现代特种加工技术的研究
时间：2020-08-22 04:03:58 来源：达达文档网 本文已影响 人 
李光廷 王国涛
【摘 要】随着当代社会工业技术的进步与发展，制造业技术取得了突飞猛进的提升。传统的加工技术如车削加工、铣削加工、磨削加工以及钳工等已经非常成熟，但是其也存在一定的缺陷。对于某些特殊的材料或特殊形状的零件进行加工时，传统的加工技术则稍显不足，这时就需要一些特种加工技术手段。目前，常用的特种加工技术包括激光加工技术、超声加工技术、数控电火花加工技术等。论文针对激光加工技术和超声加工技术进行研究与分析。
【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.
【關键词】特种加工;激光加工;超声加工
【Keywords】non-traditional machining; laser machining; ultrasonic machining
【中图分类号】TG66 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2020）06-0192-02
1 引言
随着第三次工业革命的完成，传统制造业技术取得飞速发展，尤其是2000年以后，工业技术为社会创造了巨大的社会财富，大大提高了人们的物质生活水平。随着人们生活质量的不断改善，目前大部分的传统制品已经无法满足人们的要求，人们对传统的工业制品以及生活用品的质量和实用性提出了更高的要求。企业为了生产出理想的产品还要控制好产品的成本，只依靠传统加工技术已经无法满足需求，而特种加工技术在某些材料的加工过程中起到了很好的效果，因此，特种加工技术迎来了蓬勃发展的机会，各种特种加工设备不断推陈出新[1]。现代特种加工技术种类很多，下文针对激光加工技术、超声加工技术进行研究与分析。
2 激光加工技术
激光加工技术的工作原理并不复杂，如图1所示，其主要是通过使用激光发射器产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产生的高温将工件材料加热融化，进而达到加工的目的。例如，打孔、切割、快速成型、焊接等[2]。激光加工技术与普通的车、铣、刨、钳等传统加工方法相比具有很多优点：①光点大小可调，能量密度集中，对周围的工件、材料影响小，零件变形小;②激光加工设备并不与工件产生实际接触，不会在工件材料内部产生机械应力;③激光加工技术成本低、经济性好。
激光加工技术是一门综合性技术，其应用领域也比较广泛，包括激光焊接、激光切割、激光打标、激光热处理、激光快速成型等。激光焊接如图2所示，主要应用在汽车钣金件、密封元器件、锂电池等领域。激光切割如图3所示，主要应用在2mm以下的薄壁金属板材加工，以及1mm以下的陶瓷以及特种合金材料加工等。激光打标使用范围基本不受限制，各种行业都可以灵活使用。激光打孔受到激光发射器功率的限制，目前激光发射器大部分已经达到1000W，激光打孔的主要应用领域包括航空航天、汽车、仪表等。激光热处理技术应用最广泛的是汽车领域，主要包括汽车发动机的活塞、曲轴、缸套等。激光快速成型技术主要是将激光加工与计算机技术相结合，主要应用在模具制造加工领域。
3 超声加工技术
超声加工技术原理如图4所示，其利用超声波发生器将微小的振动添加到传统的加工工具上对材料进行加工，使传统的加工方法添加了一种振动挤压的效果。超声加工设备主要由超声波发生器、振动传递系统、传统机床加工设备组成。超声加工中关键的设备就是超声波发生器（图5）和振动传递系统中的变幅杆（图6），超声波发生器是产生超声振动的主要来源。超声加工的主要特点对材料的适应性强，不受材料本身导电性的限制，在对材料进行加工过程中，材料所受到的宏观作用力相对普通加工来说较小，并且加工产生的温度较低，材料产生的残余应力较小。目前，超声加工技术主要应用在脆硬材料领域，例如，陶瓷、玻璃、宝石等[3]。
超声加工如图7所示，其是将超声振动与传统加工相结合的一门技术，主要包括：超声振动光整加工技术、超声振动磨削加工技术、超声振动切削加工技术等。超声光整加工技术主要包括超声研磨、超声抛光等。对于某些具有特殊性能的材料，如韧性较大或是脆硬性较大的材料，超声加工都能取得很好的效果，应用适当的超声加工技术使得这些材料的尺寸精度、表面粗糙度，以及表面耐磨性都取得了明显的提高，尤其在汽车领域得到广泛运用。超声磨削加工技术是将高频的振动添加到磨削上轮上，使砂轮在磨削工件时，既具备高速的旋转，也具备高频的振动特性进行加工。超声磨削技术的特点是加工效率较高、加工时间短，缺点是经过超声磨削加工后零件材料表面的变质层深。目前超声磨削技术主要在加工工程陶瓷时应用较多，其他领域较少。在加工工程陶瓷时，超声磨削最大的特点就是提高了材料的去除效率，减少了砂轮的损耗，缩短了砂轮的休整时间。超声振动切削技术是将超声振动特性添加到车削刀具或铣削工件上，目前这种加工技术通常只出现在实验室中，并没有在生产企业中普及。在国外，日本科学家将低频率的振动添加到了切削加工中进行实验，与普通切削加工相比，实验结果表明超声切削加工相比普通切削加工对刀具的磨损更小。
4 结语
随着社会生产技术水平的提高，特种加工技术也越来越重要，并且发展越来越成熟，特种加工技术对整个国民制造技术水平的提高都起着至关重要的作用。对于很多传统加工技术无法加工的材料，特种加工技术都取得了很好的效果。本文主要针对激光加工技术和超声加工技术进行了研究分析，其各自有相应的特点，当然其也并不能满足人们所有的需求，激光加工受到激光器功率的限制，而超声加工的应用领域相对较窄，所以这两种特种加工技术都需要进一步的研究和发展。
【参考文献】
【1】赵万生.特种加工技术[M].北京：高等教育出版社，2003.
【2】唐霞辉.激光加工技术的应用现状及发展趋势[J].金属加工，2015（04）：16-19.
【3】曹凤国.超声加工[M].北京：化学工业出版社，2014.
