現(xiàn)代機械加工新技術的課程體系研究

1、<p>　　現(xiàn)代機械加工新技術的課程體系研究</p><p>　　摘要：現(xiàn)代機械加工新技術課程包括四個部分，切削，非切削加工，復合加新技術，難加工材料的加工新技術，明確了各加工技術的核心概念，比如，非常溫度切削與分子運動密切相關，振動切削和超聲波切削利用了共振現(xiàn)象，超聲波加工的工作原理類似于爆炸沖擊波的作用等</p><p>　　關鍵詞：新技術，體系，加工</p>

2、<p><b>　　0 引言</b></p><p>　　先進的制造技術是保障綜合國力的決定性因素。發(fā)達國家的制造業(yè)均在國民經濟中居于重要地位?，F(xiàn)代機械制造學科已成為集機械、電子、信息、材料為一體的新型交叉學科。我國的制造業(yè)面臨著巨大的機遇和挑戰(zhàn)，只有掌握先進制造技術，才能加快國家經濟的持續(xù)增長、促進我國產業(yè)升級和產業(yè)鏈提升、增強產品的競爭能力、增強我國核心競爭力和自主創(chuàng)新能力、建

3、設創(chuàng)新型國家。因此，在大學里普遍開設制造先進技術的課程，課程名稱為《機械加工新發(fā)展》[1]、《現(xiàn)代加工新技術》、《機械加工新技術》或《現(xiàn)代加工技術訓練》[2]、《現(xiàn)代機械制造工藝及精密加工技術》等。從目前的研究現(xiàn)狀看，該課程主要有四部分內容：切削加工新技術、非切削加工新技術、復合加工新技術、難加工材料的切削加工新技術。精密加工分散在課程體系當中，應將其總結后作為附錄內容。根據(jù)課時不同，該課程應有所取舍。</p><p

4、><b>　　1 切削加工新技術</b></p><p>　　主要包括高速與超高速切削新技術、硬態(tài)切削新技術、干式切削新技術、振動切削新技術、非常溫切削新技術、磁化切削新技術、保護性切削新技術、射流加工新技術、磨削加工新技術等。</p><p>　　①高速超高速切削新技術。根據(jù)1931年4月德國物理學家薩洛蒙（Carl.J.Salomon）提出的“Salomon

5、曲線”，采用高轉速、快進給、小背吃刀量和小進給量來去除余量，完成零件加工。要求機床的主軸轉速高、功率和扭矩大，以及進給系統(tǒng)加速度高?？捎糜诩庸び猩饘?、鑄鐵、鋼、纖維強化復合材料、鑄鐵和鋁合金等。②硬態(tài)切削新技術。采用立方氮化硼CBN（Cubic Boron Nitride）、陶瓷和新型硬質合金及涂層硬質合金作為刀具材料，將淬硬鋼的車削作為最終加工工序。③干式切削新技術。不用切削液或用少量綠色環(huán)保的潤滑劑。要求刀具材料具有良好的耐熱性和

6、耐磨性，要求切屑與刀具之間的摩擦系數(shù)應盡可能小，要求刀具的槽型應保證排屑流暢、易于散熱，要求刀具應具有較高的強度和較強的抗沖擊韌性?？刹捎玫蜏乩滹L、高速、靜電冷卻和準干切削工藝等。已用于鑄鐵、鋁合金、鎂等的切削。④振動切削新技術。與超聲波切削一樣利用共振現(xiàn)象，給刀具或工件施以某種參數(shù)（頻率、幅值）的可控制量，使刀具與工件周期性地接觸與離開。⑤非常溫切削新技術。溫度反映了分子運動的劇烈程度。加熱高強度、高硬度和耐高溫的新材料可使其可以加工

7、。冷卻</p><p>　　2 非切削加工新技術</p><p>　　主要包括超聲波加工、電化學加工、電火花加工、電火花線切割加工、激光加工、高能粒子束加工、化學加工、快速成型加工等。</p><p>　?、俪暡庸ぁ＠秒姎庵C振獲得超聲振動，再利用機械共振通過變幅桿獲得足夠振幅的振動，對工件施加類似于爆炸沖擊波的作用，并通過磨料懸浮液強化該作用，從而使工件成型。

8、主要應用于型孔、型腔、切割、清洗、焊接、超聲波處理等。②電化學加工。利用金屬在電解液中陽極溶解的原理對工件進行成形加工，陽極溶解方式有電解加工和電化學拋光，陰極沉積方式有電鍍和電鑄。主要用于批量生產條件下難切削材料、復雜型面、型腔、異型孔、薄壁零件的加工，還可以用于去毛刺、刻印、磨削、表面光整加工等方面。③電火花加工。使工具和工件之間不斷產生脈沖性的火花放電，瞬時局部高溫把金屬蝕除下來，以達到對工件尺寸、形狀以及表面質量的要求。不受工件

9、材料的物理、力學性能限制。主要用于穿孔成形加工，如沖模、型腔模、小孔、異形小孔等。④電火花線切割加工。采用線狀電極（鉬絲、銅絲或鍍鋅銅絲）靠火花放電對工件進行切割，切割路線須充分考慮變形與受力的關系。⑤激光加工。把具有足夠能量的激光束聚焦后照射到所加工材料的適當部位，使其迅速升溫、氣化、熔化、金相組織變化，以及產生相當大的內應力，從而實現(xiàn)工件材料的去除、連接、改性或分離等。主要用于打孔、切割、焊</p><p>

10、　　主要包括超聲波加工與振動切削加工復合的超聲振動切削加工、電火花與切削加工復合的電熔爆加工、電化學磨削、電化學輔助在線削銳磨削、磁性磨料研磨加工、超聲電火花加工、電解復合加工、工序復合加工等。</p><p>　?、俪曊駝忧邢骷庸?。以超聲波加工裝置代替振動切削的激振裝置。給高速回轉的砂輪或工作臺附加超聲頻振動。②電熔爆加工。工件接電源正極，安裝在機床卡盤或頂尖上，刀盤接電源負極，采用電火花加工的原理去除材料，

11、可加工一切導電材料，尤其是高硬、高韌、特軟、特脆等材料。③電化學磨削。以金屬結合劑的磨輪、電化學沉積金剛石磨輪或導電磨輪作為陰極，工件作為陽極，使電化學液在兩者間隙流過，難以電化學反應的物質和工件表面的陽極膜由機械磨削作用刮除?；蛘卟捎贸尚褪ポ?，與工件完全處于非接觸狀態(tài)。可磨削高硬度零件。④電化學輔助在線削銳磨削。把工件陽極換成鑄鐵結合劑超硬砂輪，磨削時兩極間通弱電解液對砂輪進行在線電解修整，使結合劑被電解掉，磨粒露出砂輪表面，以保

12、證磨粒在磨削過程當中的鋒利狀態(tài)，可使超細超硬砂輪實現(xiàn)超精密磨削，也可使硬脆材料實現(xiàn)鏡面磨削。⑤磁性磨料研磨加工。通過磁場的磁極將磁性磨料吸壓在工件表面，形成磁刷，旋轉磁場或工件，使磁刷與工件發(fā)生相對運動，從而實現(xiàn)精磨?？蛇M行復雜形狀零件表面的光滑加工。⑥超聲電火花加工。在電火花加工的基礎上輔以超聲振動，從而提高加工速度、改善加工質量等。⑦電解復合加工。將機械</p><p>　　4 難加工材料的切削加工新技術&l

13、t;/p><p>　　主要內容包括高強度鋼與超高強度鋼、不銹鋼、高溫合金、鈦合金、工程陶瓷材料、復合材料與復合構件的切削加工等。</p><p>　?、俑邚姸蠕撆c超高強度鋼的切削加工。其刀具材料可選用：高性能高速鋼，如501、Co5Si、M42、V3N、B201等；粉末冶金高速鋼；涂層高速鋼；硬質合金；陶瓷，如Al2O3系；超硬刀具材料，如CBN。但是，不能選用金剛石刀具。②不銹鋼的切削加工。

14、刀具易產生黏結磨損。含Ti的不銹鋼應選K類硬質合金刀具，其他類可選用M類硬質合金刀具，馬氏體不銹鋼2Cr13熱處理后選用P類刀具效果較好。亞微細晶粒硬質合金刀具已投入使用。③高溫合金的切削加工。加工硬化傾向大。鉸刀材料應采用Co高速鋼和Al高速鋼整體制造，如用細晶粒、超細晶粒硬質合金時，大于？準10mm的鉸刀做成鑲齒結構。④鈦合金的切削加工。具有變形系數(shù)Λh小、主切削力大、粘刀現(xiàn)象嚴重等加工特點，刀具材料必須耐熱性好、抗彎強度高、導熱性

15、能好、抗黏結抗擴散和抗氧化磨損性能好。⑤工程陶瓷材料的切削加工。切削加工特點：刀具切削刃附近的被切材料產生脆性破壞，而不是剪切滑移變形；燒結溫度和壓力越高，內部存在的（龜裂）應力集中源越少，陶瓷材料越致密，硬度越高；在高溫區(qū)軟化呈塑性，有可能產生剪切滑移變形；無加工變質層；脆性龜裂殘留在加工表面上。須金剛石和CB</p><p>　　該課程具有時代特征，其內容應具有開放性，不斷地吸收新內容，沉淀舊的內容到其他課程