現(xiàn)代特種加工技術(shù)的研究

李光廷 王國濤

【摘? 要】隨著當(dāng)代社會工業(yè)技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，制造業(yè)技術(shù)取得了突飛猛進(jìn)的提升。傳統(tǒng)的加工技術(shù)如車削加工、銑削加工、磨削加工以及鉗工等已經(jīng)非常成熟，但是其也存在一定的缺陷。對于某些特殊的材料或特殊形狀的零件進(jìn)行加工時，傳統(tǒng)的加工技術(shù)則稍顯不足，這時就需要一些特種加工技術(shù)手段。目前，常用的特種加工技術(shù)包括激光加工技術(shù)、超聲加工技術(shù)、數(shù)控電火花加工技術(shù)等。論文針對激光加工技術(shù)和超聲加工技術(shù)進(jìn)行研究與分析。

【Abstract】With the progress and development of industrial technologies in contemporary society， technologies in manufacturing industry have made great progress. The traditional machining technologies such as turning， milling， grinding and fitter have been very mature， but they also have some defects. When machining some special materials or parts with special shapes， the traditional machining technologies are slightly insufficient. At this time， some non-traditional machining technologies are needed. At present， the commonly used non-traditional machining technologies include laser machining technology， ultrasonic machining technology， numerical control EDM machining technology and so on. This paper studies and analyzes laser machining technology and ultrasonic machining technology.

【關(guān)鍵詞】特種加工;激光加工;超聲加工

【Keywords】non-traditional machining; laser machining; ultrasonic machining

【中圖分類號】TG66? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號】1673-1069（2020）06-0192-02

1 引言

隨著第三次工業(yè)革命的完成，傳統(tǒng)制造業(yè)技術(shù)取得飛速發(fā)展，尤其是2000年以后，工業(yè)技術(shù)為社會創(chuàng)造了巨大的社會財富，大大提高了人們的物質(zhì)生活水平。隨著人們生活質(zhì)量的不斷改善，目前大部分的傳統(tǒng)制品已經(jīng)無法滿足人們的要求，人們對傳統(tǒng)的工業(yè)制品以及生活用品的質(zhì)量和實用性提出了更高的要求。企業(yè)為了生產(chǎn)出理想的產(chǎn)品還要控制好產(chǎn)品的成本，只依靠傳統(tǒng)加工技術(shù)已經(jīng)無法滿足需求，而特種加工技術(shù)在某些材料的加工過程中起到了很好的效果，因此，特種加工技術(shù)迎來了蓬勃發(fā)展的機會，各種特種加工設(shè)備不斷推陳出新[1]?，F(xiàn)代特種加工技術(shù)種類很多，下文針對激光加工技術(shù)、超聲加工技術(shù)進(jìn)行研究與分析。

2 激光加工技術(shù)

激光加工技術(shù)的工作原理并不復(fù)雜，如圖1所示，其主要是通過使用激光發(fā)射器產(chǎn)生高密度能量的激光束照射到工件材料表面，由高密度能量的激光束產(chǎn)生的高溫將工件材料加熱融化，進(jìn)而達(dá)到加工的目的。例如，打孔、切割、快速成型、焊接等[2]。激光加工技術(shù)與普通的車、銑、刨、鉗等傳統(tǒng)加工方法相比具有很多優(yōu)點：①光點大小可調(diào)，能量密度集中，對周圍的工件、材料影響小，零件變形小;②激光加工設(shè)備并不與工件產(chǎn)生實際接觸，不會在工件材料內(nèi)部產(chǎn)生機械應(yīng)力;③激光加工技術(shù)成本低、經(jīng)濟性好。

激光加工技術(shù)是一門綜合性技術(shù)，其應(yīng)用領(lǐng)域也比較廣泛，包括激光焊接、激光切割、激光打標(biāo)、激光熱處理、激光快速成型等。激光焊接如圖2所示，主要應(yīng)用在汽車鈑金件、密封元器件、鋰電池等領(lǐng)域。激光切割如圖3所示，主要應(yīng)用在2mm以下的薄壁金屬板材加工，以及1mm以下的陶瓷以及特種合金材料加工等。激光打標(biāo)使用范圍基本不受限制，各種行業(yè)都可以靈活使用。激光打孔受到激光發(fā)射器功率的限制，目前激光發(fā)射器大部分已經(jīng)達(dá)到1000W，激光打孔的主要應(yīng)用領(lǐng)域包括航空航天、汽車、儀表等。激光熱處理技術(shù)應(yīng)用最廣泛的是汽車領(lǐng)域，主要包括汽車發(fā)動機的活塞、曲軸、缸套等。激光快速成型技術(shù)主要是將激光加工與計算機技術(shù)相結(jié)合，主要應(yīng)用在模具制造加工領(lǐng)域。

3 超聲加工技術(shù)

超聲加工技術(shù)原理如圖4所示，其利用超聲波發(fā)生器將微小的振動添加到傳統(tǒng)的加工工具上對材料進(jìn)行加工，使傳統(tǒng)的加工方法添加了一種振動擠壓的效果。超聲加工設(shè)備主要由超聲波發(fā)生器、振動傳遞系統(tǒng)、傳統(tǒng)機床加工設(shè)備組成。超聲加工中關(guān)鍵的設(shè)備就是超聲波發(fā)生器（圖5）和振動傳遞系統(tǒng)中的變幅桿（圖6），超聲波發(fā)生器是產(chǎn)生超聲振動的主要來源。超聲加工的主要特點對材料的適應(yīng)性強，不受材料本身導(dǎo)電性的限制，在對材料進(jìn)行加工過程中，材料所受到的宏觀作用力相對普通加工來說較小，并且加工產(chǎn)生的溫度較低，材料產(chǎn)生的殘余應(yīng)力較小。目前，超聲加工技術(shù)主要應(yīng)用在脆硬材料領(lǐng)域，例如，陶瓷、玻璃、寶石等[3]。

超聲加工如圖7所示，其是將超聲振動與傳統(tǒng)加工相結(jié)合的一門技術(shù)，主要包括：超聲振動光整加工技術(shù)、超聲振動磨削加工技術(shù)、超聲振動切削加工技術(shù)等。超聲光整加工技術(shù)主要包括超聲研磨、超聲拋光等。對于某些具有特殊性能的材料，如韌性較大或是脆硬性較大的材料，超聲加工都能取得很好的效果，應(yīng)用適當(dāng)?shù)某暭庸ぜ夹g(shù)使得這些材料的尺寸精度、表面粗糙度，以及表面耐磨性都取得了明顯的提高，尤其在汽車領(lǐng)域得到廣泛運用。超聲磨削加工技術(shù)是將高頻的振動添加到磨削上輪上，使砂輪在磨削工件時，既具備高速的旋轉(zhuǎn)，也具備高頻的振動特性進(jìn)行加工。超聲磨削技術(shù)的特點是加工效率較高、加工時間短，缺點是經(jīng)過超聲磨削加工后零件材料表面的變質(zhì)層深。目前超聲磨削技術(shù)主要在加工工程陶瓷時應(yīng)用較多，其他領(lǐng)域較少。在加工工程陶瓷時，超聲磨削最大的特點就是提高了材料的去除效率，減少了砂輪的損耗，縮短了砂輪的休整時間。超聲振動切削技術(shù)是將超聲振動特性添加到車削刀具或銑削工件上，目前這種加工技術(shù)通常只出現(xiàn)在實驗室中，并沒有在生產(chǎn)企業(yè)中普及。在國外，日本科學(xué)家將低頻率的振動添加到了切削加工中進(jìn)行實驗，與普通切削加工相比，實驗結(jié)果表明超聲切削加工相比普通切削加工對刀具的磨損更小。

4 結(jié)語

隨著社會生產(chǎn)技術(shù)水平的提高，特種加工技術(shù)也越來越重要，并且發(fā)展越來越成熟，特種加工技術(shù)對整個國民制造技術(shù)水平的提高都起著至關(guān)重要的作用。對于很多傳統(tǒng)加工技術(shù)無法加工的材料，特種加工技術(shù)都取得了很好的效果。本文主要針對激光加工技術(shù)和超聲加工技術(shù)進(jìn)行了研究分析，其各自有相應(yīng)的特點，當(dāng)然其也并不能滿足人們所有的需求，激光加工受到激光器功率的限制，而超聲加工的應(yīng)用領(lǐng)域相對較窄，所以這兩種特種加工技術(shù)都需要進(jìn)一步的研究和發(fā)展。

【參考文獻(xiàn)】

【1】趙萬生.特種加工技術(shù)[M].北京：高等教育出版社，2003.

【2】唐霞輝.激光加工技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].金屬加工，2015（04）：16-19.

【3】曹鳳國.超聲加工[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2014.