特種加工技術(shù)

摘要：特種加工是20世紀(jì)40年代發(fā)展起來的，由于材料科學(xué)、高新技術(shù)的發(fā)展和激烈的市場競爭、發(fā)展尖端國防及科學(xué)研究的急需，不僅新產(chǎn)品更新?lián)Q代日益加快，而且產(chǎn)品要求具有很高的強(qiáng)度重量比和性能價(jià)格比，并正朝著高速度、高精度、高可靠性、耐腐蝕、高溫高壓、大功率、尺寸大小兩極分化的方向發(fā)展。特種加工技術(shù)在國際上被稱為21世紀(jì)的技術(shù)，對(duì)新型武器裝備的研制和生產(chǎn)，起到舉足輕重的作用。隨著新型武器裝備的發(fā)展，國內(nèi)外對(duì)特種加工技術(shù)的需求日益迫切。關(guān)鍵詞：電火花加工，脈沖，激光，數(shù)控加工Specialprocessing

techniquesSpecialprocessing

was

developedin

the1940s,dueto

materialsscience,high-techdevelopmentand

fiercemarketcompetition,thedevelopmentof

advanced

defenseand

scientificresearch

needed,

notonly

accelerating

newproduct

replacement

andproductrequirements

ofhigh

strength

weight

and

costperformance,

and

ismovinginhighspeed,

highaccuracy,high

reliability,corrosionresistance,

hightemperatureandpressure,

power,sizeand

directionof

polarization.

Special

processing

technology

tobecalled

21stcentury

technology,

newweaponsandequipment

developmentandproduction,

playadecisiverole.

With

thedevelopmentof

newweaponsandequipment,

domesticandforeign

demand

for

special

processingtechnology

isincreasingly

urgent.Keyword：ElectricsparkmachiningpulseLaserNumericalcontrolNCmachinin1綜述1.1特種加工的定義特種加工[1]是指那些不屬于傳統(tǒng)加工工藝范疇的加工方法,它不同于使用刀具、磨具等直接利用機(jī)械能切除多余材料的傳統(tǒng)加工方法。特種加工是近幾十年發(fā)展起來的新工藝,是對(duì)傳統(tǒng)加工工藝方法的重要補(bǔ)充與發(fā)展,目前仍在繼續(xù)研究開發(fā)和改進(jìn)。直接利用電能、熱能、聲能、光能、化學(xué)能和電化學(xué)能，有時(shí)也結(jié)合機(jī)械能對(duì)工件進(jìn)行的加工。特種加工中以采用電能為主的電火花加工和電解加工應(yīng)用較廣，泛稱電加工。特種加工亦稱“非傳統(tǒng)加工”或“現(xiàn)代加工方法”，泛指用電能、熱能、光能、電化學(xué)能、化學(xué)能、聲能及特殊機(jī)械能等能量達(dá)到去除或增加材料的加工方法，從而實(shí)現(xiàn)材料被去除、變形、改變性能或被鍍覆等。20世紀(jì)40年代發(fā)明的電火花加工開創(chuàng)了用軟工具、不靠機(jī)械力來加工硬工件的方法。50年代以后先后出現(xiàn)電子束加工、等離子弧加工和激光加工。這些加工方法不用成型的工具，而是利用密度很高的能量束流進(jìn)行加工。對(duì)于高硬度材料和復(fù)雜形狀、精密微細(xì)的特殊零件,特種加工有很大的適用性和發(fā)展?jié)摿?在模具、量具、刀具、儀器儀表、飛機(jī)、航天器和微電子元器件等制造中得到越來越廣泛的應(yīng)用。特種加工的發(fā)展方向主要是：提高加工精度和表面質(zhì)量，提高生產(chǎn)率和自動(dòng)化程度，發(fā)展幾種方法聯(lián)合使用的復(fù)合加工，發(fā)展納米級(jí)的超精密加工等。1.2特種加工的發(fā)展方向特種加工是20世紀(jì)40年代發(fā)展起來的[4]，由于材料科學(xué)、高新技術(shù)的發(fā)展和激烈的市場競爭、發(fā)展尖端國防及科學(xué)研究的急需，不僅新產(chǎn)品更新?lián)Q代日益加快，而且產(chǎn)品要求具有很高的強(qiáng)度重量比和性能價(jià)格比，并正朝著高速度、高精度、高可靠性、耐腐蝕、高溫高壓、大功率、尺寸大小兩極分化的方向發(fā)展。為此，各種新材料、新結(jié)構(gòu)、形狀復(fù)雜的精密機(jī)械零件大量涌現(xiàn)，對(duì)機(jī)械制造業(yè)提出了一系列迫切需要解決的新問題。例如，各種難切削材料的加工；各種結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜、尺寸或微小或特大、精密零件的加工；薄壁、彈性元件等剛度、特殊零件的加工等。對(duì)此，采用傳統(tǒng)加工方法十分困難，甚至無法加工。于是，人們一方面通過研究高效加工的刀具和刀具材料、自動(dòng)優(yōu)化切削參數(shù)、提高刀具可靠性和在線刀具監(jiān)控系統(tǒng)、開發(fā)新型切削液、研制新型自動(dòng)機(jī)床等途徑，進(jìn)一步改善切削狀態(tài)，提高切削加工水平，并解決了一些問題；另一方面，則沖破傳統(tǒng)加工方法的束縛，不斷地探索、尋求新的加工方法，于是一種本質(zhì)上區(qū)別于傳統(tǒng)加工的特種加工便應(yīng)運(yùn)而生，并不斷獲得發(fā)展。后來，由于新穎制造技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，人們就從廣義上來定義特種加工，即將電、磁、聲、光、化學(xué)等能量或其組合施加在工件的被加工部位上，從而實(shí)現(xiàn)材料被去除、變形、改變性能或被鍍覆等的非傳統(tǒng)加工方法統(tǒng)稱為特種加工。1.3特種加工的主要運(yùn)用領(lǐng)域特種加工技術(shù)[2]在國際上被稱為21世紀(jì)的技術(shù)，對(duì)新型武器裝備的研制和生產(chǎn)，起到舉足輕重的作用。隨著新型武器裝備的發(fā)展，國內(nèi)外對(duì)特種加工技術(shù)的需求日益迫切。不論飛機(jī)、導(dǎo)彈，還是其它作戰(zhàn)平臺(tái)都要求降低結(jié)構(gòu)重量，提高飛行速度，增大航程，降低燃油消耗，達(dá)到戰(zhàn)技性能高、結(jié)構(gòu)壽命長、經(jīng)濟(jì)可承受性好。為此，上述武器系統(tǒng)和作戰(zhàn)平臺(tái)都要求采用整體結(jié)構(gòu)、輕量化結(jié)構(gòu)、先進(jìn)冷卻結(jié)構(gòu)等新型結(jié)構(gòu)，以及鈦合金、復(fù)合材料、粉末材料、金屬間化合物等新材料。為此，需要采用特種加工技術(shù)，以解決武器裝備制造中用常規(guī)加工方法無法實(shí)現(xiàn)的加工難題，所以特種加工技術(shù)的主要應(yīng)用領(lǐng)域是：難加工材料，如鈦合金、耐熱不銹鋼、高強(qiáng)鋼、復(fù)合材料、工程陶瓷、金剛石、紅寶石、硬化玻璃等高硬度、高韌性、高強(qiáng)度、高熔點(diǎn)材料。難加工零件，如復(fù)雜零件三維型腔、型孔、群孔和窄縫等的加工。低剛度零件，如薄壁零件、彈性元件等零件的加工。以高能量密度束流實(shí)現(xiàn)焊接、切割、制孔、噴涂、表面改性、刻蝕和精細(xì)加工。1.4特種加工的特點(diǎn)1、不用機(jī)械能[5]，與加工對(duì)象的機(jī)械性能無關(guān)，有些加工方法，如激光加工、電火花加工、等離子弧加工、電化學(xué)加工等，是利用熱能、化學(xué)能、電化學(xué)能等，這些加工方法與工件的硬度強(qiáng)度等機(jī)械性能無關(guān)，故可加工各種硬、軟、脆、熱敏、耐腐蝕、高熔點(diǎn)、高強(qiáng)度、特殊性能的金屬和非金屬材料。2、非接觸加工，不一定需要工具，有的雖使用工具，但與工件不接觸，因此，工件不承受大的作用力，工具硬度可低于工件硬度，故使剛性極低元件及彈性元件得以加工。3、微細(xì)加工，工件表面質(zhì)量高，有些特種加工，如超聲、電化學(xué)、水噴射、磨料流等，加工余量都是微細(xì)進(jìn)行，故不僅可加工尺寸微小的孔或狹縫，還能獲得高精度、極低粗糙度的加工表面。4、不存在加工中的機(jī)械應(yīng)變或大面積的熱應(yīng)變，可獲得較低的表面粗糙度，其熱應(yīng)力、殘余應(yīng)力、冷作硬化等均比較小，尺寸穩(wěn)定性好。5、兩種或兩種以上的不同類型的能量可相互組合形成新的復(fù)合加工，其綜合加工效果明顯，且便于推廣使用。6、特種加工對(duì)簡化加工工藝、變革新產(chǎn)品的設(shè)計(jì)及零件結(jié)構(gòu)工藝性等產(chǎn)生積極的影響。1.5特種加工的工藝[3]特種加工工藝是直接利用各種能量，如電能、光能、化學(xué)能、電化學(xué)能、聲能、熱能及機(jī)械能等進(jìn)行加工的方法。1、“以柔克剛”，特種加工的工具與被加工零件基本不接觸，加工時(shí)不受工件的強(qiáng)度和硬度的制約，故可加工超硬脆材料和精密微細(xì)零件，甚至工具材料的硬度可低于工件材料的硬度。2、加工時(shí)主要用電、化學(xué)、電化學(xué)、聲、光、熱等能量去除多余材料，而不是主要靠機(jī)械能量切除多余材料。3、加工機(jī)理不同于一般金屬切削加工，不產(chǎn)生宏觀切屑，不產(chǎn)生強(qiáng)烈的彈、塑性變形，故可獲得很低的表面粗糙度，其殘余應(yīng)力、冷作硬化、熱影響度等也遠(yuǎn)比一般金屬切削加工小。4、加工能量易于控制和轉(zhuǎn)換，故加工范圍廣，適應(yīng)性強(qiáng)。電火花加工利用電火花加工原理加工導(dǎo)電材料的特種加工。又稱電蝕加工。電火花加工主要用于加工各種高硬度的材料（如硬質(zhì)合金和淬火鋼等）和復(fù)雜形狀的模具、零件，以及切割、開槽和去除折斷在工件孔內(nèi)的工具（如鉆頭和絲錐）等。電火花加工機(jī)床通常分為電火花成型機(jī)床、電火花線切割機(jī)床和電火花磨削機(jī)床，以及各種專門用途的電火花加工機(jī)床，如加工小孔、螺紋環(huán)規(guī)和異形孔紡絲板等的電火花加工機(jī)床。電火花成型機(jī)床它是電火花加工機(jī)床的主要品種，根據(jù)機(jī)床結(jié)構(gòu)分為龍門式、滑枕式、懸臂式、框形立柱式和臺(tái)式電火花成型機(jī)床，此外還可根據(jù)加工精度分為普通、精密和高精度電火花成型機(jī)床。電火花成型機(jī)床一般由本體、脈沖電源、自動(dòng)控制系統(tǒng)、工作液循環(huán)過濾系統(tǒng)和夾具附件等部分組成。機(jī)床本體包括床身、立柱、主軸頭和工作臺(tái)等部分，其作用主要是支承、固定工件和工具電極，并通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)工具電極相對(duì)于工件的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。脈沖電源的作用是提供電火花加工的能量，有弛張式、閘流管式、電子管式、可控硅式和晶體管式脈沖電源，以晶體管式脈沖電源使用最廣。自動(dòng)控制系統(tǒng)由自動(dòng)調(diào)節(jié)器和自適應(yīng)控制裝置組成。自動(dòng)調(diào)節(jié)器及其執(zhí)行機(jī)構(gòu)用于電火花加工過程中維持一定的火花放電間隙，保證加工過程正常、穩(wěn)定地進(jìn)行。自適應(yīng)控制裝置主要對(duì)間隙狀態(tài)變化的各種參數(shù)進(jìn)行單參數(shù)或多參數(shù)的自適應(yīng)調(diào)節(jié)，以實(shí)現(xiàn)最佳的加工狀態(tài)。工作液循環(huán)過濾系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)電火花加工必不可少的組成部分，一般采用煤油、變壓器油等作為工作液。工作液循環(huán)過濾系統(tǒng)由儲(chǔ)液箱、過濾器、泵和控制閥等部件組成。過濾方法有介質(zhì)過濾、離心過濾和靜電過濾等。夾具附件包括電極的專用夾具、油杯、軌跡加工裝置（平動(dòng)頭）、電極旋轉(zhuǎn)頭和電極分度頭等。電火花線切割加工電火花線切割加工是電火花加工的一個(gè)分支，是一種直接利用電能和熱能進(jìn)行加工的工藝方法，它用一根移動(dòng)著的導(dǎo)線（電極絲）作為工具電極對(duì)工件進(jìn)行切割，故稱線切割加工。線切割加工中，工件和電極絲的相對(duì)運(yùn)動(dòng)是由數(shù)字控制實(shí)現(xiàn)的，故又稱為數(shù)控電火花線切割加工，簡稱線切割加工。（1）按走絲速度分：可分為慢速走絲方式和高速走絲方式線切割機(jī)床。（2）按加工特點(diǎn)分：可分為大、中、小型以及普通直壁切割型與錐度切割型線切割機(jī)床。（3）按脈沖電源形式分：可分為ＲＣ電源、晶體管電源、分組脈沖電源及自適應(yīng)控制電源線切割機(jī)床。電火花加工的常用術(shù)語（1）工具電極電火花加工用的工具是電火花放電時(shí)的電極之一，故稱為工具電極，有時(shí)簡稱電極。由于電極的材料常常是銅，因此又稱為銅公。（2）放電間隙放電間隙是放電時(shí)工具電極和工件間的距離，它的大小一般在0.01～0.5mm之間，粗加工時(shí)間隙較大，精加工時(shí)則較小。（3）脈沖寬度ti(μs)脈沖寬度簡稱脈寬(也常用ON、TON等符號(hào)表示)，是加到電極和工件上放電間隙兩端的電壓脈沖的持續(xù)時(shí)間。為了防止電弧燒傷，電火花加工只能用斷斷續(xù)續(xù)的脈沖電壓波。一般來說，粗加工時(shí)可用較大的脈寬，精加工時(shí)只能用較小的脈寬。（4）脈沖間隔to(μs))脈沖間隔簡稱脈間或間隔(也常用OFF、TOFF表示)，它是兩個(gè)電壓脈沖之間的間隔時(shí)間。間隔時(shí)間過短，放電間隙來不及消電離和恢復(fù)絕緣，容易產(chǎn)生電弧放電，燒傷電極和工件；脈間選得過長，將降低加工生產(chǎn)率。加工面積、加工深度較大時(shí)，脈間也應(yīng)稍大。（5）放電時(shí)間(電流脈寬)te(μs)放電時(shí)間是工作液介質(zhì)擊穿后放電間隙中流過放電電流的時(shí)間，即電流脈寬，它比電壓脈寬稍小，二者相差一個(gè)擊穿延時(shí)td。ti和te對(duì)電火花加工的生產(chǎn)率、表面粗糙度和電極損耗有很大影響，但實(shí)際起作用的是電流脈寬te。（6）擊穿延時(shí)td(μs)從間隙兩端加上脈沖電壓后，一般均要經(jīng)過一小段延續(xù)時(shí)間td，工作液介質(zhì)才能被擊穿放電，這一小段時(shí)間td稱為擊穿延時(shí)(見圖3-2)。擊穿延時(shí)td與平均放電間隙的大小有關(guān)，工具欠進(jìn)給時(shí)，平均放電間隙變大，平均擊穿延時(shí)td就大；反之，工具過進(jìn)給時(shí)，放電間隙變小，td也就小。（7）脈沖周期tP(μs)一個(gè)電壓脈沖開始到下一個(gè)電壓脈沖開始之間的時(shí)間稱為脈沖周期，顯然tP=ti+to（8）脈沖頻率fP(Hz)脈沖頻率是指單位時(shí)間內(nèi)電源發(fā)出的脈沖個(gè)數(shù)。顯然，它與脈沖周期tP互為倒數(shù)，即（9）有效脈沖頻率fe(HZ)有效脈沖頻率是單位時(shí)間內(nèi)在放電間隙上發(fā)生有效放電的次數(shù)，又稱工作脈沖頻率。（10）脈沖利用率λ脈沖利用率λ是有效脈沖頻率fe與脈沖頻率fp之比，又稱頻率比，亦即單位時(shí)間內(nèi)有效火花脈沖個(gè)數(shù)與該單位時(shí)間內(nèi)的總脈沖個(gè)數(shù)之比。（11）脈寬系數(shù)τ脈寬系數(shù)是脈沖寬度ti與脈沖周期tp之比。（12）占空比ψ占空比是脈沖寬度ti與脈沖間隔to之比，ψ=ti/to。粗加工時(shí)占空比一般較大，精加工時(shí)占空比應(yīng)較小，否則放電間隙來不及消電離恢復(fù)絕緣，容易引起電弧放電。（13）開路電壓或峰值電壓(V)開路電壓是間隙開路和間隙擊穿之前td時(shí)間內(nèi)電極間的最高電壓(見圖3-2)。一般晶體管方波脈沖電源的峰值電壓=60～80V，高低壓復(fù)合脈沖電源的高壓峰值電壓為175～300V。峰值電壓高時(shí)，放電間隙大，生產(chǎn)率高，但成形復(fù)制精度較差。（14）火花維持電壓火花維持電壓是每次火花擊穿后，在放電間隙上火花放電時(shí)的維持電壓，一般在25V左右，但它實(shí)際是一個(gè)高頻振蕩的電壓(見圖3-2)。（15）加工電壓或間隙平均電壓U(V)加工電壓或間隙平均電壓是指加工時(shí)電壓表上指示的放電間隙兩端的平均電壓，它是多個(gè)開路電壓、火花放電維持電壓、短路和脈沖間隔等電壓的平均值。（16）加工電流I(A)加工電流是加工時(shí)電流表上指示的流過放電間隙的平均電流。精加工時(shí)小，粗加工時(shí)大，間隙偏開路時(shí)小，間隙合理或偏短路時(shí)則大。（17）短路電流Is(A)短路電流是放電間隙短路時(shí)電流表上指示的平均電流。它比正常加工時(shí)的平均電流要大20%～40%。（18）峰值電流(A)峰值電流是間隙火花放電時(shí)脈沖電流的最大值(瞬時(shí))，在日本、英國、美國常用Ip表示。雖然峰值電流不易測量，但它是影響加工速度、表面質(zhì)量等的重要參數(shù)。在設(shè)計(jì)制造脈沖電源時(shí)，每一功率放大管的峰值電流時(shí)預(yù)先計(jì)算好的，選擇峰值電流實(shí)際是選擇幾個(gè)功率管進(jìn)行加工。（19）短路峰值電流(A)短路峰值電流是間隙短路時(shí)脈沖電流的最大值，它比峰值電流要大20％～40％，與短路電流Is相差一個(gè)脈寬系數(shù)的倍數(shù)。隨著數(shù)字控制技術(shù)的發(fā)展，電火花加工機(jī)床已數(shù)控化，并采用微型電子計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制。機(jī)床功能更加完善，自動(dòng)化程度大為提高，實(shí)現(xiàn)了電極和工件的自動(dòng)定位、加工條件的自動(dòng)轉(zhuǎn)換、電極的自動(dòng)交換、工作臺(tái)的自動(dòng)進(jìn)給、平動(dòng)頭的多方向伺服控制等。低損耗電源、微精加工電源、適應(yīng)控制技術(shù)和完善的夾具系統(tǒng)的采用，顯著提高了加工速度、加工精度和加工穩(wěn)定性，擴(kuò)大了應(yīng)用范圍。電火花加工機(jī)床不僅向小型、精密和專用方向發(fā)展，而且向能加工汽車車身、大型沖壓模的超大型方向發(fā)展。電火花加工工藝（1）電火花加工機(jī)床加工工藝單電極法用單個(gè)電極加工工件，一般用于形狀簡單、精度要求不高的工件。單電極加工也可用平動(dòng)頭搖動(dòng)實(shí)現(xiàn)工件的粗、中、精加工。（2）電火花加工機(jī)床加工工藝多電極法同一個(gè)工件加工用多個(gè)電極，一般分為粗、中、細(xì)三次依次進(jìn)行加工，用于精密型加工。（3）電火花加工機(jī)床加工工藝分解電極法根據(jù)工件的幾何形狀，把電極分解成若干個(gè)，用主型腔電極加工型腔主要部分，再用副型腔電極加工出尖角、窄縫型腔等部位。（4）電火花加工機(jī)床加工規(guī)準(zhǔn)粗加工，一般采用較大的電流，較大的ontime。中加工，一般采用中等的電流，中等ontime。精加工，一般采用較小的電流、高頻及較小的ontime。電火花加工是直接利用電能對(duì)零件進(jìn)行加工的一種方法。電火花加工設(shè)備應(yīng)由以下部分組成：脈沖電源、間隙自動(dòng)調(diào)節(jié)器、機(jī)床本體、工作液及其循環(huán)過濾系統(tǒng)。間隙自動(dòng)調(diào)節(jié)器自動(dòng)調(diào)節(jié)極間距離，使工具電極的進(jìn)給速度與電蝕速度相適應(yīng)?；鸹ǚ烹姳仨氃诮^緣液體介質(zhì)中進(jìn)行。激光加工技術(shù)國外激光加工設(shè)備和工藝發(fā)展迅速，現(xiàn)已擁有100kW的大功率CO?2激光器、kW級(jí)高光束質(zhì)量的Nd:YAG固體激光器，有的可配上光導(dǎo)纖維進(jìn)行多工位、遠(yuǎn)距離工作。激光加工設(shè)備功率大、自動(dòng)化程度高，已普遍采用CNC控制、多坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)，并裝有激光功率監(jiān)控、自動(dòng)聚焦、工業(yè)電視顯示等輔助系統(tǒng)。激光制孔的最小孔徑已達(dá)0.002mm，已成功地應(yīng)用自動(dòng)化六坐標(biāo)激光制孔專用設(shè)備加工航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片、燃燒室氣膜孔，達(dá)到無再鑄層、無微裂紋的效果。激光切割適用于由耐熱合金、鈦合金、復(fù)合材料制成的零件。目前薄材切割速度可達(dá)15m/min，切縫窄，一般在0.1～1mm之間，熱影響區(qū)只有切縫寬的10%～20%，最大切割厚度可達(dá)45mm，已廣泛應(yīng)用于飛機(jī)三維蒙皮、框架、艦船船身板架、直升機(jī)旋翼、發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室等。激光焊接薄板已相當(dāng)普遍，大部分用于汽車工業(yè)、宇航和儀表工業(yè)。激光精微焊接技術(shù)已成為航空電子設(shè)備、高精密機(jī)械設(shè)備中微型件封裝結(jié)點(diǎn)的微型連接的重要手段。激光表面強(qiáng)化、表面重熔、合金化、非晶化處理技術(shù)應(yīng)用越來越廣，激光微細(xì)加工在電子、生物、醫(yī)療工程方面的應(yīng)用已成為無可替代的特種加工技術(shù)。激光快速成型技術(shù)已從研究開發(fā)階段發(fā)展到實(shí)際應(yīng)用階段，已顯示出廣闊的應(yīng)用前景。國內(nèi)70年代初已開始進(jìn)行激光加工的應(yīng)用研究，但發(fā)展速度緩慢。在激光制孔、激光熱處理、焊接等方面雖有一定的應(yīng)用，但質(zhì)量不穩(wěn)定。目前已研制出具有光纖傳輸?shù)墓腆w激光加工系統(tǒng)，并實(shí)現(xiàn)光纖耦合三光束的同步焊接和石英表芯的激光焊接。完成了激光燒結(jié)快速成型原理樣機(jī)研制，并采用環(huán)氧聚脂和樹脂砂燒結(jié)粉末材料，快速成型出典型零件，如葉輪、齒輪。激光加工技術(shù)今后幾年應(yīng)結(jié)合已取得的預(yù)研成果，針對(duì)需求，重點(diǎn)開展無缺陷氣膜小孔的激光加工及實(shí)時(shí)檢控技術(shù)、高強(qiáng)鋁(含鋁鋰、鋁鎂)合金的激光焊接技術(shù)、金屬零件的激光粉末燒結(jié)快速成型技術(shù)、激光精密加工及重要構(gòu)件的激光沖擊強(qiáng)化等項(xiàng)目的研究。實(shí)現(xiàn)高溫渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)氣膜孔無缺陷加工，可使葉片使用壽命達(dá)2000小時(shí)以上；以焊代替數(shù)控加工飛機(jī)次承力構(gòu)件，以及帶筋壁板的以焊代鉚；實(shí)現(xiàn)重要零部件的表面強(qiáng)化，提高安全性、可靠性等，從而使先進(jìn)的激光制造技術(shù)在軍事工業(yè)中發(fā)揮更大的作用。電子束加工技術(shù)電子束加工技術(shù)在國際上日趨成熟，應(yīng)用范圍廣。國外定型生產(chǎn)的40kV～300kV的電子槍(以60kV、150kV為主)，已普遍采用CNC控制，多坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)，自動(dòng)化程度高。電子束焊接已成功地應(yīng)用在特種材料、異種材料、空間復(fù)雜曲線、變截面焊接等方面。目前正在研究焊縫自動(dòng)跟蹤、填絲焊接、非真空焊接等，最大焊接熔深可達(dá)300mm，焊縫深寬比20：1。電子束焊已用于運(yùn)載火箭、航天飛機(jī)等主承力構(gòu)件大型結(jié)構(gòu)的組合焊接，以及飛機(jī)梁、框、起落架部件、發(fā)動(dòng)機(jī)整體轉(zhuǎn)子、機(jī)匣、功率軸等重要結(jié)構(gòu)件和核動(dòng)力裝置壓力容器的制造。如：F-22戰(zhàn)斗機(jī)采用先進(jìn)的電子束焊接，減輕了飛機(jī)重量，提高了整機(jī)的性能；“蘇-27”及其它系列飛機(jī)中的大量承力構(gòu)件，如起落架、承力隔框等，均采用了高壓電子束焊接技術(shù)。國內(nèi)多種型號(hào)的飛機(jī)及發(fā)動(dòng)機(jī)和多種型號(hào)的導(dǎo)彈殼體、油箱、尾噴管等結(jié)構(gòu)件均已采用了電子束焊接。因此，電子束焊接技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛，對(duì)電子束焊接設(shè)備的需求量也越來越大。國外的電子束焊機(jī)，以德國、美國、法國、烏克蘭等為代表，已達(dá)到了工程化生產(chǎn)。其特點(diǎn)是采用變頻電源，設(shè)備的體積、噪聲、高壓性能等方面都有很大提高；在控制系統(tǒng)方面，運(yùn)用了先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)，采用了先進(jìn)的CNC及PLC技術(shù)，使設(shè)備的控制更可靠，操作更簡便、直觀。國外真空電子束物理氣相沉積技術(shù)，已用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片高溫防腐隔熱陶瓷涂層，提高了涂層的抗熱沖擊性能及壽命。電子束刻蝕、電子束輻照固化樹脂基復(fù)合材料技術(shù)正處于研究階段。電子束加工技術(shù)今后應(yīng)積極拓展專業(yè)領(lǐng)域，緊密跟蹤國際先進(jìn)技術(shù)的發(fā)展，針對(duì)需求，重點(diǎn)開展電子束物理氣相沉積關(guān)鍵技術(shù)研究、主承力結(jié)構(gòu)件電子束焊接研究、電子束輻照固化技術(shù)研究、電子束焊機(jī)關(guān)鍵技術(shù)研究等。離子束及等離子體加工技術(shù)表面功能涂層具有高硬度、耐磨、抗蝕功能，可顯著提高零件的壽命，在工業(yè)上具有廣泛用途。美國及歐洲國家目前多數(shù)用微波ECR等離子體源來制備各種功能涂層。等離子體熱噴涂技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入工程化應(yīng)用，已廣泛應(yīng)用在航空、航天、船舶等領(lǐng)域的產(chǎn)品關(guān)鍵零部件耐磨涂層、封嚴(yán)涂層、熱障涂層和高溫防護(hù)層等方面。等離子焊接已成功應(yīng)用于18mm鋁合金的儲(chǔ)箱焊接。配有機(jī)器人和焊縫跟蹤系統(tǒng)的等離子體焊在空間復(fù)雜焊縫的焊接也已實(shí)用化。微束等離子體焊在精密零部件的焊接中應(yīng)用廣泛。我國等離子體噴涂已應(yīng)用于武器裝備的研制，主要用于耐磨涂層、封嚴(yán)涂層、熱障涂層和高溫防護(hù)涂層等。真空等離子體噴涂技術(shù)和全方位離子注入技術(shù)已開始研究，與國外尚有較大差距。等離子體焊接在生產(chǎn)中雖有應(yīng)用，但焊接質(zhì)量不穩(wěn)定。離子束及等離子體加工技術(shù)今后應(yīng)結(jié)合已取得的成果，針對(duì)需求，重點(diǎn)開展熱障涂層及離子注入表面改性的新技術(shù)研究，同時(shí)，在已取得初步成果的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步開展等離子體焊接技術(shù)研究。電加工技術(shù)國外電解加工應(yīng)用較廣，除葉片和整體葉輪外已擴(kuò)大到機(jī)匣、盤環(huán)零件和深小孔加工，用電解加工可加工出高精度金屬反射鏡面。目前電解加工機(jī)床最大容量已達(dá)到5萬安培，并已實(shí)現(xiàn)CNC控制和多參數(shù)自適應(yīng)控制。電火花加工氣膜孔采用多通道、納秒級(jí)超高頻脈沖電源和多電極同時(shí)加工的專用設(shè)備，加工效率2～3秒/孔，表面粗糙度Ra0.4μm，通用高檔電火花成型及線切割已能提供微米級(jí)加工精度，可加工3μm的微細(xì)軸和5μm的孔。精密脈沖電解技術(shù)已達(dá)10μm左右。電解與電火花復(fù)合加工，電解磨削、電火花磨削已用于生產(chǎn)。超聲波加工技術(shù)超聲波加工基本原理：在工件和工具間加入磨料懸浮液,由超聲波發(fā)生器產(chǎn)生超聲振蕩波,經(jīng)換能器轉(zhuǎn)換成超聲機(jī)械振動(dòng),使懸浮液中的磨粒不斷地撞擊加工表面,把硬而脆的被加工材料局部破壞而撞擊下來。在工件表面瞬間正負(fù)交替的正壓沖擊波和負(fù)壓空化作用下強(qiáng)化了加工過程。因此,超聲波加工實(shí)質(zhì)上是磨料的機(jī)械沖擊與超聲波沖擊及空化作用的綜合結(jié)果。在傳統(tǒng)超聲波加工的基礎(chǔ)上發(fā)展了旋轉(zhuǎn)超聲波加工,即工具在不斷振動(dòng)的同時(shí)還以一定的速度旋轉(zhuǎn),這將迫使工具中的磨粒不斷地沖擊和劃擦工件表面,把工件材料粉碎成很小的微粒去除,以提高加工效率。超聲波加工精度高,速度快,加工材料適應(yīng)范圍廣,可加工出復(fù)雜型腔及型面,加工時(shí)工具和工件接觸輕,切削力小,不會(huì)發(fā)生燒傷、變形、殘余應(yīng)力等缺陷,而且超聲加工機(jī)床的結(jié)構(gòu)簡單,易于維護(hù)。數(shù)控加工傳統(tǒng)的機(jī)械加工都是用手工操作普通機(jī)床作業(yè)的，加工時(shí)用手搖動(dòng)機(jī)械刀具切削金屬，靠眼睛用卡尺等工具測量產(chǎn)品的精度的?，F(xiàn)代工業(yè)早已使用電腦數(shù)字化控制的機(jī)床進(jìn)行作業(yè)了，數(shù)控機(jī)床可以按照技術(shù)人員事先編好的程序自動(dòng)對(duì)任何產(chǎn)品和零部件直接進(jìn)行加工了。這就是我們說的“數(shù)控加工”。數(shù)控加工廣泛應(yīng)用在所有機(jī)械加工的任何領(lǐng)域，更是模具加工的發(fā)展趨勢和重要和必要的技術(shù)手段。“CNC”是英文ComputerizedNumericalControl（計(jì)算機(jī)數(shù)字化控制）的縮寫。數(shù)控技術(shù)，簡稱數(shù)控（NumericalControl）。它是利用數(shù)字化的信息對(duì)機(jī)床運(yùn)動(dòng)及加工過程進(jìn)行控制的一種方法。用數(shù)控技術(shù)實(shí)施加工控制的機(jī)床，或者說裝備了數(shù)控系統(tǒng)的機(jī)床稱為數(shù)控(NC)機(jī)床。數(shù)控系統(tǒng)包