先进制造技术综述47486.docx

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1、先进制造技术综述学院：机械工程程学院专业：机械制造造及其自动化化先进制造技术术试题在课程学习和检检索文献资料料的基础上,撰写一份先先进制造技术术综述论文,包括以下具具体内容：1. 绿色制造的关键键技术。2. 超高速切削和超超高速磨削技技术，包括：超高速切削削和超高速磨磨削的机理、关关键技术和应应用范围。 3. 超精密加工技术术，包括：超超精密车削、超超精密砂轮磨磨削、超精密密砂带磨削、电电泳磨削的加加工原理、技技术特点和应应用范围。4. 特种加工，包括括：（1）电火花成成形加工、电电火花线切割割加工、电火火花磨削加工工、电火花表表面强化等加加工技术的加加工原理与特特点、应用范范围。（2）激光加

2、工工、电子束加加工、离子束束加工、水喷喷射加工等加加工技术的加加工原理、技技术特点和应应用范围。5. 先进生产产管理的技术术，包括：敏敏捷制造、精精益生产、智智能制造等先先进制造模式式的定义、内内涵、特点和和关键技术等等。6.你自己对先先进制造技术术发展与创新新历程的理解解和观点。答题要求：1. 论文包括题目、摘摘要、关键词词、正文、结结语、参考文文献等部分。2. 论文正文字数不不少于30000字，参考考文献不少于于30篇。3. 综述时应尽可能能提供加工实实例及其示图图。4. 要按参考或引用用的顺序列出出文献资料的的出处，并在在引用处标注注。5. 本试题页符在答答卷上一并交交回，提交试试卷时，

3、同时时提交电子文文档。6. 参照西安科技技大学学报排排版格式。试试卷用A4纸纸，一级标题题用黑体四号号字，二级标标题用仿宋体体小四号字，行行间距为1.5倍。7. 卷面不得雷同，否否则不记成绩绩。- 44 -先进制造技术综综述摘 要：本文通通过大量列举举典型的先进进制造工艺和和先进的管理理系统来介绍绍先进制造技技术的发展现现状及特点，其中包括典型的先先进制造工艺艺有：绿色制造造技术、超高高速加工技术术、超精密加加工技术以及及特种加工技技术；典型的先进进管理系统有有：敏捷制造造、精益制造造以及智能制制造等先进制制造技术。文文中分析了以以上各种先进进技术的加工工原理、技术术特点、关键键技术以及该该技

4、术的应用用范围。最后后，阐述了本人对对先进制造技技术发展与创创新历程的理理解和观点。关键词：先进制制造；绿色制制造；超高速速加工；超精精密加工；先先进生产管理理系统0 引 言先进制造技术AAMT(addvanceed manuffacturring technnologyy)是制造业业不断吸收机机械、电子、信信息(计算机机与通信、控控制理论、人人工智能等)、能源及现现代系统管理理等方面的成成果，并将其其综合应用于于产品设计、制制造、检测、管管理、销售、使使用、服务乃乃至回收的全全过程，以实实现优质、高高效、低耗、清清洁和灵活生生产，提高对对动态多变的的产品市场的的适应能力和和竞争能力的的制造技

5、术的的总称。它集集成了现代科学技技术和工业创创新的成果，充充分利用了信信息技术，使使制造技术提提高到新的高高度。先进制制造技术是发发展国民经济济的重要基础础技术之一，对对我国的制造造业发展有着着举足轻重的的作用1。先进制造技术是是传统的制造造技术与现代代高新技术结结合而产生的的完整的技术术群，是指在在当今技术条条件下能显著著提高企业的的设计、加工工、检测、物物料储运、营营销和生产管管理等方面能能力的设备、计计算机软硬件件和管理方法法。是一种具具有明确范畴畴的产生于220世纪900年代，面向向21世纪的的新的技术体体系。如图11所示，主要要包括计算机机网络、柔性性制造系统、柔柔性制造单元元、机器

6、人、加加工中心、数数控机床、激激光加工、自自动检测设备备、自动化仓仓库等硬件设设施以及物料料需求计划、制制造资源计划划、准时制生生产计划、计计算机辅助设设计、计算机机辅助制造、专专家系统和管管理信息系统统等软件工具具。图l 先进制造造技术的技术术体系Fig.l Techniical ssystemm of aadvancced maanufaccturinng tecchnoloogy随着科技进步特特别是计算机机技术的发展展，世界范围围内对制造业业进行了重新新的认识和定定位，先进制制造技术为制制造业注入新新的活力，使使制造业又重重新生机勃勃勃。制造业绝绝不是“夕阳产业”和“夕阳技术”，先进制造

7、造技术是高技技术的载体，没没有哪个工业业发达国家不不予以高度关关注，先进制制造技术已经经成为全球制制造业争夺的的市场焦点。先先进制造技术术为制造业注注入新鲜血液液，是发展制制造业的基础础，它是传统统制造业不断断地吸收机械械、信息、电电子、材料、能能源和现代管管理等方面的的最新技术成成果，并将其其综合应用于于产品开发与与设计、制造造、检测、管管理和售后服服务的制造全全过程，实现现优质、高效效、低耗、清清洁和敏捷制制造，并取得得理想经济效效果。从本质上看：信息技术+传统制造技技术的发展+自动化技术术+现代管理理技术就是先先进制造技术术。高生产率和高质质量是先进制制造技术的22大追求目标标。因此，先

8、先进制造技术术主要向自动动化、柔性化化、集成化和和智能化、高高精密方向发发展，向非传传统加工技术术方向发展。采采用新型生产产模式，使企企业适应多变变的市场需求求2。 先进制制造技术的发发展趋势：1）数字化化是发展的核核心；2) 精密密化是发展的的关键；3) 极品品化是发展的的焦点；4) 自动动化是发展的的条件；5) 集成成化是发展的的方法；6) 网络络化是发展的的道路；7) 智能能化是发展的的前景；8) 绿色色化是发展的的方向。1 绿色制造技技术绿色制造又称为为面向环境制制造(MFEE)、环境意意识制造(EECM)等，其其基本观点是是协调解决环环境和资源两两大社会问题题，且的是充充分利用资源源

9、，减少废弃弃物的产生，减减少机械制造造业对环境的的负面影响3。1.1绿色制造造的概念绿色制造是一个个综合考虑环环境影响和资资源效率的现现代制造模式式，其目标是是使得产品从从设计、制造造、包装、运运输、使用到到报废处理的的整个产品生生命周期中，对对环境的负面面影响最小，资资源效率最高高，并使企业业经济效益和和社会效益协协调优化。而而真正促使绿绿色制造走向向市场，却是是多种因素共共同作用的结结果，如图22所示，从当前社会会积极实行可可持续发展战战略的氛围来来看，绿色制制造实质上是是人类社会可可持续发展战战略在现代制制造业中的体体现4。图2 实施绿色色制造的原动动力Fig.2 Impetuus fo

10、rr the impleementaation of grreen mmanufaacturiing传统意义上的制制造是产品的的制造过程，主主要表现为机机械加工过程程，即通常称称为“小制造”。绿色制造造是一种现代代制造模式，涉涉及制造工业业中的产品设设计、物料选选择，生产计计划、生产过过程、质量保保证、经营管管理、市场销销售和报废处处理等一系列列相关活动，因因此绿色制造造是“大制造”的概念。1.2绿色制造造的关键技术术绿色制造从“大大制造”的概念来讲讲，包含生命命周期的全过过程：产品设设计、工艺规规划、材料选选择、生产制制造、包装运运输、使用和和报废处理等等阶段。在每每个阶段都要要考虑绿色制制

11、造，于是就就产生相应的的绿色制造技技术。1）绿色设计 其目的是克克服传统设计计的不足，是是所设计的产产品具有绿色色产品的特征征。绿色设计计可以通过生生命周期设计计、并行设计计、模块化设设计等方法来来实现。绿色色设计将综合合考虑环境效效益和生态环环境指标与产产品功能、性性能、质量及及成本要求进进行设计；在在产品构思阶阶段考虑降低低能耗、资源源重复利用、生生态环境保护护和使用绿色色能源；保证证产品的制造造和使用过程程中可拆卸、易易回收。废弃弃物产生最少少；综合考虑虑顾客和环境境的需要，满满足可持续发发展的要求。2）绿色工艺规规划和清洁生生产技术 绿色制造工工艺规划是通通过对工艺路路线、工艺方方法、

12、工艺装装备、工艺参参数、工艺方方案等进行优优化决策和规规划，从而改改善工艺过程程及其各环节节的环境友好好性，使得产产品制造过程程经济效益和和社会效益协协调优化规划划方法。采用用合理工艺，简简化产品加工工流程，减少少加工工序，谋谋求生产过程程的废料最少少化，避免不不安全因素，减减少产品生产产过程中的污污染物排放如减少切削削液的使用或或使用绿色切切削液等。3）绿色材料选选择 绿色产品首首先要求构成成产品的材料料具有绿色特特性，即在产产品的整个生生命周期内，这这类材料应有有利于降低能能耗，环境负负面影响最小小。材料选择择可从减少所所用材料种类类、选用可回回收或再生材材料、选用无无毒无害材料料以及选用

13、新新型生态环境境材料等方面面来考虑。4)绿色包装技技术 绿色包装是是指能够循环环复用、再生生利用或降解解腐化，且在在产品的整个个生命周期中中对人体及环环境不造成公公害的适度包包装。必须尽尽可能简化产产品包装，避避免过度包装装，使包装可可以多次重复复使用或便于于回收，且不不会产生二次次污染。5)绿色回收处处理技术 传统的制造造过程是一个个开环系统，产产品报废后直直接遗弃，造造成资源浪费费和环境污染染。绿色制造造一个闭环系系统，产品达达到使用寿命命后。将要分分类进行材料料回收利用，便便于再制造。图3 绿色制制造过程的闭闭环特性Fig.3 Closeed-looop chaaracteeristii

14、c greeen maanufaccturinng proocess2 超高速加工工技术2.1超高速切切削加工1978年，CCIRP(国国际生产工程程协会)提出出以线速度为为500-7000mm/min的的切削为高速速切削；ISSO19400标准规定，主主轴转速高于于8000rrev/miin为高速切切削；德国DDarmsttadt工业业大学提出以以高于5-10倍普通通切削速度的的切削定义为为高速切削；主轴轴承孔孔直径与主轴轴最大转速乘乘积达(5-2000)105mmmrev/mmin的切削削定义为高速速切削。超高速切削机理理和特点：超高速切削削的概念可用用图表示。萨萨洛蒙指出：在常规切削削速

15、度范围内内(图4中A区)，切切削温度随切切削速度的增增大而升高。但但是，当切削削速度增大到到某一数值VVc之后，切切削速度再增增加，切削温温度反而降低低。图中B区区在美国被称称为“死谷”(Deadd vallley)。如如果能越过这这个“死谷”而在超高速速区(图中CC区)进行加加工，则有可可能用现有刀刀具进行超高高速切削。图4 超高速切切削概念示意意图Fig.4 Ultra-high-speedd cuttting cconceppt schhematiic高速加工技术的的特点和优势势5：1）切削力力小，切削温温度低；2）工件热热变形减少；3）加工效效率高；4）加工精精度高、加工工质量好；5）

16、加工过过程稳定；6）加工成成本降低；7）可实现现绿色制造。 超高速加工的关关键技术66：高速切削是是一项复杂的的系统工程。高高速切削不只只是切削速度度的提高，它它的发展涉及及到机床、刀刀具、工艺和和材料等诸多多领域的技术术配合和技术术创新。1）超高速主轴轴系统 超高速主轴轴系统是超高高速切削技术术最重要的关关键技术之一一。超高速主主轴由于转速速极高，主轴轴零件在离心心力的作用下下产生振动和和变形，超高高速运转摩擦擦热和大功率率内装电机产产生的热会引引起热变形和和高温，所以以必须严格控控制，为此对对超高速主轴轴提出以下性性能要求：(1)结构紧紧凑、重量轻轻、惯性小、可可避免振动和和噪声，具有有良

17、好的起、停停性能；(22)足够的刚刚性和高的回回转精度；(3)良好的的热稳定性；(4)大功功率；(5)先进的润滑滑和冷却系统统；(6)可可靠的主轴监监测系统。图5 陶瓷轴轴承高速主轴轴结构Fig.5 Cerammic beearinggs forr highh-speeed spiindle 2）快快速进给系统统 超高速切削削时，为了保保持刀具每齿齿进给量基本本不变，随着着主轴转速的的提高，进给给速度也必须须大幅度提高高。为了适应应进给高速化化的要求，在在超高速加工工机床上主要要采取了以下下措施；(11)采用新型型直线滚动导导轨；(2)采用更先进进、更高速的的直线电机；(3)高速进给机构构采用

18、小螺距距大尺寸高质质量滚珠丝杠杠，或粗螺距距多头滚珠丝丝杠；（4）高速进给伺服系统；（5）高速进给机构采用碳纤维增强复合材料，使工作台重量减轻但不降低其刚度。3）高速CNCC控制系统 数控超高速速切削加工要要求CNC控控制系统具有有快速处理数数据能力和高高的功能化要要求特性，以以保证在超高高速切削时，特特别是在5轴轴坐标联动加加工复杂曲面面时仍具有良良好的加工性性能。为了确确保超高速下下的插补精度度，要有前馈馈和大数目超超前程序段预预处理功能，此此外还可以采采用NURBBS插补、回回冲加速、平平滑插补、钟钟形加减速等等轮廓控制技技术。4）超高速切削削刀具技术（1）超高速切切削刀具材料料和刀具结

19、构构。高速回转转刀具由于高高速引起离心心力作用，会会造成刀体和和刀片夹紧结结构破坏以及及刀片破裂或或甩掉，所以以刀体和夹紧紧结构必须有有高的强度与与断裂韧性和和刚性，保证证安全可靠。刀刀体重量尽量量轻以减少离离心力。在高高速切削的情情况下，刀具具与夹具平衡衡性能的优劣劣，不仅影响响到加工精度度和刀具寿命命，而且也会会影响到机床床的使用寿命命，因此高速速回转刀具必必须进行运动动平衡试验，以以满足平衡品品质的要求。表1 刀具材料料及特性Table.11 Tool mmateriials aand feeaturees刀具材料优点缺点典型应用陶瓷（氧化硅、晶晶须增强、氧氧化铝、氮化化硅、Siaalo

20、n）耐磨性好、抗（热热）冲击性能能好、化学稳稳定性好、抗抗粘结性好、干干式切削韧性差，脆性大大，容易产生生崩刃；和铝铝的高温亲和和力大淬火铸铁、硬钢钢、镍基高温温合金、不锈锈钢CBN硬度高、热稳定定性好、摩擦擦系数小、热热导率高、易易产生积屑瘤瘤强度和韧性差，抗抗弯强度低，易易崩刃，一般般只用于高硬硬材料的精加加工淬硬钢、高温合合金、工具钢钢、高速钢金刚石硬度极高、摩擦擦系数很小，热热导率高、耐耐磨性极好、锋锋利性极高强度和韧性差，抗抗弯强度低，易易崩刃，价格格昂贵，不宜宜切削含铁和和钛的材料单晶铝、单晶硅硅、单晶锗、铝铝合金、黄铜铜、镁合金的的精密/超精精密切削涂层表面硬度高、耐耐磨性好、抗

21、抗冲击性能好好耐热性和耐磨性性较差，不宜宜切削高硬度度的材料高硬铝合金、钛钛合金（2）超高速切切削刀柄系统统。超高速切切削加工时，采采用常用的77：24锥度度的单面夹紧紧刀柄系统出出现了许多问问题，主要表表现为：刚性性不足：ATTC(自动换换刀)的重复复精度不稳定定：受离心力力作用的影响响较大；刀柄柄锥度大，不不利于快速换换刀及机床的的小型化。针针对这些问题题，为提高刀刀具与机床主主轴的连接刚刚性和装夹精精度，适应超超高速切削加加工技术发展展的需要，相相继开发了刀刀柄与主轴内内孔锥面和端端面同时贴紧紧的两面定位位的刀柄。两两面定位刀柄柄主要有两类类：一类是对对现有的7：24锥度刀刀柄进行的改改

22、进性设计，如如BIGPLUS、WWCU、ABBSC等系统统；另一类是是采用新思路路设计的l：10中空短短锥刀柄系统统，有德国开开发的HSKK、美国开发发的KM及日日本开发的NNC5等几种种形式。5）超高速切削削加工的安全全防护与实时时监控系统。从总体上讲讲，超高速切切削加工的安安全保障包括括以下几方面面：（1)机床操操作者及机床床周围现场人人员的安全保保障：（2）避免机机床、刀具、工工件有关设施施的损伤；（3)识别和和避免可能引引起重大事故故的工况。在在机床结构方方面，机床设设有保护墙和和门窗。刀片片，特别是由由抗弯强度低低的材料制成成的机夹刀片片，除结构上上防止由离心心力作用下产产生飞离倾向

23、向的保证外，还还要做极限转转速的测定。刀刀具夹紧、工工件夹紧必须须绝对安全可可靠，故工况况监测系统的的可靠性就变变得非常重要要。机床及切切削过程的监监测包括：切切削力监测以以控制刀具磨磨损，机床功功率监测可间间接获得刀具具磨损信息；主轴转速监监测以判别切切削参数与进进给系统间关关系：刀具破破损监测；主主轴轴承状况况监测；电器器控制系统过过程稳定性监监测等。超高速切削加工工的应用范围围：高速切削的的应用领域：汽车工业（发发动机, 齿齿轮箱）；航航空航天工业业（整体结构构件、框体、薄薄壁件）；模模具工具制造造（钢及铸件件的半精/精精加工）；难难加工材料（陶陶瓷、复合材材料、钛合金金、镍基高温温合金

24、、不锈锈钢）；超精精密微细切削削加工（精密密零件，群孔孔）2.2超高速磨磨削技术超高速磨削机理理7：超高速磨削削机理最早可可追溯到德国国切削物理学学家萨洛蒙于于1931年年提出的著名名的超高速切切削理论。萨洛蒙认为为，与普通切削削速度范围内内切削温度随随切削速度的的增大而升高高不同，当切削速度度增大至与工工件材料的种种类有关的某某一速度V后随着切削削速度的增大大切削温度反反而降低。他的思想给给了后人非常常重要的启示示，即如果能在在大于V的超高速范范围内进行切切削，则有可能采采用现有刀具具进行超高速速切削，大幅度地提提高机床的生生产效率。在高磨除率率条件下，随着Vs 增大，磨削力在Vs=100m

25、m/s 前后后的某个区间间出现陡降约约降低(约降降低50%) ，这种趋势随随着磨除率的的提高而愈加加明显，且当砂轮达达到超高速磨磨削状态后，工件表面温温度出现回落落。超高速磨削时由由于磨削速度度很高，单个磨屑的的形成时间极极短。在极短的时时间内完成的的磨屑的高应应变率（可近似认为为等于磨削速速度）形成过程与与普通磨削有有很大的差别别，表现为工件件表面的弹性性变形层变浅浅，磨削沟痕两两侧因塑性流流动而形成的的隆起高度变变小，磨屑形成过过程中的耕犁犁和滑擦距离离变小，工件表面层层硬化及残余余应力倾向减减小。此外，超高速磨削削时磨粒在磨磨削区上的移移动速度和工工件的进给速速度均大大加加快，加上应变率

26、率响应的温度度滞后的影响响，导致磨削表表面磨削温度度降低，因而能越过过容易发生磨磨削烧伤的区区域。图6 磨削速度度与磨削温度度的关系88Fig.6 Grindding sspeed and ggrindiing teemperaature relattions超高速磨削加工工的关键技术术9：图7列出了超高高速磨削技术术所需的各项项相关技术，其其中高速轴承承和高速砂轮轮的设计与制制造是影响超超高速磨削技技术应用的最最重要因素。图7 高速磨削削技术构架图图Fig.7 High-speedd grinnding technnologyy skelleton chartt1）高速主轴。须须配有连续自自

27、动动平衡装装置。图8 高速主主轴动平衡系系统Fig.8 Dynammic baalancee of hhigh-sspeed spinddle syystem1-信号传送单单元 2-紧固法兰盘盘 3-内内装电子驱动动平衡块 4-磨床主主轴2）高速速磨床结构。具有高动态态精度、高阻阻尼、高抗振振性和热稳定定性。图9 直线电机机驱动高速平平面磨床Fig.9 Lineaar mottor-drriven high-speedd surfface ggrindeer该高速平面磨床床磨削速度达达125m/s，工作台台往复运动达达1000 st/miin，是普通通磨床的100倍。3）高速磨削砂砂轮。砂轮基

28、基体：必须考考虑高速离心心力作用；砂砂轮磨粒-立方氮化硼硼和金刚石。图10 高速砂砂轮典型结构构Fig.10 High-speedd grinnding wheell typiical sstructture4）冷却润滑液液。V液大于等于VV砂，润滑效果果好；V液小于V砂，清洗效果果好。图11 冷却润润滑液出口流流速的影响Fig.11 Effeects oof cooolant exit flow veloccitya) V液大于于V砂 b) V液液略大于V砂 cc) V液 =V砂其加工特点：11）生产效率率高；2）砂砂轮使用寿命命长；3）磨磨削表面粗糙糙度值低；44）磨削力和和工件受力变变形

29、小，工件件加工精度高高；5）磨削削温度低；66）充分利用用和发挥了超超硬磨料的高高硬度和高耐耐磨性的优异异性能；7）具具有巨大的经经济效益和社社会效益，并并具有广阔的的绿色特性10。3 超精密加工工技术超精密加工技术术主要包括:超精密加工工的机理，超超精密加工的的设备制造技技术，超精密密加工工具及及刃磨技术，超超精密测量技技术和误差补补偿技术，超超精密加工工工作环境等11。3.1超精密车车削加工超精密切削是特特指采用金刚刚石等超硬材材料作为刀具具的切削加工工技术，其加加工表面粗糙糙度 Ra可达到几十十纳米，包括括超精密车削削、镗削、铣铣削及复合切切削(超声波波振动车削加加工技术等)。超精密车削

30、加工工机理：主要用高精精度机床和单单晶金刚石刀刀具，采用微微量切削可以以获得光滑而而加工变质层层较少的表面面。切削速度度很高，但切切深很小。最最小切削厚度度取决于金刚刚石刀具的切切削刃钝圆半半径，切削刃刃钝圆半径越越小，则最小小切削厚度越越小。因此，具具有纳米级刃刃口锋利度的的超精密切削削刀具的设计计与制造是实实现超精密切切削的关键技技术之一。超精密车削加工工的技术特点点：1）切削在在晶粒内进行行；2）切削削力原子结结合力（剪切切应力达 113000 N/ mmm2）； 3）刀尖尖处温度极高高，应力极大大，普通刀具具难以承受 ； 4） 高速切削（与与传统精密切切削相反），工工件变形小，表表层高

31、温不会会波及工件内内层，可获得得高精度和好好表面质量。超精密车削加工工的应用范围围：1）用于铜铜、铝及其合合金精密切削削（切铁金属属，由于亲合合作用， 产生“碳化磨损”，影响刀具具寿命和加工工质量）； 2）加工各各种红外光学学材料如锗、硅硅、ZnS和ZnSe等；3）加工有有机玻璃和各各种塑料。典型产品：光学学反射镜、射射电望远镜主主镜面、大型型投影电视 屏幕、照相机塑料镜片片、树脂隐形形眼镜镜片等等。3.2超精密砂砂轮磨削加工工技术超精密磨削采用用较小修整导导程和吃刀量量修整砂轮，靠靠超微细磨粒粒等高微刃磨磨削作用进行行磨削。砂轮轮材料一般是是金刚石、立立方氮化硼(CBN)、陶陶瓷等。可加加工

32、各种高硬硬度、高脆性性金属及非金金属材料（铁铁金属用CBBN）；耐磨磨性好，耐用用度高，磨削削能力强，磨磨削效率高；磨削力小，磨磨削温度低，加加工表面好。其其主要技术有有磨削机理、多多颗粒磨削机机制、砂轮在在线修锐、砂砂轮类型和结结构等12。3.3超精密砂砂带磨削加工工技术砂带在一定工作作压力下与工工件接触并作作相对运动，进进行磨削或抛抛光。砂带基基材料为聚碳碳酸脂薄膜，其其上植有细微微砂粒。有开开式（图122）和闭式两两种形式，可可磨削平面、内内外圆表面、曲曲面等13。图12 砂带带磨削示意图图Fig.12 Belt ggrindiing scchemattic drrawingg图13 静

33、电植植砂砂带结构构Fig.13 Electtrostaatic ssand-pplantiing beelt sttructuure砂带磨削特点：1）砂带与工件件柔性接触，磨磨粒载荷小，且且均匀，工件件受力、热作作用小，加工工质量好（ Ra 值可可达 0.002m）； 2）静电植砂，磨磨粒有方向性性，尖端向上上（图13），摩擦擦生热小，磨磨屑不易堵塞塞砂轮，磨削削性能好；3）强力砂带磨磨削，磨削比比（切除工件件重量与砂轮轮磨耗重量之之比）高，有有“高效磨削”之称；4）制作简单，价价格低廉，使使用方便；5）可用于内外外表面及成形形表面加工。超精密砂带磨削削发展非常快快，已不限于于抛光而发展展为一

34、种高效效加工方法。其其磨削面积大大，磨削效率率高，通用性性强，可对复复杂型面进行行磨削。砂带带磨削的加工工效率比普通通磨削高510 倍。对对钢材的切除除率已达7000mm3/mm.ss。采用的砂砂带宽度可达达5m ，切切深可达5mmm。工业发发达国家砂带带磨削已占总总磨削量的一一半左右。3.4电泳磨削削的加工技术术电泳磨削的加工工机理：利用用超细磨粒的的上述电泳特特性，在加工过程程中使磨粒在在电场力作用用下向磨具表表面运动，并在磨具表表面沉积形成成一超细磨粒粒吸附层，利用磨粒吸吸附层对工件件进行磨削加加工。在切削削力的作用下下部分磨粒将将不断脱落，同时新的磨磨粒又不断补补充(见图114)。由于

35、于磨粒层表面面凹陷处局部部电流大，新磨粒更容容易在凹陷处处沉积，从而使磨粒粒层表面趋于于均匀，保持良好的的等高性。同同时，磨具每旋转转一周，磨粒层表面面都有大量新新磨粒补充，使微刃始终终保持锋利尖尖锐。通过对对电场强度、液液体及磨粒特特性等影响因因素加以控制制，就可使磨粒粒层在加工过过程中呈现两两种不同的状状态：一种是在加加工过程中使使磨粒的脱落落量与吸附量量保持动态平平衡，这样就就可以稳定吸吸附层的厚度度，得到一个个表面不断自自我修整而尺尺寸不变的超超细砂轮；另另一种状态是是在加工过程程中，使磨粒粒的吸附量超超过脱落量，那那么磨粒层厚厚度就会不断断增加，这样样就可以在机机床无切深进进给的条件

36、下下实现磨削深深度的不断增增加。我们称称之为自进给给电泳磨削14。图14电泳磨磨削原理Fig.14 Electtrophooresiss grinnding princciple电泳磨削加工特特点：磨粒层层表面凹陷处处局部电流大大，新磨粒更更容易在凹陷陷处沉积，从从而使磨粒层层表面趋于均均匀，保持良良好的等高性性；同时，磨磨具每旋转一一周，磨粒层层表面都有大大量新磨粒补补充，使微刃刃始终保持锋锋利尖锐。电泳磨削加工范范围：在电泳泳磨削技术中中，磨粒吸附附层可以作为为磨具用于脆脆性材料的精精密磨削工艺艺；自进给电电泳磨削实现现微米级甚至至亚微米级深深度进给，而而不依赖于机机床本身的进进给精度15

37、。4 特种加工技技术4.1电火花加加工技术工作原理：利用用工具电极与与工件电极之之间脉冲性火火花放电，产产生瞬时高温温，工件材料料被熔化和气气化。同时，该该处绝缘液体体也被局部加加热，急速气气化，体积发发生膨胀，随随之产生很高高的压力。在在这种高压作作用下，已经经熔化、气化化的材料就从从工件的表面面迅速被除去去16（图15）。 图15 电火花花加工原理图图Fig.15 Electtric sspark machiining schemmatic diagrram4个阶段： 11）介质电离离、击穿，形形成放电通道道；2）火花花放电产生熔熔化、气化、热热膨胀；3）抛抛出蚀除物；4）间隙介介质消电离

38、（恢恢复绝缘状态态）。图16 电火花花加工机床原原理图Fig.16 Spark pprocesssing machiine scchemattic4.1.1电火火花成形加工工技术电火花成形加工工机理：电火火花成形加工工是通过工具具电极的形状状和尺寸相对对于工件做进进给运动，将工具电极极的形状和尺尺寸复制在工工件上，从而加工出出所需的零件件，它包括：1）电火花型型腔加工。电电火花型腔加加工包括三维维型腔和型面面加工以及电电火花雕刻，主要用于加加工各类热锻锻模、压铸模模、挤压模、塑塑料模和胶木木模的型腔，以及各类叶叶轮、叶片的的曲面等；22）电火花穿穿孔加工。电电火花穿孔加加工主要用于于型孔(圆孔

39、孔、方孔、多多边形孔、异异型孔)、曲曲线孔、(弯弯孔、螺旋孔孔)、小孔和和微孔的加工工17。图17 电火火花成形加工工原理图Fig.17 Sark foormingg proccessinng diaagram1一工件 2一一工作液泵 3一过滤器器 4一自动进进给调节装置置 5一工具 6一工作液液7一脉冲电源工具5和工件11分别与右端端的脉冲电源源7的两极性性输出端相连连接；随后通通过自动进给给调节装置44(此处为丝丝杆螺母机构构和电动机)的调节使工工具与工件之之间经常保持持一很小但又又可控的放电电间隙，若将将脉冲电压的的正负极分别别加在工具和和工件上，满满足某一处间间隙最小或某某一处绝缘强强

40、度最低的条条件时，其区区域将产生火火花放电现象象，并击穿介介质。即瞬间间放出的高温温迫使工件和和工具表面在在一定程度上上被蚀除掉一一小部分金属属，最后形成成凹坑；脉冲冲电源7放电电结束后，经经过脉冲间隔隔的休整期，工工作液又恢复复绝缘；随着着自动进给调调节装置4的的进给，脉冲冲电源7又开开始第二次在在工件和工具具之间放电，当当满足某一处处间隙最小或或绝缘强度最最低的条件时时，又开始重重复前面的电电腐蚀现象，形形成又一个新新的凹坑。放放电、腐蚀、休休整、进给，如如此连续不断断的重复过程程，工具的形形状自然而然然就复制在工工件上，加工工出所需要的的零件。即，工工件的成形是是由于电腐蚀蚀现象一点点点

41、蚀除而成的的，其表面都都是由小凹坑坑组成。其加工的特点如如下：1）“以柔克刚刚”。加工时候候，工具电极极与工件材料料不接触，两两者之间基本本没有宏观机机械作用力参参与，因此能能用“软”的工具电极极加工“硬”的工件；2）“精密细微微。由于脉脉冲放电的能能量密度可达达到精确控制制，再者两极极之间又没有有宏观机械作作用力，因此此可实现精密密细微的加工工；3）“仿形逼真真。 直接接利用电能加加工，便于实实现加工过程程的自动化、智智能化，以及及现代计算机机技术的应用用使工件的仿仿形加工更加加逼真，直接接减少了机械械加工工序。应用：电火花打打孔常用于加加工冷冲模、拉拉丝模、喷嘴嘴、喷丝孔等等；型腔加工包包

42、括锻模、压压铸模、挤压压模、塑料模模等型腔加工工，以及叶轮轮、叶片等曲曲面加工。4.1.2电火火花线切割加加工技术电火花线切割加加工原理：利用不断移移动的线状电电极(钼丝、钨钨丝、铜丝等等)，与工件件之间形成脉脉冲性放电现现象来去除金金属多余材料料，满足加工工要求。图18 电火花花线切割加工工原理图Fig.18 Wedm proceessingg prinnciplee diaggram1一工作液箱 2一储丝筒筒 3一电极丝丝 4一供液管管 5一导电块块 6一导向向轮 7一工件8一夹具 9一一坐标工作台台 l0一脉冲电源源与控制器电火花线切割原原理是不分高高低速的，其其实质与电火火花成形加工工

43、原理相同，无无非就是将块块状电极换成成线状。图118为高速走走丝电火花线线切割原理示示意图。首先先，根据加工工要求选择脉脉冲电源100的极性与电电极丝3(钼钼丝或铜丝)相连接，工工件7接相反反极性；其次次，电极丝33在储丝筒22的带动下，做做正反交替移移动；最后，坐坐标工作台99带动工件77按预定设计计的程序在两两个坐标方向向上各自根据据火花间隙状状态做伺服进进给，当电极极丝3与工件件7满足了放放电条件时，便便产生火花放放电开始去除除金属，这时时从工作液箱箱1泵出乳化化液经供液管管4喷向放电电区域，达到到冷却和冲散散电蚀杂物的的目的。这个个反复的过程程便合成各种种曲线轨迹，把把工件按加工工要求

44、切割成成形18。其加工的特点如如下：1）不必制造专专门的成形工工具电极，很很大程度的降降低了工具电电极的设计和和制造费用，以以及缩短了生生产准备时间间；2）由于选择直直径较小的细细丝作为电极极工具，故脉脉冲宽度、平平均电流等参参数数值不能能取太大，加加工工艺参数数的选择范围围较小，属于于中、精电火火花加工，工工件一般接电电源正极；3）由于电极丝丝相对比较细细，可以加工工常规方法无无法加工或加加工比较困难难的微细异形形孔、窄缝以以及复杂形状状的工件；4）由于采用较较长的移动电电极丝进行加加工，致使单单位长度电极极丝的损耗有有所减少，从从而对加工精精度的影响也也相对减小，特特别在低速走走丝线电火花

45、花切割加工时时，电极丝通通常一次性使使用，致使电电极丝损耗对对加工精度的的影响更小；5)工作液一般般选用乳化液液或水基，不不会引燃起火火，很容易实实现安全无人人运转。应用范围：广泛泛用于加工各各种硬质合金金和淬硬钢的的冲模、样板板、各种形状状复杂的板类类零件、窄缝缝、栅网等。4.1.3电火火花磨削加工工技术电火花磨削加工工机理：电火火花磨削与一一般电火花加加工相似,只只是其工具电电极为旋转的的石墨磨轮,工件在伺服服控制的工作作台上,对磨磨轮作伺服进进给(图199)。工件是是通过浸泡在在介质液内的的负极磨轮与与正极工件之之间的火花放放电作用来进进行磨削的。图19 电火火花磨削原理理Fig.19

46、Electtric sspark grindding pprinciiple1一电火花电源源 2一导线 3一电刷滑滑环 4一石墨磨磨轮 5一工作槽槽 6一电解液液7一工作台移动动方向 8一工件 9一工作台台 10一工作作台自动伺服服传动电火花磨削加工工特点及应用用：电火花磨磨削主要用来来对硬质合金金、钢结硬质质合金和其它它高硬度或难难以磨削的金金属(如铜和和铝等)材料料做的工模具具进行精密成成形磨削。同同时,对于普普通砂轮磨削削容易产生热热变形的细而而长、薄而脆脆的精密金属属成形零件,采用电火花花磨削更具有有独特的优点点。它还可以以用来磨削平平面、内孔与与外圆19。4.1.4电火火花表面强化化

47、加工技术电火花表面强化化技术的基本本原理：储能电源通通过电极以11020000的频频率在电极与与工件之间产产生火花放电电,在10-510-6内电极极与工件接触触的部位即达达到80000250000的高温,使使该区域的局局部材料熔化化、气化或等等离子体化,将电极材料料高速过度并并扩散到工作作表面,形成成冶金结合型型牢固强化层层。电火花强强化工艺设备备主要由振动动器电源和振振动器等构成成。振动器电电源包括振动动电源和脉冲冲电源。工作作时,振动电电源给振动器器供电,振动动器夹持电极极作上下往复复或旋转运动动,而脉冲电电源给电极和和工件供电,使两者之间间产生电火花花放电200。原理示示意图如图220所示:图20电火花花表面强化工工作原理图Fig.20 Spark surfaace haardeniing opperatiion电火花表面强化化具有如下特特点：1）电火花强化化是在空气中中进行，不需要特殊殊、复杂的处处理装置和设设备,如真空空系统或特制制的容器等，因此加工设设备简单；2）热输入量小小，被强化工件件基体不产生生退火或热变变形，减少了原有有工件尺寸和和物性改变而而造成