分述电子束加工与离子束加工
摘要
由于传统的机械加工技术不能满足人们的加工要求，通过人类的探索和研究，找到了可以提高加工精度的特殊方法-特种加工方法。

现在以电子束加工与离子束加工技的对比来发现他们各自的优缺点，并对此进行分析，找到他们的异同，从而在工业发展中可以选择正确的加工方法。

ABSTRACT
Because the traditional mechanical processing technology can not meet the processing requirements. Through the human’s exploration and research, found it can improve the machining accuracy of special methods of special machining method. Now with the electron beam processing and ion beam processing technologycontrast to find their respective advantages and disadvantages, and then analyzes this, we can find their similarities and differences, so that we can choose the correct processing methodin the develop of the industry.
关键词:加工原理；
Key words
引言
当今世界特种加工技术在工业发展中发挥着重要的作用，它完成了传统的机械加工方法所不能达到的加工质量。

为了能够合理的选择加工方法，下面以电子束加工与离子束加工为例进行论述。

1.特种加工技术的发展历史
特种加工亦称“非传统加工”或“现代加工方法”，泛指用电能、热能、光能、电化学能、化学能、声能及特殊机械能等能量达到取出或增加材料的加工方法，从而实现材料被去除、变形、改变性能或被镀覆等。

特种加工是指那些不属于传统加工工艺范畴的加工方法,它不同于使用刀具、磨具等直接利用机械能切除多余材料的传统加工方法。

特种加工是近几十年发展起来的新工艺,是对传统加工工艺方法的重要补充与发展,目前仍在继续研究开发和改进。

直接利用电能、热能、声能、光能、化学能和电化学能，有时也结合机械能对工件进行的加工。

特种加工中以采用电能为主的电火花加工和电解加工应用较广，泛称电加工。

20世纪40年代发明的电火花加工开创了用软工具、不靠机械力来加工硬工件的方法。

50年代以后先后出现电子束加工、等离子弧加工和激光加工。

这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进行加工。

对于高硬度材料和复杂形状、精
密微细的特殊零件,特种加工有很大的适用性和发展潜力,在模具、量具、刀具、仪器仪表、飞机、航天器和微电子元器件等制造中得到越来越广泛的应用。

特种加工的发展方向主要是：提高加工精度和表面质量，提高生产率和自动化程度，发展几种方法联合使用的复合加工，发展纳米级的超精密加工等。

2.电子束加工与离子束加工的工作原理
2.1电子束加工的基本原理及其原理图
电子书加工是在真空条件下，利用聚焦后能量密度极高的电子束，以极高的速度冲击到工件表面的极小面积上，在极短的时间内，其能量的大部分转变为热能，使被冲击部分的工件材料达到几千摄氏度以上的高温，从而引起材料的局部熔化和企划，而实现加工的目的，如右图1-1所示。

这种利用电子束热效应的加工，成为电子书热加工。

电子束的另一种是利用电子束流的非热效应。

功率密度较小的电子束流和电子胶相互作用，电能转化为化学能，产生辐射化学或物理效应，是电子胶的分子曝光。

采用这种方法，可以实现材料表面微槽或其他几何形状的刻蚀加工。

2.2离子束加工原理及其原理图
离子束加工是利用离子束对材料进行成形或表面改性的加工方法。

在真空条件下，将由离子经过电场加速，获得具有一定速度的离子投射到材料表面，产生溅射效应和注入效应。

由于栗子带正电荷，其质量比电子大数千、数万倍，所以离子束比电子束具有更大的撞击动
能，它是靠微观的机械撞击能量来加工的。

离子束加工的物理基础是离子射到材料表面时发生的撞击效应、溅射效应和注入效应。

具有一定动能的离子射到工件表面时，可以将表
面的源自撞击出来，这就是离子的撞击效应和溅
射效应。

如果离子能量足够大并垂直工件表面撞
击时，离子就会钻进工件表面，这就是离子的注
入效应。

图1-2即为离子束加工原理图。

3.电子束加工与离子束加工的加工特点及应用的对比
3.1电子束加工的加工特点及其应用
电子束加工特点（1）电子束加工是一种高精密微细的加工的方法；（2）能够加工各种材料，加工范围广；（3）电子束的能量密度大，加工效率高；（4）加工过程能够实现自动控制；（5）在真空中加工工产生污染少；（6）设备价格昂贵；
3.2离子束加工的主要特点及其分类
离子束的加工特点（1）离子束加工的精度非常高。

（2）离子束加工产生的污染小。

（3）离子束加工的加工应力、热变形等极小、加工精度高。

（4）离子束加工设备费用高、成本贵、加工效率低。

离子束加工的分类：离子束加工依其目的可以分为蚀刻及镀膜两种。

蚀刻又可在分为溅散蚀刻和离子蚀刻两种。

离子在电浆产生室中即对工件进行撞击蚀刻，为溅散蚀刻。

产生电子使以加速之离子还原为原子而撞击材料进行蚀刻为离子蚀刻。

离子束工加工的应用：
1.蚀刻加工：
离子蚀刻用于加工陀螺仪空气轴承和动压马达上的沟槽，分辨率高，精度、重复一致性好。

离子束蚀刻应用的另一个方面是蚀刻高精度图形，如集成电路、光电器件和光集成器件等征电子学构件。

太阳能电池表面具有非反射纹理表面。

离子束蚀刻还应用于减薄材料，制作穿透式电子显微镜试片。

2.离子束镀膜加工：
离子束镀膜加工有溅射沉积和离子镀两种形式。

离子镀可镀材料范围广泛，不论金属、
非金属表面上均可镀制金属或非金属薄膜，各种合金、化合物、或某些合成材料、半导体材
料、高熔点材料亦均可镀覆。

离子束镀膜技术可用于镀制润滑膜、耐热膜、耐磨膜、装饰膜和电气膜等。

3.2电子束加工与离子束加工的对比
4.特种加工技术的发展趋势及应用研究
为了进一步提高特种加工技术水平并扩大应用范围，当前特种加工技术的总体发展主要有以下几个方面：
（1）采用自动化技术充分利用计算机技术对特种加工设备的控制系统、电源系统进行优化，加大对特种加工的基本原理、加工原理、工艺规律、加工稳定性等深入研究力度，建立综合工艺参数自适应控制装置、数据库等，进而建立特种加工的CAD/DAM与FMS系统，这是当前特种加工技术的主要发展方向。

（2）趋向精化研究。

高新技术的发展促使新技术产品向超精密化与小型化方向发展，对产品零件的精度与表面粗糙度提出更严格的要求。

（3）污染问题是影响和限制有些特种加工应用＼发展的严重障碍。

加工过程的废渣、废气若排放不当，会产生严重的环境污染，影响工人健康。

必须话费大量的金钱和精力，使工业发展面向绿色的加工方向发展。

（4）进一步开拓特种加工技术，以多种能量同时作用，相互取长补短的复合加工技术，如电解磨削、电解放点加工、超声电火花加工等，需要不断的探索与发展。

结论
综上所属，可以通过电子束加工与离子束加工技术各自优缺点的对比，便于我们可以合理的选择加工方法，不仅可以提高加工精度，也可以提高加工效率，还可以减少成本，进而
提高企业利润。

参考文献
[1] 刘晋春.特种加工.机械工业出版社，1997
[2] 张文峰.朱荻.电子书加工技术机器在表面工程中的应用[J]，2003
[3] 周志斌.肖沙里.等现代超加工技术的概况及应用[J].现代制造工程，2009（8）
[4] 徐宾士.表面工程新技术.国防工业出版社，2002
[5]王先奎主编.精密加工技术使用手册.北京；机械工业出版社，2001
[6]张建华主编.精密特种加工技术.机械工业出版社，2008。