教学目标要求而制定，主要用于指导普通车床实训课程建设与课程教学。本课程针对高等职业学校学生的实际，贯彻“工作过程导向”的设计思路，在教学理念上坚持理实一体化的原则，注重学生基本职业技能与职业素养的培养，将岗位素质教育和技能培养有机地结合。同时，课程中增加了知识拓展内容，使课程的教学更加方便、灵活，提高了学生对车工技能的适应性。 二、课程的性质与作用 普通车床是数控技术、机械设计、模具制造与设计专业的一门重要的核心主干必修课程。本课程是高等职业学校数控专业专业通用课，课程要求结合企业车工岗位的生产实际及技能需求，突出车削加工基本技能训练及职业素养的培养，同时，兼顾各专业课程之间的关系，由浅入深，将专业理论知识及岗位职业素养要求融入各训练项目，使学生在技能训练过程中能够主动学习并掌握基本理论，通过操作训练，达到国家普通车工初级职业资格相应的知识和技能要求。 三、本课程与其他课程的关系 序号前期课程名称为本课程支撑的主要能力 1 机械零部件识图与绘制识图、绘图及建模能力；基本测绘能力 2 机械基础机械零部件性能识别及使用；能力机械设计设计能力 3 公差配合与技术测量合理选用公差配合间隙能力 4 金属材料与热加工基础选择产品材料、模具材料及热处理方法的能力 5 AutoCAD应用与实训二维绘图软件使用能力
6 钳工实训普通钳工基本技能 7 专业英语简单外文说明书的阅读能力 8 平行课程名称共同培养能力 模具数控加工工艺编制能力；数控机床操作能力。 9 数车数铣特种加工实训 模具特种加工工艺编制能力；特种加工机床操作能力 产品设计与造型能力；三维软件在冲压模具设计中的 10 工业产品造型Pro/E实训 应用能力 11 后续课程名称需要本课程支撑的主要能力 12 材料成型设备基础冲压设备的选用、维护保养及操作能力 13 顶岗实习冷冲压工艺编制与模具结构设计能力 四、课程的教育目标 1.能使学生具有较高的职业素质、良好的职业道德和较强的质量意识 2.能熟练操作普通车床，并能对普通车床进行日常维护与保养 3.能熟练使用车床通用夹具进行零件装夹与定位 4.能正确使用车削加工的各种工、量具，并能独立刃磨一些通用刀具 5.能熟练阅读车削加工工艺文件，加工带有阶台、沟槽、锥体及孔的轴类零件 6.能熟练车削各类成形面及三角形螺纹 7.能加工偏心工件 五、课程的教学内容与建议学时 序号学习内容学时建议教学形式备注 1 车削加工的认识 1 讲授 2 安全规程指导 1 讲授 基本操作 4 实际操作 典型零件加工26 实际操作 课程教学设计指导框架
机械工程系 机制方向课大作业 课程名称: 特种加工 姓名: 班级: 学号:
激光加工技术的应用与发展 摘要：激光加工是指利用激光束投射到材料表面产生的热效应来完成加工过程，包括激光焊接、激光切割、表面改性、激光打标、激光钻孔和微加工等。用激光束对材料进行各种加工，如打孔、切割、划片、焊接、热处理等。激光能适应任何材料的加工制造，尤其在一些有特殊精度和要求、特别场合和特种材料的加工制造方面起着无可替代的作用。 关键词：加工原理、发展前景、强化处理、微细加工、发展前景。 一激光加工的原理及其特点 1.激光加工的原理 激光加工是将激光束照射到工件的表面，以激光的高能量来切除、熔化材料以及改变物体表面性能。由于激光加工是无接触式加工，工具不会与工件的表面直接磨察产生阻力，所以激光加工的速度极快、加工对象受热影响的范围较小而且不会产生噪音。由于激光束的能量和光束的移动速度均可调节，因此激光加工可应用到不同层面和范围上。 激光加工的特点 激光具有的宝贵特性决定了激光在加工领域存在的优势： ①由于它是无接触加工，并且高能量激光束的能量及其移动速度均可调，因此可以实现多种加工的目的。 ②它可以对多种金属、非金属加工，特别是可以加工高硬度、高脆性、及高熔点的材料。 ③激光加工过程中无“刀具”磨损，无“切削力”作用于工件。 ④激光加工过程中，激光束能量密度高，加工速度快，并且是局部加工，对非激光照射部位没有影响或影响极小。因此，其热影响区小，工件热变形小，后续加工量小。 ⑤它可以通过透明介质对密闭容器内的工件进行各种加工。 ⑥由于激光束易于导向、聚集实现作各方向变换，极易与数控系统配合，对复杂工件进行加工，因此是一种极为灵活的加工方法。 ⑦使用激光加工，生产效率高，质量可靠，经济效益好。例如：①美国通用电器公司采用板条激光器加工航空发动机上的异形槽，不到4H即可高质量完成，而原来采用电火花加工则需要9H以上。仅此一项，每台发动机的造价可省5万美元。②激光切割钢件工效可提高8-20倍，材料可节省15-30%，大幅度降低了生产成本，并且加工精度高，产品质量稳定可靠。虽然激光加工拥有许多优点，但不足之处也是很明显的。 二激光技术 用激光束对材料进行各种加工，如打孔、切割、划片、焊接、热处理等。激
工作液在线切割加工中的应用 电火花线切割机床专用工作液伴随着线切割机床的发展至今在我国已有近50 年的历史。在这漫长的发展过程中,随着电火花线切割机床加工性能的提高、功能设计及技术进步的演变,为适应不同时期的需求,经过几代技术人员的艰辛努力,线切割机床专用工作液从早期单一油剂型产品发展到今天的多品种多种类。 电火花线切割加工是电火花加工中的一种，是用移动着的金属丝（钼丝或钨丝）作工具电极，按预定的轨迹作进给运动电火花放电是在电极丝进给方向的周边与工件之间进行，当两者按照规定的轨迹作进给运动时，便形成了成形切割放电部位的电极丝必须用流动的工作液充分包围起来，将电极上的热量和电腐蚀物随电极丝的移动和工作液的流动被带出放电部位。电火花线切割加工是模具加工的重要手段之一。在模具制造技术迅速发展的今天, 对模具加工质量和效率要求越来越高, 深入了解合理选用电火花线切割加工液, 对提高电火花线切割加工的质量和加工效率起着重要作用。 1 工作液的作用与特点 电火花线切割加工原理大致分为4个阶段：极间介质的电离、击穿; 电极材料的熔化、气化膨胀; 电极材料的抛出; 极间介质的消电离。由电火花线切割加工的原理可知道,工作液在线切割加工过程中充当着放电介质的作用, 同时还有冷却和洗涤的作用。在实际的加工生产中, 工作液对加工工艺指标影响很大, 如切割速度、表面粗糙度、加工精度等。快走丝电火花线切割使用的工作液一般是专用的乳化液( 目前市面上供应的乳化液有多种, 各有特点) 。根据线切割的加工工艺特点, 它们都应该具有以下性能。 1 . 1 一定的绝缘性能 火花放电必须在具有一定的绝缘性能的液体介质中进行。工作液的绝缘性能可使击穿后的放电通道压缩, 从而局限在较小的通道半径内火花放电, 形成瞬时和局部高温来熔化并气化金属, 放电结束后又迅速恢复放电间隙成为绝缘状态。绝缘性能要适中, 绝缘性能太低, 则工作液成了导电体, 而不能形成火花放电; 绝缘性能太高, 则放电间隙小, 排屑难,切割速度降低。 1 . 2 较好的冷却性能 电火花放电的局部瞬时温度极高, 为防止电极丝烧断和工件表面局部退火, 必须使切削部位充分冷却, 以带走火花放电时产生的热量。 1 . 3 较好的洗涤性能 洗涤性能好的工作液, 切割时的排屑效果好, 切削速度高, 切削后表面光亮清洁,
《特种加工技术》课程标准 一、课程基本信息 课程名称：特种加工技术课程代码：0110039 课程类别：公共基础课/专业基础课/专业核心课/职业训练课 课程类型：A类（纯理论课）/ B类（理论＋实践课）/C类（纯实践课）是否为精品课程：院级精品课/省级精品课/国家级精品课/院内一般课程 总学时：××（理论学时数：××，实践学时数：××）学分：××分 二、课程定位与课程设计 （一）课程性质与作用 本课程是机械类专业课程。本课程的目的使学生了解电火花加工、电化学加工、超声加工、激光加工、电子束和离子束加工以及化学加工、磨料加工等特种加工方法的基本原理，基本设备，工艺规律，主要特点和适用范围，以适应当今社会发展的需求。本课程以《机械制造技术》的学习为基础，同时与《CAD/CAM 技术》和《逆向工程技术》两门课程相衔接。学好本课程也可为学生提供将来从事机械设计制造等相关工作所必需的知识和技能基础。 （二）课程设计的理念与思路 本课程的任务是培训学生的加工机床操作技能，提高动手能力和应用新技术的能力，培养职业技术素质，增强就业能力和工作能力。通过本课程的学习，要求学生能较熟练的使用机床的全部功能完成中等复杂程度零件的加工。初步具备在现场分析、处理工艺及程序问题的能力。应当作为专业核心课程和必修课程。 教学内容以能力为目标，以项目为载体，按照技术领域和职业岗位的任职要求，以真实工作任务作为依据，分析特种加工技术的生产过程，开发体现工学结合特色的课程，突出工学结合，突出职业能力培养，强调将职业道德渗透到课程，按照职业活动选择教学内容，按照行动体系序化教学内容。深入调查相关岗位人员工作过程中应该掌握的具体技术和技能要求，将相关专业知识、技术应用能力及操作技能进一步细化并落实到对应程教学和实训教学环节中。并将相关联的知
《特种加工》课程教学大纲 课程编号：0803631012 课程名称：特种加工 英文名称：Nontraditional Machining 总学时：32 讲课学时：28 实验学时：4 上机学时：0 课外学时：0 学分：2 适用对象：机械设计制造及其自动化专业（计算机辅助制造与数控加工专业方向） 先修课程：工程制图、金属材料及加工、工程力学、机械设计基础、金属切削原理及刀具、数控加工技术。 一、课程性质、目的和任务 特种加工是指传统的切削加工以外的新的加工方法，是一门利用电能、化学能、光能、声能、水能来实现零件加工的，它具有以柔克刚的特点，是现代加工业中不可缺少的加工方法。 随着科学技术和工业生产的发展，许多难加工材料不断出现，许多复杂的、例如大型复杂模具等零件的加工要求越来越高，各种特种加工方法在生产中的应用日益广泛。为了适应特种加工技术的迅速发展和应用的需要，有必要开设“特种加工”课程。 本课程主要讲授：特种加工的概念与特点；常见的特种加工方法。 本课程的教学目的和任务是：通过对本课程的学习，使学生了解特种加工与精密加工的基本概念、特点，掌握常见特种加工方法的基本原理、特点、应用范围，为今后应用打下理论基础。 二、教学基本要求 1. 掌握特种加工的特点。 2. 掌握常见特种加工加工方法的原理、特点、应用范围。 三、教学内容及要求 1.概论 主要介绍特种加工的发展历史、工艺特点和特种加工的分类。 2.电火花加工(在《模具设计与制造A》中讲授) 了解电火花加工机理、特点、放电间隙特征、加工过程的控制以及检测；掌握电火花成型加工的原理、机床的组成、工艺方法和实际应用。 3.电火花线切割(在《模具设计与制造A》中讲授) 掌握电火花线切割加工的原理、机床的组成、工艺方法和实际应用。 4.电化学加工 了解电化学加工的原理；掌握电解加工的基本原理、机床的组成、工艺方法和实际应用；掌握电解机械复合加工的基本原理、机床的组成、工艺方法和实际应用；掌握电铸加工的基本原理、机床的组成、工艺方法和实际应用。 5.激光加工 了解激光加工的基本原理；掌握激光加工设备的组成、加工工艺和实际应用。
激光切割的原理及应用 【摘要】 激光加工技术是一种先进制造技术，而激光切割是激光加工应用领域的一部分，激光切割是当前世界上先进的切割工艺。由于它具备精密制造、柔性切割、异型加工、一次成形、速度快、效率高等优点，所以在工业生产中解决了许多常规方法无法解决的难题。激光能切割大多数金属材料和非金属材料 【关键词】激光切割的原理 激光切割的分类及特点 激光切割技术的应用 1.概述 激光切割是激光加工行业中最重要的一项应用技术。它占整个激光加工业的70%以上。激光切割与其他切割方法相比，最大区别是它具有高速、高精度及高适应性的特点。同时还具有割缝细、热影响区小、切割面质量好、切割时无噪声、切割过程容易实现自动化控制等优点。激光切割板材时，不需要模具，可以替代一些需要采用复杂大型模具的冲切加工方法，能大大缩短生产周期和降低成本。 因此，目前激光切割已广泛地应用于汽车、机车车辆制造、航空、化工、轻工、电器与电子、石油和冶金等工业部门中。 2.激光切割的原理 在激光束能量作用下（氧助切割机制下，还要加上喷氧气与到达燃点的金属发生放热反应放出的热量），材料表面被迅速（ms 范围）加热到几千乃至上万度（℃）而熔化或汽化，随着汽化物逸出和熔融物体被辅助高压气体（氧气或氮气等惰性气体）吹走，切缝便产生了（原理图见图2）[1]。脉冲激光适用于金属材料, 连续激光适用于非金属材料, 后者是激光切割技术的重要应用领域。与计算机控制的自动设备结合, 激光束具有无限的仿形切割能力, 切割轨迹修改方便通过预先在计算机内设计, 进行众多复杂零件整张板排料, 可实现多零件同时切割 , 图 2激光切割的原理图 图 1 激光切割
2.我国非金属矿物加工与环境保护的关系 我国非金属矿物加工与环境保护的关系是对立统一、相互依存、相辅相成的。相关的企业单位在进行非金属矿物加工的同时也要兼顾生态环境的保护，二者缺一不可，如果一味的只对于非金属矿物无节制的开发、加工与利用而忽视了环境的保护，那么经济的发展只是短暂的繁荣并不能够得到长远的发展。非金属矿物加工的发展对于我国经济发展具有重大的影响意义，我国未来非金属矿物开发加工的发展将以全面提升非金属矿物材料的功能或者是应用性能为s的，以环境保护为导向，以高效综合利用和清洁生产为宗旨，注重环境保护与非金属矿物加工的充分结合、齐头并进，从而为我国经济的可持续发展提供源源不断的不竭动力。 3.我国非金属矿物加工运用的科学技术与设备 我国现代的高新技术、高科技设备、新材料产业以及环境保护等都与非金属矿物材料的开发利用有着密切的联系。我国非金属矿物加工运用的科学技术与设备主要分为粉碎技术与设备、分级技术与设备、表面改性技术、干燥技术与设备、造粒技术与设备、材料复合技术。非金属矿物加工主要是指凭借一定的技术设备与工艺而制造出满足市场需求的具有一定粒度大小和物理化学性质等性能的功能性产品。 我国生产的超细粉碎设备基本与国外的相当，但是其技术研究的起步比较晚，基础较为薄弱且发展层次良莠不齐，超细粉碎设备仍然存在一系列的问题；控制产品粒度处于所需的分布范围内，使得混合粉料中粒度已经达到要求的产品及时地被分离出
去；表面改性工艺依据表面改性的方法与设备及粉刷制备方法而异；干燥是用热能将湿物料中的湿分气化为蒸气，再利用抽吸或气流将蒸气移走而达到去湿的操作；对于粉状产品进行造粒的深度加工，不仅有利于满足生产工艺的需求，而且有利于降低粉尘污染以改善劳动操作条件；复合材料的成型方法按照基本材料不同各异，各种材料在性能上相互取长补短进而产生协同效应，让复合材料的综合性能优于原组成材料而满足各种不同的要求。 4.我国非金属矿物在环保工程中开发与应用所存在的问题 4.1非金属矿物环保材料应用的范围较窄 我国的矿物研究人员对于非金属矿物在环保工程中的开发与应用做了大量的工作，也取得了一系列的贡献与成就，但是也把我国在这一领域中存在的许多问题反映了出来。工程化转化不高、非金属矿物环保材料应用的范围较窄等缺点，要把这些实验室的研究成果成功的应用于实际工业生产中。我国的许多非金属矿环保材料更多的是利用非金属矿的原矿或对原矿进行简单的初级加工，这是与非金属矿物深加工领域的技术水平不高等原因有关，拓宽非金属矿物环保材料应用的范围仍然有很长的一段路要走，进而改进非金属矿物环保材料应用范围窄的特点。 4.2非金属矿物的产品档次不高且品种单一 非金属矿物的产品档次低使得许多矿物资源不能最大限度地发挥功效，而且还会造成资源的浪费，在一些重要领域中的应用处理还未见有更多的新的研究成果。要想改善非金属矿物的产品档次不高与品种单一的现状就要提高非金属矿物的加工技术，使得我国的非金属矿物开发与利用朝着设备大型化、加工精细
模具制造工艺学课程标准 课程名称：模具制造工艺学 课程性质：职业能力选修课 学分：2 计划学时：32 适用专业：模具设计与制造专业 （一）前言 1.课程定位 根据川电机2016模具设计与制造专业人才培养方案，本课程是专业选修课程之一，要求开设在机械制图，机械设计基础，机械制造基础，模具设计，特种加工技术等课程之后。是理论性和实践性要求很强的专业技术课程（B类课）。 通过本课程的学习，使学生具备编制模具普通要求的零件加工工艺的能力。以达到模具零件制造的工艺人员和中高级制造人员岗位对工艺编制能力的要求。 2.设计思路 本课程突破学科体系的模式，打破了原来各学科体系的框架，采用综合化和理论实践一体化的教学理念，即将机械加工工艺规程的编制、模具零件的机械加工和模具装配工艺的内容按项目进行综合，强调理论联系实际，进行现场教学。
本课程的设计以项目为主，其服务目标是以就业为导向，以能力为本位，以素质为基础。以就业为导向，不仅强调岗位的实际需求，还强调学生个人适应劳动力市场的需要。以培养全面素质为基础，以提高综合职业能力为核心。 本课程各项目的教学，其总的目标是学生能够编制出模具加工的工艺过程并能胜任本专业的工作，这是本课程在校期间的阶段目标。从长期目标来看，本课程还要为学生适应职业岗位的变化以及学习新的生产科学技术打下基础。 （二）课程目标 1.总体目标 拓宽学生的知识领域，让学生了解当今国内外有哪些先进的制造技术，并且有些先进制造技术其实并不遥远，已经普遍地被应用于生产实际和日常生活中。培养学生仔细观察的能力，并逐步形成一定的判断力、想象力，并在此基础上形成一种创新的意识和能力。 2.具体目标（能力目标、知识目标、素质目标） 1）知识目标 （1）能熟悉模具技术的发展；模具的生产的特点；模具的技术经济指标等。 （2）掌握模具的生产过程；模具加工工艺工艺参数；模具加工工艺工艺规程制订。定位原理等。 （3）能熟悉外圆柱面的加工方法；平面的加工方法；孔和
激光加工论文 题目：激光加工技术 专业：电子科技 班级：08-1 学号：200811010145 姓名：杨林
激光加工技术 摘要： 激光加工是指利用激光束投射到材料表面产生的热效应来完成加工过程，包括激光焊接、激光切割、表面改性、激光打标、激光钻孔和微加工等。用激光束对材料进行各种加工，如打孔、切割、划片、焊接、热处理等。激光能适应任何材料的加工制造，尤其在一些有特殊精度和要求、特别场合和特种材料的加工制造方面起着无可替代的作用。 关键词： 加工原理、发展前景、强化处理、微细加工、发展前景。 一、激光加工的起源和原理 随着科学技术的发展和社会需求的多样化，产品的竞争越来越激烈，更新换代的周期也越来越短。为此，要求不但能根据市场的要求尽快设计出新产品，而且能在尽可能短的时间内制造出原型，从而进行性能测试和修改，最终形成定型产品。而在传统制造系统中，需要大量的模具设计、制造和调试等工作，成本高，周期长，已不能适应日新月异的市场变化。为了提高研发和生产速度，快速而精确地制作出高质量、低成本的模具和产品，能对市场变化做出敏捷响应，人们作了大量的研究和探索工作。随着工业激光器价格的不断下降和工业激光加工技术的日益成熟，给模具制造和产品生产工艺带来了重大变革 激光加工是将激光束照射到工件的表面，以激光的高能量来切除、熔化材料以及改变物体表面性能。由于激光加工是无接触式加工，工具不会与工件的表面直接磨察产生阻力，所以激光加工的速度极快、加工对象受热影响的范围较小而且不会产生噪音。由于激光束的能量和光束的移动速度均可调节，因此激光加工可应用到不同层面和范围上。 二、激光加工的特点
湖南农业大学课程论文 学院：东方科技学院班级：机制一班 姓名：李荣华学号：201241903115 课程论文题目：特种加工技术概论 课程名称：先进制造技术 评阅成绩： 评阅意见： 成绩评定教师签名： 日期：2015 年 12 月 2 日
特种加工技术概论 摘要： 特种加工技术是直接借助电能、热能等各种能量进行材料加工的重要工艺方法。 关键词：特种加工电火花加工电化学加工离子束加工超声波加工快速成形 引言： 由于材料科学、高新技术的发展和新产品更新换代日益加快，当今产品又要求具有很高的性价比。为此，各种新材料、新结构、形状复杂的精密机械零件大量涌现。于是一种本质上区别于传统加工的特种加工便应运而生。特种加工对材料可加工性和结构工艺性的影响主要表现在以下几个方面：（1）提高了材料的可加工性（2）改变了零件的典型工艺路线（3）改变了试制新产品的模式（4）对产品零件的结构设计带来了很大的影响（5）重新审视了传统的结构工艺性（6）特种加工已经成为微细加工和纳米加工的主要手段。 1.电火花加工 电火花加工的原理是基于工具和工件之间脉冲性火花放电时的电腐蚀现象来蚀除多余的金属，以达到对零件的尺寸形状及表面质量预定的加工要求。按工具电极和工件相对运动的方式和用途的不同，电火花加工工艺大致可分为电火花成形加工、电火花线切割、电火花磨削和镗磨、电火花同步共轭回转加工、电火花高速小孔加工、电火花放电沉积与刻字六大类。 1.1 电火花放电沉积的基本原理与特点 电火花放电沉积的原理是利用脉冲电路的充放电原理，采用导电材料(硬质合金、石墨、合金钢、铝和铜等)作为工具电极(阳极)，在空气或特殊的气体中使之与被强化的金属工件(阴极)之间产生火花放电。当工具电极与工件达到某个距离电场强度足以使介质电离击穿时两者之间就产生火花放电，使电极端部与工件表面微区发生熔化甚至气化，熔融金属在热作用，电磁力和机械力的作用下沉积在工件表面。电极与工件的放电间隙频繁发生变化，电极与工件间不断发生火花放电，从而实现放电沉积。 1.2 极性效应 在电火花放电加工过程中，无论是正极还是负极，都会受到不同程度的电蚀。这种单纯由于正、负极性不同而彼此电蚀量不一样的现象叫做极性效应。因此，当采用窄脉冲、精加工时应选用正极性加工；当采用长脉冲、粗加工时，应采用负极性加工，此
《特种加工》课程标准 一课程基本信息 课程名称特种加工开课系部机电工程系 课程总学时/(分学期学时) 40/40 课程总学分/(分学期学分) 4/4 制定/修订日期 2011年7 月 8 日 二课程性质 特种加工是模具设计与制造三年制高职专业设置的一门专业课,是学生具备了一定专业基础知识之后开设的课程.先修课程有《机械制图与cad》、《机械制造基础》、《机械设计基础》、《工程材料及热处理》等。该课程培训学生应用新技术的能力,开设一学期,教学时数为40学时,3学分。 三课程目标 1知识目标： （1）了解《特种加工》这门课程的性质、地位和独立价值。知道这门课程的研究范围、基本框架、研究方法、学科进展和未来发展方向。 （2）理解这门课程的主要概念、基本原理和方法。 （3）掌握电火花成型及电火花线切割加工的基本理论和技术。 （4）掌握电化学加工基本理论和技术。 （5）理解快速成形加工基本理论和技术。 （6）理解激光加工基本理论。 （7）理解超声波加工基本理论 （8）理解电子束、离子束加工基本理论。 （9）了解其他特种加工方法。 2 能力目标： 着重培训学生的电火花加工机床操作技能,提高动手能力和应用新技术的能力,通过本课程的学习,要求学生能较熟练地使用电火花、线切割机床的全部功能完成中等复杂程度零件的加工,数控电火花线切割机床简单故障和加工中不正常现象的排除方法,初步具备在现场分析,处理工艺及程序问题的能力. 3素质目标 （1）能够把理论知识与应用性较强实例有机结合起来,培养学生的专业实践
能力.同时使学生对专业知识职业能力有深入的理解 （2）培养职业技术素质, 培养学生爱岗敬业与团队合作的精神。增强就业能力和工作能力。 四、学习内容和要求 这门学科的知识与技能要求分为知道、理解、掌握、熟悉四个层次。这四个层次的一般涵义表述如下： 了解——是指对这门学科、材料成形过程和方法及工程技术的认知。 理解——是指对这门学科所涉及的基本概念、原理、方法的领会，能作自主的解释、说明，并把握一般成形过程和方法的相互关系。 掌握——是指能运用已理解的基本概念、原理和方法说明、解释、类推同类工程事件和现象。 学会——是指能运用已掌握的技能、知识，独立完成生产任务或技能操作，且能识别工程设计和操作中的一般差错。 课程内容和要求表中的“√”号表示学科知识和技能的教学要求层次。 本标准中打“*”号的内容为要求学生自学的内容，教师可根据实际情况确定要求或不布置要求。