Изучите эффективные решения для листового металла

Нажмите, чтобы узнать о листогибочных прессах, обрезных станках, лазерных резаках и многом другом от Artizono. Повысьте эффективность производства с помощью инновационных промышленных решений.

Нетрадиционная обработка (Определяющее руководство)

Что такое нетрадиционный процесс обработки?

Для начала давайте рассмотрим определение нетрадиционной обработки.

Нетрадиционная обработка, также называемая "нетрадиционной обработкой" или "современным методом обработки", обычно предполагает использование энергии электричества, тепла, света, электрохимии, химии, звука или специальной механики для удаления или добавления материалов.

Это приводит к удалению, деформации, изменению свойств или нанесению покрытия на материалы.

Нетрадиционная обработка

Развитие и определение нетрадиционной обработки

Традиционная механическая обработка имеет долгую историю и сыграла значительную роль в человеческом производстве и материальной цивилизации.

В настоящее время большинство наших товаров производится и собирается традиционными методами, например, бытовая техника (например, холодильники, стиральные машины, кондиционеры), транспортные средства (например, автомобили, поезда, самолеты), а также оружие и оборудование (например, ружья, пушки, танки, ракеты).

Традиционная механическая обработка предполагает использование механической энергии и силы резания для удаления излишков металла, в результате чего получается деталь определенной геометрической формы, размера и шероховатость поверхности. Сайт материал инструмента должен быть тверже, чем материал заготовки.

Однако с развитием науки и техники, особенно с 1950-х годов, и потребностью в высокоточных, высокоскоростных, высокотемпературных, высоконапорных и миниатюрных изделиях, особенно в оборонной промышленности, сложность обработки материалов возросла, и все больше сложные формы и более высокие требования к точности размеров и шероховатости поверхности.

Для решения этих задач в машиностроении появились новые требования, в том числе возможность обработки труднообрабатываемых материалов, таких как твердые сплавы, титановые сплавы, жаропрочные стали, нержавеющие стали, закалочные стали, алмаз, драгоценный нефрит, кварц, германий, кремний и другие.металлические материалы.

Кроме того, требуются новые методы обработки сложных поверхностей, таких как стереофонические поверхности лопаток паровых турбин, интегральных турбин, корпусов двигателей и ковочные штампы, а также специальные разделы по штампам для штамповки и холодной вытяжки, внутреннему рифлению, распылительным соплам, сеткам, отверстиям и узким щелям на прядильных соплах.

Для удовлетворения этих потребностей исследователи изучают и разрабатывают нетрадиционные методы обработки (NTM), также известные как нетрадиционная обработка (NCM), которые используют физическую энергию (электричество, магнетизм, звук, свет и тепло), химическую энергию и даже механическую энергию для прямого воздействия на обрабатываемую область и удаления, деформации или изменения материала.

Традиционные методы обработки больше не подходят для решения этих технических задач, что делает нетрадиционную обработку необходимым решением.

Нетрадиционная обработка (NTM) имеет следующие отличительные особенности:

  • Твердость материал инструмента может быть значительно ниже по сравнению с материалом заготовки.
  • Заготовка может обрабатываться непосредственно с помощью источников энергии, таких как электричество, электрохимическая энергия, звуковая энергия или световая энергия.
  • В процессе обработки механические усилия минимальны, а заготовка практически не испытывает механических и термических деформаций, что способствует повышению точности обработки и качества поверхности.
  • Различные методы можно комбинировать, создавая новые технологические приемы, которые значительно повышают эффективность и точность производства.
  • С развитием новых источников энергии постоянно разрабатываются новые методы НТМ.

Благодаря вышеперечисленным характеристикам, нетрадиционная технология обработки способна обрабатывать материалы, как металлические, так и неметаллические, с любым уровнем твердости, прочности, вязкости и хрупкости, а также специализируется на обработке сложных, микроповерхностей и деталей с низкой жесткостью.

В то же время некоторые методы могут использоваться для суперфинишной, зеркальной и нанометровой (атомной) обработки.

Классификации нетрадиционных видов обработки

Классификация нетрадиционной обработки еще не определена. В целом, ее можно разделить на различные формы в зависимости от источника энергии, формы функции и принципа обработки, как показано в следующей таблице.

Метод обработкиОсновная форма энергииФункциональная форма
Электроэрозионная обработкаОбработка с применением электроэрозионной обработкиЭлектроэнергия, тепловая энергияПлавление, газификация
Обработка резанием EDMЭлектроэнергия, тепловая энергияПлавление, газификация
Электрохимическая обработкаЭлектрохимическая обработкаЭлектрохимическая энергияПеренос ионов
Электрофорная обработкаЭлектрохимическая энергияПеренос ионов
Обработка покрытийЭлектрохимическая энергияПеренос ионов
Обработка высокоэнергетическим лучомОбработка лазерным лучомСвет, тепловая энергияПлавление, газификация
Обработка электронным лучомЭлектроэнергия, тепловая энергияПлавление, газификация
Обработка ионным лучомЭлектричество, механическая энергияАбсцедирование
Плазменно-дуговая обработкаЭлектроэнергия, тепловая энергияПлавление, газификация
Резка материалов и эрозионная обработкаУльтразвуковая обработкаАкустическая, механическая энергияАбсцедирование
Обработка абразивным потокомМеханическая энергияАбсцедирование
Химическая обработкаХимическая фрезерная обработкаХимическая энергияКоррозия
Изготовление фотопластинокХимическая энергияКоррозия
 
Световая энергия
 
Процесс литографииСвет, химическая энергияФотохимические, коррозионные
Фотоэлектроформование покрытияСвет, химическая энергияФотохимические, коррозионные
Обработка травлениемХимическая энергиякоррозия
СвязываниеХимическая энергияХимические связи
Обработка взрывомХимическая энергия, Механическая энергиявзрыв
Обработка давлениемПорошковая металлургияТепловая энергияТермоформование
 
Механическая энергия
Сверхпластичное формованиеМеханическая энергияСуперпластик
Быстрое прототипированиеТепловая энергияФормование горячим расплавом
 
Механическая энергия
Обработка композитных материаловЭлектрохимическая дуговая обработкаЭлектрохимическая энергияКоррозия плавления и газификации
Электроразрядное механическое шлифованиеЭлектроэнергия, тепловая энергияИонный перенос, плавление, резка
Электрохимическое травлениеЭлектрохимическая энергия, Тепловая энергияПлавление, коррозия при газификации
Ультразвуковой электроэрозионный станокЗвук, тепло, электричествоПлавки, абсцедирование
Комплексная электролитическая обработкаЭлектрохимическая энергия, механическая энергияАбсцедирование
Режущая база Комбинированная обработкаМеханическая, акустическая и магнитная энергияРезка

Виды нетрадиционных процессов обработки

Электроэрозионная обработка (EDM):

Электроэрозионная обработка

Основной принцип:

EDM, или электроразрядная обработка, - это разновидность нетрадиционного метода обработки, который заключается в травлении проводящие материалы посредством электрической эрозии, вызванной импульсным разрядом между двумя полюсами, погруженными в рабочую жидкость. Этот процесс также известен как электроэрозионная обработка или электроэрозионная обработка. Основным оборудованием для этого метода является электроэрозионный станок.

Основные характеристики EDM:

  • Возможность обработки материалов, трудно поддающихся традиционным методам обработки, и заготовок сложной формы.
  • В процессе обработки не участвуют силы резания.
  • Избегайте таких дефектов, как заусенцы, следы от инструментов и канавки.
  • Инструмент материал электрода не должен быть тверже материала заготовки.
  • Процесс обработки легко автоматизировать благодаря прямому использованию электроэнергии.
  • В некоторых случаях требует дополнительного удаления образовавшегося на поверхности метаморфического слоя.
  • Очистка дымовых загрязнений, образующихся в процессе очистки и обработки рабочей жидкости, может быть проблематичной.

Область применения:

  • Обработка пресс-форм и деталей с отверстиями и полостями сложной формы.
  • Обработка различных твердых и хрупких материалов, таких как твердые сплавы и закаленная сталь.
  • Обработка глубоких мелких отверстий, фигурных отверстий, глубоких канавок, узких прорезей, нарезка тонких ломтиков и т.д.
  • Обработка всех видов инструментов и измерительные инструменты такие как режущие инструменты, образцовые пластины и кольцевые измерители резьбы.

Электролитическая обработка:

Электролитическая обработка

Основной принцип:

В электролитической обработке используется принцип электрохимического растворения, а в качестве катода используется пресс-форма. Заготовка обрабатывается до определенной формы и размера.

Область применения:

Электролитическая обработка идеально подходит для сложных для обработки материалов, а также для деталей сложной формы или с тонкими стенками.

Этот метод широко используется в различных областях, таких как нарезка стволов, лопастей, крыльчаток, пресс-форм, профилированных отверстий и деталей, снятие фасок и заусенцев.

Во многих видах механической обработки технология электролитической обработки играет важную или даже незаменимую роль.

Преимущества:

  • Широкий диапазон обработки - почти все проводящие материалы могут быть обработаны с помощью электрохимической обработки без ограничений по механическим и физическим свойствам, таким как прочность, твердость, вязкость или металлографическая структура материала. Она часто используется для обработки твердых сплавов, высокотемпературных сплавов, закаленной стали, нержавеющей стали и других труднообрабатываемых материалов.
  • Высокая производительность
  • Хорошее качество обработки, особенно с точки зрения качества поверхности
  • Может использоваться для обработки тонких стенок и деформируемых деталей - Отсутствует контакт между инструментом и заготовкой, нет механической силы резания, нет остаточное напряжение или деформации, а также отсутствие заусенцев или вспышек в процессе электрохимической обработки.
  • Катод инструмента не подвержен износу.

Ограничения:

  • Низкая точность обработки и обработки
  • Высокая стоимость обработки. Чем меньше партия, тем выше дополнительные расходы на одну деталь.

Лазерная обработка:

Лазерная обработка

Основные принципы:

Лазерная обработка - это процесс, в котором используются высокоэнергетические световые лучи, сфокусированные линзой, для расплавления или испарения материалов и их удаления за короткое время для выполнения обработки.

Преимущества:

Технология лазерной обработки обладает такими преимуществами, как минимальные отходы материала, экономичность при крупносерийном производстве и универсальность в обработке объектов. В Европе лазерная технология широко используется для сварки специальных материалов, таких как высококачественные автомобильные кузова, крылья самолетов и фюзеляжи космических кораблей.

Область применения:

Как наиболее распространенное применение, технологии лазерной обработки в основном включают лазерная сварка, лазерная резка, модификация поверхности, лазерная маркировка, лазерное сверлениеМикрообработка и фотохимическое осаждение, стереолитография, лазерное травление и т.д.

Обработка электронным лучом:

Обработка электронным лучом

Основные принципы:

Электронно-лучевая обработка (ЭЛУ) - это обработка материалов с использованием теплового или ионизационного воздействия сходящегося электронного пучка высокой энергии.

Основные характеристики:

Высокая плотность энергии, сильное проникновение, широкий диапазон глубины единовременного проплавления, большой коэффициент ширины сварного шва, быстрый скорость сваркиНебольшая зона термического воздействия, малая рабочая деформация.

Область применения:

Электронно-лучевая обработка имеет широкий спектр обрабатываемых материалов и позволяет обрабатывать очень маленькие участки.

Он обеспечивает точность обработки на нанометровом уровне, позволяя выполнять молекулярную или атомарную обработку.

Он обладает высокой производительностью, но стоимость обрабатывающего оборудования высока.

Процесс обработки производит минимальное загрязнение окружающей среды.

Он подходит для обработки микроотверстий и узких щелей, а также может использоваться для сварки и тонкой литографии.

Вакуум электронно-лучевая сварка Технология изготовления мостовых раковин - основное применение электронно-лучевой обработки в автомобилестроении.

Обработка ионным лучом:

Обработка ионным лучом

Основные принципы:

Обработка ионным лучом осуществляется путем ускорения и фокусировки потока ионов, генерируемого источником ионов, на поверхность заготовки в условиях вакуума.

Основные характеристики:

Благодаря точному контролю плотности ионного потока и энергии ионов можно добиться сверхточной обработки на нанометровом, молекулярном и атомном уровнях. Ионно-лучевая обработка приводит к минимальному загрязнению, стрессу и деформации, а также адаптируется к обрабатываемым материалам, но при этом имеет высокую стоимость.

Область применения:

Ионно-лучевую обработку можно разделить на два типа: травление и покрытие.

Травление Обработка:

Ионное травление используется при обработке воздушный подшипник гироскопов и канавок на моторах динамического давления, с высоким разрешением, высокой точностью и хорошей повторяемостью.

Еще одно применение ионно-лучевого травления - травление высокоточной графики, например, интегральных схем, оптоэлектронных устройств и оптических интегральных устройств.

Ионно-лучевое травление также используется для истончения материалов с целью подготовки образцов для проникающей электронной микроскопии.

Покрытие Обработка:

Обработка покрытий ионным лучом имеет две формы: напыление и ионное покрытие.

Ионное покрытие может быть нанесено на широкий спектр материалов. Металлические или неметаллические пленки могут быть нанесены на металлические или неметаллические поверхности, также могут быть покрыты различные сплавы, соединения или синтетические материалы, полупроводниковые материалы и материалы с высокой температурой плавления.

Технология ионно-лучевого покрытия используется для нанесения смазочных, термостойких, износостойких, декоративных и электротехнических пленок.

Плазменно-дуговая обработка:

Плазменно-дуговая обработка

Основные принципы:

Плазменная дуга Обработка - это нетрадиционный метод обработки, позволяющий резать, сваривать и распылять металл или неметалл под воздействием тепловой энергии плазменной дуги.

Основные характеристики:

  • Микролучевая плазма дуговая сварка способен сваривать фольгу и тонкие листы.
  • Он обладает уникальным эффектом "замочной скважины", который позволяет выполнять одностороннюю сварку и двухстороннюю свободную формовку.
  • Сайт плазменная дуга имеет высокую плотность энергии и температуру в столбе дуги, что обеспечивает сильную проникающую способность. Это означает, что снятие фаски не требуется для стали толщиной 10-12 мм и полного провар и двухстороннее формование может быть достигнуто за один проход, что обеспечивает высокую скорость сварки, высокую производительность и минимальную деформацию.
  • Однако оборудование для этого процесса сложное и отличается высоким расходом газа, что делает его пригодным только для сварки в помещениях.

Область применения:

Он широко используется в промышленном производстве, особенно для сварка меди и медный сплав, титан и титановый сплав, легированная сталь, нержавеющая сталь, молибден используются в военной промышленности и передовых промышленных технологиях, таких как аэрокосмическая промышленность, например, титановый сплав ракетной оболочки, некоторые из авиационных тонкостенных контейнеров.

Ультразвуковая обработка:

Ультразвуковая обработка

Основные принципы:

Ультразвуковая обработка заставляет поверхность заготовки постепенно разрушаться за счет использования ультразвуковой частоты в качестве инструмента для малоамплитудной вибрации и пуансона на обрабатываемой поверхности за счет свободного абразива в жидкости между ним и заготовкой.

Ультразвуковая обработка часто используется для пробивки, резки, сварки, раскроя и полировки.

Основные характеристики:

Может обрабатывать любой материал, особенно подходит для обработки различных твердых, хрупких непроводящих материалов, с высокой точностью, хорошим качеством поверхности, но с низкой производительностью.

Область применения:

Ультразвуковая обработка в основном используется для перфорации (включая круглые отверстия, фигурные отверстия и изогнутые отверстия и т.д.), резки, прорезки, гнездования, резьбы различных твердых и хрупких материалов, таких как стекло, кварц, керамика, кремний, германий, феррит, драгоценный камень и нефрит, удаления заусенцев с небольших деталей в партиях, полировки поверхности формы и правки шлифовального круга.

Химическая обработка:

Химическая обработка

Основные принципы:

При химической обработке используется кислота, щелочь или солевой раствор для разъедания или растворения материала деталей с целью получения желаемой формы, размера или поверхности заготовки.

Основные характеристики:

  • Может обрабатывать любой металл материалы, которые можно резатьНе имеет твердости, прочности.
  • Он подходит для обработки больших площадей и может обрабатывать много деталей одновременно.
  • Шероховатость поверхности достигает Ra1.25~2.5μm без каких-либо напряжений, трещин или заусенцев.
  • Простота в эксплуатации.
  • Не подходит для обработки узких пазов и отверстий
  • Не подходит для устранения таких дефектов, как шероховатость поверхности и царапины.

Область применения:

  • Подходит для прореживания больших площадей;
  • Подходит для обработки сложных отверстий в тонкостенных деталях

Быстрое создание прототипов:

Быстрое прототипирование

Технология RP - это интеграция и развитие современных технологий CAD/CAM, лазерных технологий, технологий компьютерного числового управления, технологий прецизионных сервоприводов и технологий новых материалов. Различные системы быстрого прототипирования имеют различные принципы формирования и системные характеристики, обусловленные различиями в материалах для формирования, но основополагающий принцип остается неизменным - "производство по слоям, наращивая каждый слой".

Это похоже на процесс математического интегрирования, а визуально система быстрого прототипирования напоминает "3D-принтер".

Основные принципы:

Интеграция и развитие технологии RP, основанной на современной технологии CAD/CAM, лазерной технологии, технологии компьютерного числового управления, технологии прецизионного сервопривода и новый материал Технология позволяет напрямую получать данные о дизайне изделия (CAD) и быстро изготавливать образцы, пресс-формы или модели новых изделий без использования пресс-форм, фрез или приспособлений.

В результате широкое использование и применение технологии RP значительно сокращает цикл разработки новых продуктов, снижает стоимость разработки и повышает ее качество.

Переход от традиционного "метода устранения" к современному "методу роста" и от изготовления пресс-форм к производству без пресс-форм представляет собой революционное влияние технологии RP на производственную отрасль.

Основные характеристики:

Технология RP преобразует сложную трехмерную обработку в серию многослойных операций, значительно снижая сложность обработки. Она обладает следующими характеристиками:

  • Высокая скорость всего процесса формовки делает его идеальным для современного рынка быстро меняющихся продуктов;
  • Возможность создания трехмерных объектов любой сложной формы;
  • При формовке не требуются специальные приспособления, штампы или фрезы, что снижает затраты и сокращает производственный цикл;
  • Высокий уровень технологической интеграции, результат прогресса современной науки и техники, а также демонстрация их комплексного применения, с ярко выраженными высокотехнологичными особенностями.

Вышеперечисленные характеристики указывают на то, что технология RP идеально подходит для разработки новых продуктов, быстрого изготовления единичных и мелкосерийных деталей сложной формы, проектирования и производства пресс-форм и моделей, а также производства материалов, сложных для обработки.

Кроме того, он хорошо подходит для контроля формы, сборки и быстрого реинжиниринга.

Область применения:

Технология быстрого прототипирования может применяться в таких областях, как авиация, аэрокосмическая промышленность, автомобилестроение, связь, медицина, электроника, бытовая техника, игрушки, военная техника, промышленное моделирование (скульптура), модели зданий, машиностроение и т.д.

Заключение

В этой статье мы перечислили девять видов нетрадиционных методов обработки, которые могут послужить удобным руководством для тех, кто хочет узнать о нетрадиционных методах обработки, их преимуществах, классификации и многом другом.

Всего в одном шаге!

Начните революцию в обработке листового металла

4 комментария к “Non Traditional Machining (The Definitive Guide)”

  1. Майкл Бреннер

    Практичный машинист привел меня сюда. Я знаю, что это старая статья, но я нахожу ее увлекательной. Я преподаю производство в HS, и это отличное введение в нетрадиционную обработку. Можно ли получить pdf-файл этой статьи с указанием источника? Спасибо.

    1. Машиностроение

      Привет, Майкл, я очень рад, что вам понравилась эта статья. В настоящее время мы не предоставляем PDF-файлы статей на нашем сайте, однако вы можете читать их здесь в любое время, и это БЕСПЛАТНО, и так будет всегда.

Оставьте комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Прокрутить вверх