简述特种加工发展的趋势

苏州中航长风数控科技有限公司为您简述特种加工发展的趋势：

　　20世纪以来，科学技巧发展到了一个崭新阶段，特别是在新技巧革命浪潮推动下，生产和科学技巧的发展更为迅速。在许多工业部门特别是国防工业部门，高技巧产品请求向高精度、高速度、高温、高压、大功率和小型化方向发展，对材料的请求越来越来高。相应地涌现出大批的具有高熔点、高强度、高硬度、高脆性和高纯度等特别性能的材料。为了满足高技巧产品的高性能请求，零件的结构形状愈来愈复杂，对精度、表面粗糙度和表面质量的特别请求愈来愈高，特别是对表面完整性提出了更加严格的请求。50年代以来，航空航天技巧迅猛发展，高性能的航空产品请求具有很高的强度重量比和性能价格比，而且请求在高温、高压、高速、大载荷和强腐化等苛刻的条件下长期而可靠的工作。
    飞机、航空发动机、航空电子及仪表设备以及其他高技巧兵器设备的工作条件随着性能的进步而不断恶化。为此高性能的飞机、航空发动机等高新兵器设备，必须不断发展和采用新结构和新材料。现代高性能的飞机和航空发动机上大批采用了钛合金、复合材料、粉末冶金和定向凝固高温合金材料。在高性能 战斗机上钛合金用量已经达到30%以上如F-22战斗机钛合金用量已经达到36%、碳纤维加强树脂基复合材料用量达到25%，而且先进复合材料的用量在先进战斗机上有不断增加的趋势。预计到2000年的高性能航空发动机的结构材料中超级合金、粉末冶金和定向凝固合金的结构重量约占55%，复合材料用量约占20%，钛合金重量约占10%高强度结构钢用量占15%，陶瓷材料占2%。航空发动机的热端部件将持续发展高温高强高韧合金特别是各向异性的超级耐热合金、热障陶瓷涂层材料、陶瓷结构材料。涡轮叶片已广泛采用定向凝固、单晶合金、快速凝固合金、粉末冶金合金和陶瓷材料；正在研制陶瓷和陶瓷基复合材料的涡轮叶片。为了进步和确保现代飞机和航空发动机的性能、可靠性和严格的质量请求采用了大批的新型结构。如根据高性能航空发动机对结构效率的请求，发动机的结构产生了重大变更，大批采用整体结构、蜂窝结构、钣金焊接结构和复杂的冷却结构。推重比20发动机将采用整体鼓筒式全复合材料压气机转子结构，以减轻结构重量；上述 新材料和新结构的大批采用使得高性能飞机、航空发动机等现代兵器设备的可加工性和可生产性急剧恶化，对制造技巧提出更加苛刻的请求。许多新型材料和新型结构采用惯例加工方法是难以加工甚至是根本无法加工的。
为此必须解决以下几点：
1.难加工材料的加工
2.复杂型面的加工
3.高精密表面的加工（微米级、纳米级精度；表面粗糙度Ra≤0.01μm）
4.特别请求零件的加工（壁厚≤0.1mm薄壁和弹性零件等）
   20世纪50年代以来国外工业界通过各种渠道，借助各种能量情势，探寻新的加工道路，相继推出了多种与传统加工方法截然不同的新型的特种加工方法，如电火花加工、电解加工、化学加工、超声波加工以及高能束加工等。

   20世纪70年代以来，以激光、电子束、离子束等高能束流为能源的特种加工技巧获得了迅速发展和广泛利用。目前以高能束流为能源的特种加工技巧和数控精密电加工技巧已成为航空产品制造技巧群中不可缺乏的分支。在难加工材料、复杂型面、精密表面、低刚度零件及模具加工等领域中已成为关键制造技巧。

    特种加工技巧的发展和扩大利用大大促进了航空产品的发展，使一些先进的高性能飞机、发动机和机载设备的制造和生产得到可靠的保证。国内外经验表明，没有先进的特种加工技巧，现代高性能航空产品难以制造和生产。因此先进的特种加工技巧的开发和利用是与现代航空技巧的发展息息相关，国外对此项技巧的发展和利用给予了高度器重。

    特种加工技巧的发展趋势：随着现代航空技巧的发展，特种加工技巧在现代航空兵器设备的发展中起着愈来愈重要的作用，已经成为现代航空兵器设备的关键制造技巧.工业发达国家国防工业部门和国防军事部门高度器重先进特种加工技巧的发展。70年代以后，先进特种加工技巧有了长足的发展，到了80年代已经成为先进飞行器制造中定型的制造技巧，从而解决了先进飞行器制造中难加工材料和复杂结构稳定的高质量加工问题。目前为了加速先进技巧战斗机和高性能民用客机的发展，对特种加工技巧的技巧程度、经济性和自动化程度（降低成本、进步质量）提出了更高的请求，从而促进了先进特种加工技巧的发展。先进加工技巧的总体发展趋势是：（1）广泛采用自动化技巧，实现盘算机数控化。充分利用盘算机数控技巧对特种加工设备的把持系统、电源系统进行优化，建立综合参数自适应把持装置和数据库等，进而建立特种戛的CAD/CAM和FMS系统，这是当前特种加工技巧的主要发展趋势；（2）开发利用复合工艺和新工艺方法。现代高性能航空器的发展新型结构材料和高精密复杂结构的大批采用，进一步加剧了结构工艺性的恶化，单一的特种加工方法难以达到高精度、高质量、率和低成本综合技巧与经济指标请求，因而进一步加速开发和利用新型特种加工技巧和由多种能源组成的复合工艺。目前由二种能源复合的特种加工技巧，如电解电火花加工（ECDM）、电解电弧加工（ECAM）、电火花机械复合加工、机械超声波复合加工等复合工艺已成为国外国防工业和机械工业着力发展的特种加工技巧。由于复合工艺可以扬长避短， 经济，可取得明显的技巧经济效果，因此受到先进工业国家的工业部门的广泛关注。（3）大力开展精密化研究。高技巧的发展促使高技巧产品在向小型化和精密化方向发展，对产品零件的精度和表面粗糙度提出更高更严格的请求。如飞机惯性仪表中关键零件的制造请求达到微米级以上。气浮陀螺和静电陀螺的内外支承面的球度达到0.5--0.05μm,尺寸精度为0.6μm,表面粗糙度为0.025-0.012μm;激光陀螺的平面反射镜平面度为0.03-0.06μm,表面粗糙度小于0.012μm。飞机把持系统的23%零件精度达到微米级以上。随着高新技巧的发展，超精密加工技巧有了很大的发展，正从亚微米级向毫微米（10-9m）和纳米级（10-15m）发展。为适应这一发展趋势的需要，以高能束流加工技巧为代表的先进特种加工技巧的精密化研究引起工业界的高度器重。因此大力发展超精加工的特种加工技巧是今后相当长的时代内的重要发展方向。

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