特種加工的應用及使用優勢探討

王旭輝

（浙江浙華清德教育培訓中心有限公司，浙江 嘉興 314001）

隨著我國工業水平的提高，對于機械制造的工藝水平以及加工質量有了更高的要求，只要滿足加工精度和質量，才能夠保證產品的質量。與傳統的切削加工工藝相比而言，特種加工技術能夠借助光能、化學能、物質動能以及電化學能的優勢，加工技術更加科學合理。在我國的航空航天以及其他國防工業部門中，對產品的技術要求向高精度、高速度、高溫、高壓以及小型化方向發展，并且對材料的要求越來越高，復雜的零件形狀以及對精度的高要求，這些是傳統工藝技術難以滿足的。而利用特種加工技術，結合各種先進的能量形成的工藝方法，可以有效解決這些問題。現階段，特種加工技術已經在我國航空航天、醫療、國防等各個領域廣泛應用，加工的產品精度和質量都能夠達到較高的標準，為我國的工業發展作出了巨大的貢獻。

1 特種加工技術的特點

特種加工技術是我國機械制造業的重要組成部分，對機械制造業的發展起到重要的推動作用。在傳統的機械加工工藝中，因為刀具與工件之間的接觸震動等，在機械力的作用下，會對工件材料產生變形和殘余應力等影響，進而影響到加工的質量和精度。并且受到加工材料自身性能的限制，對加工的速度和質量會有不同程度的影響。而使用特種加工技術，可以加工任何硬度、強度、韌性、脆性的金屬、非金屬材料或復合材料，而且該方法非常適用于加工復雜、微細的表面和低剛度的零件。對于很多要求較高的超精密加工、鏡面加工、光整加工以及納米級加工等，特種加工都可以完成。特種加工技術的特點還在于，不僅可以采取單獨的一種加工方法，還可以采用復合加工的方法，以多種加工形式和能量，對同一工件進行加工，達到加工目的。與傳統的機械加工相比，特種加工不是主要依靠機械能，而是主要用其它的能量（如電能、化學能、光能、聲能、熱能等）去除金屬材料，在加工的過程中所使用的工具不會與工件之間產生顯著的接觸，所以加工的難易程度與工件的硬度并無關系。因為特種加工可以利用多種能量的結合形成復合加工，所以不同的能量復合就會產生不同的效果，這樣就可以綜合各種方法的優勢，來提高加工的質量和效率。復合加工的優越性可有效擴大材料的選擇范圍，并且能夠完成很多高精尖的加工要求。特種加工技術的應用，為我國工業生產的發展作出了巨大的貢獻。

2 特種加工的應用

特種加工技術主要是利用電能、化學能、聲能、光能等或者將幾種能量進行組合應用，去除加工工件上多余的材料，特種加工技術在高硬度、高精度材料加工中比較適用，能夠發揮較好的效果。在實際生產中，特種加工的分類和應用主要有電火花加工、電火花線切割、電化學加工、超聲以及激光幾種，下面對此進行分析。

（1）電火花加工。電火花加工的原理是利用浸在工作液中的兩極間脈沖放電時產生的電蝕作用，蝕除導電材料的特種加工方法。這種特種加工方法比較適用于形狀復雜的型孔、型腔零件加工，加工質量較好，并且可以實現自動化加工處理，在硬質合金和淬火鋼，深細孔和深槽等工件中都得到了良好的應用，加工精度高，質量好。隨著電火花特種加工技術的不斷發展，在理論和工藝上都得到了較大的進步。在理論方面，主要是針對工作液、極間氣泡以及等離子通道等方面進行研究，通過理論研究發現工作液的作用主要是冷卻放電通道，然后將加工過程中產生的電蝕產物帶走，以免粘附于電極表面而影響加工效果。在理論研究的基礎上，實踐應用方面的研究也有進一步的進展，加工中使用的工作液采用特制的電解液，然后使用電弧放電和火花放電的方式去除工件材料，經過實踐應用表明，這種加工方法比傳統的銑削加工的效率要高很多。

（2）電火花線切割加工。電火花線切割又稱為線切割技術，所謂的線切割就是利用細金屬絲作為電極，通過細金屬絲的連續移動，對工件進行脈沖火花放電，從而達到蝕除金屬、切割成型的目的。利用電火花線切割加工技術，電極比較簡單，對于厚度較小的薄板加工精度較高，可在加工樣板、凸輪和精密儀器中應用，能取得較好的加工效果。在實際應用中，還可以使用雙線電火花線切割電解復合加工技術，在對太陽能硅片進行切割以及進行制絨處理時，可達到厚度薄、切縫窄的效果，還能夠直接獲取絨面結構，產生裂紋的幾率較小，效率較高。電火花線切割加工技術可以有效解決加工材料的脆度、硬度和強度對加工工藝的影響，可取得比較理想的效果。

（3）電化學加工。電化學加工主要是利用電化學反應來對金屬材料進行加工的方法。在進行電化學加工時，工件與直流電源的連接作為陽極，而工具接陰極，控制加工的電流，就可完成加工。因為在進行電化學加工時，電流需要通過電解液才能夠形成溶解來蝕除金屬，所以一般能夠導電的材料都可以使用電化學的工藝方法來進行加工，不會受到材料的硬度、韌性的限制。使用電化學工藝加工，因為加工過程中不會產生相應的機械力，所以工件不需要承受力和熱的作用，這樣加工的工件就不會產生變形和殘余應力，加工后的工件表面粗糙度較好，對于加工過程中比較容易變形或者薄壁件比較適用。這種高效率的加工方式，操作上相對比較簡單，因為是簡單的直線進給運動，所以可一次加工出比較復雜的型腔、型面和型孔，加工速度也要比電火花高很多，可進行大批量的生產作業。

（4）激光加工。激光加工主要是利用能量密度較高的激光束來照射工件，被照射的部位就會瞬間融化或者蒸發，這些熔融的物質在沖擊波的作用下會被噴射出去，從而完成加工。激光加工還可以利用能量密度較小的激光束對工件進行焊接，因為能量較小，所以被加工部位的材料會產生熔融黏合的效果，從而完成焊接作業。因為激光加工是利用激光束，所以不需要刀具，不會與加工材料相接觸，即不會產生機械力和變形。因激光束的能量密度較高，所以對于金屬和非金屬材料都可以進行加工。因為速度快，所以加工效率極高。激光束加工的熱影響的區域較小，所以產生熱變形的幾率很小，對于加工的精度較高，工件表面粗糙度很小。

3 特種加工技術的使用優勢

（1）可使用的材料范圍擴大。使用傳統機械加工工藝對工件進行加工，由于機械力、熱影響等因素的影響，就會產生變形、裂紋、表面粗糙等現象，所以對工件的材料選擇有很大的限制性。有些材料的硬度、脆性和韌性不同，在機械力的作用下都會發生不同程度的損壞，無法達到最佳的加工效果。而在現代工業發展中，很多精密儀器對材料的要求越來越高，這就對加工方式和質量有了更高的要求。而使用特種加工工藝，因為有些加工工藝并不需要與工件直接接觸，所以不會對工件產生機械力和殘余應力，對工件的影響較小。特種加工工藝高效快速，不會受到材料本身性能的影響，各種金屬材料、非金屬材料都可以進行加工。所以使用特種加工工藝，工件所使用的材料范圍擴大，并且加工精度高，表面粗糙度低，可有效提高生產效率。

（2）提高工藝方式。在傳統的機械加工工藝中，基本都是手工控制加工質量，這就決定了加工質量完全取決于操作人員的經驗和操作技巧，加工質量無法得到有效保證。而采用特種加工工藝，則可實現自動控制加工。比如特種加工技術中的線切割工藝，只需要設計合理的編程，在數控設備中就可以按照輸入的程序，執行自動化操作，而不需要手工對加工過程進行操作，加工和檢測零件的整個過程都是自動化進行，一方面擺脫了控制不準手工加工精度的問題，另一方面有效提高了生產效率。所以特種加工技術實現了控制技術的創新，有效提高了加工質量。

（3）加工標準高。隨著各種高精設備儀器的出現，對加工工藝的要求更加精細化，納米、亞納米級制造精度對工藝水平要求極高，這些標準是傳統加工工藝無法完成的。而使用特種加工工藝中的電子束、激光、電火花、電化學等加工方式，就可達到這種精密加工的要求。使用特種加工技術，在型腔、型面、型孔方面的加工效率和質量都較高，對工件的影響較小，對于很多無法完成的要求，特種加工都可以完成。所以特種加工技術的應用，是以后工業生產中重要的發展方向。

4 結語

隨著現代經濟和工業的快速發展，對機械制造業的要求越來越高。特種加工技術具有速度快、精度高、質量高、影響小等諸多優勢，所以在機械制造中得到了廣泛的應用。在現代的精密醫療設備、航空航天、國防設備等尖端設備制造中，因為對零件的加工要求較高，都大量應用了特種加工技術。隨著我國科學技術的快速發展，特種加工技術也會不斷的創新和發展，為我國的經濟發展貢獻更大的力量。