特種加工與機械制造工藝技術變革探討

牟影

摘要：特種加工是機械制造工藝技術的重要組成部分，特種加工的發展引發了機械制造工藝技術的巨大變革。特種加工方法就是將電、磁、聲、光、化學等能量或其組合施加在工件的被加工部位上，從而實現材料被去除、變形、改變性能或被鍍覆等的加工方法。本文主要研究了特種加工的特點、分類、應用范圍和對于機械制造工藝技術的影響。

關鍵詞：特種加工 機械制造 工藝 技術變革

中圖分類號： TH13 文獻標識碼：A 文章編號1672-3791（2015）01（c）-0000-00

隨著新型材料的不斷應用，工件復雜程度的不斷提高，對機械制造工藝技術產生了巨大的挑戰，而科學技術的不斷發展，對工件精確程度要求的不斷提高，也對機械制造工藝技術提出了更高的要求。由于傳統的切削加工方法受到諸如材料、工藝的限制無法完成一些新材料的加工或者無法達到要求的精度和水平，特種加工應運而生。[1]

1特種加工是一種新興的加工方式

1.1特種加工的加工特性

有別于過去的切削加工，特種加工不再單純的依靠機械能，而是綜合了電、磁、聲、光、化學等多種能量對工件進行加工。不同于傳統的切削加工要求，工具的硬度高于所要加工原料，才能對材料進行加工，特種加工工具可以不需要很高的硬度，有時還可以不用工具就可以對材料進行加工。由于特種加工不再單純的依靠機械能，特種加工工具與材料之間并無明顯的機械切削力。隨著科學技術的不斷發展，特種加工還會不斷進步。

1.2 特種加工的分類

按照作用能量和作用機理，特種加工主要有以下幾種：以電能、熱能為作用能量，以熔化、氣化為作用機理的使用電火花、電子束、離子束、等離子等進行的加工，以傳統的機械能，加上聲能為作用能量，以磨料高頻撞擊為作用機理的利用先進超聲波的加工，以激光的光和熱能為作用能量，以熱產生的高溫熔融和氣化為作用機理的主要利用激光對各種材料進行加工，以電能為作用能量，以金屬陽離陰離的不同性質為作用機理的各種電解加工，以化學制劑產生的能量為作用能量，以腐蝕、光化學腐蝕為作用機理的化學銑削、化學拋光和光刻，以動能為作用能量，以沖擊為作用機理的水射流切割，以磁能為作用能量，以磁力作用為作用機理的電磁成型加工，以復合能為作用能量，以光聚合、選擇性燒結、分層黏結、熱熔堆積、液電效應和火藥爆炸沖擊為作用機理的光敏樹脂液相固化成型、選擇性粉末燒結成型、薄片分層疊加成型、熔絲堆積成型、液中放電成型加工和爆炸加工。[2]

1.3 特種加工的應用范圍

加工各種高硬度、高強度、高韌性、高脆性等傳統加工方法所不能做到的材料，如各種合金、鋼、金剛石等等，加工各種特殊斷面的型孔、各種立體的不易加工的零件表面以及各種小孔、窄縫等特殊復雜表面，如蝸輪、發動機機匣的立體成型表面，沖模、冷拔模的特殊斷面的型孔，各種精密小部件的縫、孔，有些對精度、光整度要求較高的零件，還有一些具有特殊要求的零件和用于航空航天事業的低剛度零件，有些方法還可用于納米級材料的制造。[3]

2特種加工給機械制造工藝帶來了新氣象

2.2特種加工降低了對于加工原料的要求，可用于精密、納米加工

特種加工不再依靠傳統的機械能，工具硬度可以遠低于材料硬度，降低了我們對于加工原料的要求，使許多新型材料也進入可加工的種類，應用特種加工方法，不只使普通材料，超硬材料和特殊材料的加工也成為可能，在傳統加工方式下不能加工的鋼、合金、金剛石等高硬度材料，玻璃、陶瓷等脆性材料，都可以采用特種加工方法，進行加工，傳統加工方式無法對淬火鋼進行加工，但電火花加工淬火鋼比未淬火鋼更為簡單容易，這極大地促進了新型材料的廣泛應用，大大增加了可用原料的種類。當前機械制造已經精細到納米，許多加工制造零件都以更加精細的程度提高技術含量和水平，而這正是依靠特種加工技術中的激光、電子束、離子束加工來實現的，特種加工可實現精細加工和納米加工。

2.2特種加工帶來新的加工工藝和新的設計思路

以前的加工方式對孔的要求極高，諸如小孔、方孔、深孔由于不易加工，設計上會盡量減少甚至不用這些形式，特種加工的出現改變了這一現象，因為對于特種加工，孔的形式不會對加工造成難題，都一樣易于加工，在傳統加工方式下極難加工的高硬度、脆性材料，使用特種加工方法就會變得簡單許多。過去由于高硬度材料無法進行加工，有些零件只能采用鑲嵌模式，影響了零件的美觀性和實用性，而采用特種加工方法，即使是硬度很高的材料也能整塊加工。新的加工手段帶來了新的加工原料和新的加工工藝，而這也必然帶來新的設計思路，特種加工能夠進行各種高難度材料的加工，能夠進行各種復雜零件的加工，能夠進行多種特殊要求的材料的加工，快速成型技術即增材加工法的應用，極大地節省了產品試制的時間，創新了試制方式，這極大地擴大了可選原料的范圍和制作工藝的種類，使設計思路更為自由，甚至可以根據設計思路快速制作出成品，實現創意和制造的統一。

2.3 特種加工打破了傳統的工藝流程，改變了不合格品的廢棄命運

在傳統的處理方式下，除磨削外，必須提前進行其他工藝流程，最后再進行淬火加工，在這種工藝流程下，如果忘記某個流程，產品只能被廢棄，浪費了材料和工藝。而采用特種加工方式下就不必如此，可以對加工流程進行調整，有一定彈性，也可以及時補救之前操作過程的失誤。特種加工能夠加工各種材料而不受硬度的限制，所以可以在淬火之后再對材料進行加工，還能防止加工完成之后再進行淬火產生的應力變形，如電火花切割就是在淬火之后進行的。在傳統的加工程序之下，如果已經加工定型的產品出現問題，就只能報廢等待回收利用，而在特種加工下就不會如此，還能夠采取措施進行補救，如在傳統的加工方式下忘了某一步驟而先進行了淬火就只能報廢，電火花加工技術卻能夠解決這一問題，加工粗糙或有缺陷的零件，也能使用電火花進行修復，而在后續工藝中有磨損的零件，可用電刷鍍修復。

2.4特種加工創新了產品試制的方式，使試制周期縮短

特種加工方式出現之前，如要進行產品試制，需提前做好工具、量具、模具等多方準備，如要進行花鍵孔的加工需要提前準備的刀具，加工各種直齒輪所要準備的相適應的刀具，加工多種異型孔又需要各種相配的模具，而要進行復雜零件的試制，所用的刀具、模具都將是一個龐大的工程，特種加工中的電火花線切割解決了這一問題，利用電火花線切割能夠解決諸如花鍵孔、直齒輪、異型孔的加工而不需要繁瑣地準備各種刀具、模具，增材加工法被認為是特種加工中的快速成型技術，利用這一加工方法可以解決復雜零件的加工難題。

參考文獻

[1]李指俊，馮同建.特種加工技術及其發展趨勢[J].機械制造，2009（4）.11-12

[2]中國機械工程學會.機械制造技術的發展及其高技術化[J].中國機電工業，2009（3）.20-21