特种加工技术概论

1870年，英国科学家普里斯特利最早发现电 火花对金属的腐蚀作用。
直到1943年，前苏联鲍、洛、拉扎林柯夫妇 在研究开关触点遭受火花放电腐蚀损坏的有害现 象和原因时，发现电火花的瞬时高温可使局部的 金属熔化、气化而被蚀除掉，于1944年利用电蚀 原理开创和发明了变有害的电蚀为有用的电火花 加工方法，研制出世界上第一台实用化的电火花 加工装置。可用软的工具加工任何硬度的金属材 料，首次摆脱了传统的切削加工方法，直接利用 电能和热能来去除金属，获得了“以柔克刚”的 效果。
前苏联在1957年把第一颗人造卫星送
入太空，令美国人震惊不已，认识到在导弹
前
火箭技术上落后了。因此在其后的十年里， 苏
联
在十多所大学中陆续建立了材料科学研究中 第
一
心，并把约2/3大学的冶金系或矿冶系改建 颗
人
成了冶金材料科学系或材料科学与工程系。 造
卫
其涉及的材料由金属扩展到了陶瓷和高分子 星
及
2）工具的硬度可以低于被加工材 料的硬度（甚至不用工具）
3）加工过程中工具和工件之间不 存在显著的机械切削力，故加工的难 易与工件硬度无关。
英国正是因为广泛采用了瓦特发明的万 能蒸汽机，使之率先完成了工业革命，从 而迅速成为世界第一强国，创建了“日不 落”帝国。
瓦特为什么花了20多年才让蒸气机走 向成功，其中关键一环是什么呢？是材料， 是加工的工艺。
这一事实充分说明了加工方法对新产品 的研制、推广对社会经济等起着多么重大 的作用。
随着新材料、新结构的不断出现，情况 将更是这样。
”
四
号
飞
船Leabharlann 中国的航天事业---“神舟”五号载人飞
船
升 空
杨 利
伟
返 回
全人类共同的家园
飞天
返回舱
工具材料的发展历程
石器
象形尊(西周) 铁器
生产装备的发展历程
1.2 特种加工的产生和发展
传统的机械加工已有很久的历史，它对人类 的生产和物质文明起到了极大的作用。
1712年，英国人纽科门首次制成可供实用的 大气式蒸汽机，它那28英寸口径的汽缸和活塞之 间压根儿没有能够紧密吻合，而存在着0.5英寸左 右的间隙，一工作就“嗤嗤”地漏气，因此一直 无法推广应用。
但是从第一次产业革命以来，一直到 第二次世界大战以前，在这段长达150多 年都靠机械切削加工（包括磨削加工）的 漫长年代里，并没有产生特种加工的迫切 要求，也没有发展特种加工的充分条件， 人们的思想一直还局限在自古以来传统的 用机械能量和切削力来除去多余的金属， 以达到加工要求这一框框之内。
切削这么硬的材料，车刀很快就崩刃
特种加工的概念：
是将电、热、声、光、化学等能量或其组 合，施加到工件被加工的部位上，从而实现材 料去除的一种加工方法。
思考题：1、常规的机械加工方法有哪些？ 2、常规的切削加工方法有哪些？ 3、各有何特点？
特种加工的本质特点： 1）不是主要依靠机械能，而是主
要用其他能量（电、热、声、光、化 学等）去除材料；
一般情况下这是行之有效的方法。
但随着材料的愈来愈硬，零件结构愈来愈复 杂，原来行之有效的加工方法转化为限制生产率 和影响加工质量的不利因素。于是人们开始探索 用软的工具加工硬的材料，不仅用机械能而且用 电、化学、光、省等能量来进行加工。到目前为 止，已经找到了多种加工方法，为区别于现有的 金属切削加工方法，把这类新加工方法统称为特 种加工。
瓦特从1764年到1790年，经过他的一系列重 大的发明和改进，使蒸汽机的效率提高到原来纽 科门机的3倍多，而且配套齐全、性能优良、切合 实用。其间的1774年，英国人威尔金森发明较精 密的炮筒镗床，次年，他用这台炮筒镗床镗出的 汽缸，满足了瓦特蒸汽机的要求，解决了蒸汽机 主要部件的加工工艺，才使蒸汽机获得广泛应用， 引起了世界性的第一次产业革命。
锉刀
手
锤
国产涡喷-7涡轮喷气发动机
没有半导体材料的工业化生产，就不可能 有目前的计算机技术。
龙芯
联想计算机
没有高温高强度的结构材料，就不可能有今天 的航空工业和宇航工业。
飞机发动机叶片
在航天飞机表面装陶瓷防护瓦片
波音客机
没有低消耗的光导纤维，也就没有现代的 光纤通讯。
二十世纪七十年代，人们把材料与能源和信 息并列，称作现代文明的三大支柱之一。
聚合物材料。可见，高技术需要先进材料的 其
运
支持。
载
火
箭
“ “
中国的航天事业-----“神舟”号飞
船
“神舟”一号 发射成功 神 舟 ” 一 号 飞 船
神 舟 发二 射号 工” 位飞 船 运 往
“神舟”二号发射成 功
“ “
中国的航天事业-“神舟”号飞
船
“神舟”三号
发射成功
神
舟
”
三
号
飞
船
神 舟
“神舟”四号 发射成功
第二次世界大战后，特别是进入20世 纪50年代以来，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，同时它们所使用的材料愈来愈 难加工，零件的形状愈来愈复杂，加工的 精度、表面粗糙度和某些特殊要求也愈来 愈高，因此对机械制造部门提出了下列新 的要求。
要解决上述一系列工艺问题，仅仅 采用传统的切削加工方法是很难的，甚 至是根本就无法实现的。
于是人们相继开始探索研究新的加 工方法，特种加工技术就是在这种前提 下产生和发展起来的，它与常规的切削 加工相比有着自己的本质和特点。
切削加工的本质和特点：一是靠刀具比工件 材料更硬；而是靠机械能把工件上多余的材料切 除。
一、解决各种难切削材料的加工问题； 如硬质合金、鈦合金、耐热钢、金刚石、宝石等
特种加工实例
二、解决各种结构复杂表面的加工问题； 如喷气涡轮机叶片、巡航导弹整体涡轮、各种模
具，特殊断面的型孔、喷丝头等。
三、解决各种超精或光整零件的加工问题； 四、解决各种尺寸或微小或特大的精密零件
的加工问题；
五、解决各种薄壁、细长轴、弹性元件等 低刚度零件的加工问题
特种加工技术
第一章 概论
1.1 历史回顾 1.2 特种加工的产生和发展 1.3 特种加工的分类和综合比较 1.4 特种加工对材料可加工性和结构工艺性等
的影响
1.1 历史回顾
哥 伦
比
亚 号
航
天
材料是指人类用以
飞
制造各种有用器件
机
的物质。
材料是人类生产和 生活所必须的物质 基础。
“神舟”四号飞船成功返 回