特種加工的應(yīng)用及使用優(yōu)勢探討

王旭輝

（浙江浙華清德教育培訓(xùn)中心有限公司，浙江 嘉興 314001）

隨著我國工業(yè)水平的提高，對(duì)于機(jī)械制造的工藝水平以及加工質(zhì)量有了更高的要求，只要滿足加工精度和質(zhì)量，才能夠保證產(chǎn)品的質(zhì)量。與傳統(tǒng)的切削加工工藝相比而言，特種加工技術(shù)能夠借助光能、化學(xué)能、物質(zhì)動(dòng)能以及電化學(xué)能的優(yōu)勢，加工技術(shù)更加科學(xué)合理。在我國的航空航天以及其他國防工業(yè)部門中，對(duì)產(chǎn)品的技術(shù)要求向高精度、高速度、高溫、高壓以及小型化方向發(fā)展，并且對(duì)材料的要求越來越高，復(fù)雜的零件形狀以及對(duì)精度的高要求，這些是傳統(tǒng)工藝技術(shù)難以滿足的。而利用特種加工技術(shù)，結(jié)合各種先進(jìn)的能量形成的工藝方法，可以有效解決這些問題。現(xiàn)階段，特種加工技術(shù)已經(jīng)在我國航空航天、醫(yī)療、國防等各個(gè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，加工的產(chǎn)品精度和質(zhì)量都能夠達(dá)到較高的標(biāo)準(zhǔn)，為我國的工業(yè)發(fā)展作出了巨大的貢獻(xiàn)。

1 特種加工技術(shù)的特點(diǎn)

特種加工技術(shù)是我國機(jī)械制造業(yè)的重要組成部分，對(duì)機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展起到重要的推動(dòng)作用。在傳統(tǒng)的機(jī)械加工工藝中，因?yàn)榈毒吲c工件之間的接觸震動(dòng)等，在機(jī)械力的作用下，會(huì)對(duì)工件材料產(chǎn)生變形和殘余應(yīng)力等影響，進(jìn)而影響到加工的質(zhì)量和精度。并且受到加工材料自身性能的限制，對(duì)加工的速度和質(zhì)量會(huì)有不同程度的影響。而使用特種加工技術(shù)，可以加工任何硬度、強(qiáng)度、韌性、脆性的金屬、非金屬材料或復(fù)合材料，而且該方法非常適用于加工復(fù)雜、微細(xì)的表面和低剛度的零件。對(duì)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(jí)加工等，特種加工都可以完成。特種加工技術(shù)的特點(diǎn)還在于，不僅可以采取單獨(dú)的一種加工方法，還可以采用復(fù)合加工的方法，以多種加工形式和能量，對(duì)同一工件進(jìn)行加工，達(dá)到加工目的。與傳統(tǒng)的機(jī)械加工相比，特種加工不是主要依靠機(jī)械能，而是主要用其它的能量（如電能、化學(xué)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(huì)與工件之間產(chǎn)生顯著的接觸，所以加工的難易程度與工件的硬度并無關(guān)系。因?yàn)樘胤N加工可以利用多種能量的結(jié)合形成復(fù)合加工，所以不同的能量復(fù)合就會(huì)產(chǎn)生不同的效果，這樣就可以綜合各種方法的優(yōu)勢，來提高加工的質(zhì)量和效率。復(fù)合加工的優(yōu)越性可有效擴(kuò)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(shù)的應(yīng)用，為我國工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展作出了巨大的貢獻(xiàn)。

2 特種加工的應(yīng)用

特種加工技術(shù)主要是利用電能、化學(xué)能、聲能、光能等或者將幾種能量進(jìn)行組合應(yīng)用，去除加工工件上多余的材料，特種加工技術(shù)在高硬度、高精度材料加工中比較適用，能夠發(fā)揮較好的效果。在實(shí)際生產(chǎn)中，特種加工的分類和應(yīng)用主要有電火花加工、電火花線切割、電化學(xué)加工、超聲以及激光幾種，下面對(duì)此進(jìn)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(shí)產(chǎn)生的電蝕作用，蝕除導(dǎo)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(fù)雜的型孔、型腔零件加工，加工質(zhì)量較好，并且可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化加工處理，在硬質(zhì)合金和淬火鋼，深細(xì)孔和深槽等工件中都得到了良好的應(yīng)用，加工精度高，質(zhì)量好。隨著電火花特種加工技術(shù)的不斷發(fā)展，在理論和工藝上都得到了較大的進(jìn)步。在理論方面，主要是針對(duì)工作液、極間氣泡以及等離子通道等方面進(jìn)行研究，通過理論研究發(fā)現(xiàn)工作液的作用主要是冷卻放電通道，然后將加工過程中產(chǎn)生的電蝕產(chǎn)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(chǔ)上，實(shí)踐應(yīng)用方面的研究也有進(jìn)一步的進(jìn)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(jīng)過實(shí)踐應(yīng)用表明，這種加工方法比傳統(tǒng)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(shù)，所謂的線切割就是利用細(xì)金屬絲作為電極，通過細(xì)金屬絲的連續(xù)移動(dòng)，對(duì)工件進(jìn)行脈沖火花放電，從而達(dá)到蝕除金屬、切割成型的目的。利用電火花線切割加工技術(shù)，電極比較簡單，對(duì)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(yīng)用，能取得較好的加工效果。在實(shí)際應(yīng)用中，還可以使用雙線電火花線切割電解復(fù)合加工技術(shù)，在對(duì)太陽能硅片進(jìn)行切割以及進(jìn)行制絨處理時(shí)，可達(dá)到厚度薄、切縫窄的效果，還能夠直接獲取絨面結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生裂紋的幾率較小，效率較高。電火花線切割加工技術(shù)可以有效解決加工材料的脆度、硬度和強(qiáng)度對(duì)加工工藝的影響，可取得比較理想的效果。

（3）電化學(xué)加工。電化學(xué)加工主要是利用電化學(xué)反應(yīng)來對(duì)金屬材料進(jìn)行加工的方法。在進(jìn)行電化學(xué)加工時(shí)，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?yàn)樵谶M(jìn)行電化學(xué)加工時(shí)，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?qū)щ姷牟牧隙伎梢允褂秒娀瘜W(xué)的工藝方法來進(jìn)行加工，不會(huì)受到材料的硬度、韌性的限制。使用電化學(xué)工藝加工，因?yàn)榧庸み^程中不會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的機(jī)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(huì)產(chǎn)生變形和殘余應(yīng)力，加工后的工件表面粗糙度較好，對(duì)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(duì)比較簡單，因?yàn)槭呛唵蔚闹本€進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，所以可一次加工出比較復(fù)雜的型腔、型面和型孔，加工速度也要比電火花高很多，可進(jìn)行大批量的生產(chǎn)作業(yè)。

（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(huì)瞬間融化或者蒸發(fā)，這些熔融的物質(zhì)在沖擊波的作用下會(huì)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(duì)工件進(jìn)行焊接，因?yàn)槟芰枯^小，所以被加工部位的材料會(huì)產(chǎn)生熔融黏合的效果，從而完成焊接作業(yè)。因?yàn)榧す饧庸な抢眉す馐圆恍枰毒撸粫?huì)與加工材料相接觸，即不會(huì)產(chǎn)生機(jī)械力和變形。因激光束的能量密度較高，所以對(duì)于金屬和非金屬材料都可以進(jìn)行加工。因?yàn)樗俣瓤欤约庸ば蕵O高。激光束加工的熱影響的區(qū)域較小，所以產(chǎn)生熱變形的幾率很小，對(duì)于加工的精度較高，工件表面粗糙度很小。

3 特種加工技術(shù)的使用優(yōu)勢

（1）可使用的材料范圍擴(kuò)大。使用傳統(tǒng)機(jī)械加工工藝對(duì)工件進(jìn)行加工，由于機(jī)械力、熱影響等因素的影響，就會(huì)產(chǎn)生變形、裂紋、表面粗糙等現(xiàn)象，所以對(duì)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(jī)械力的作用下都會(huì)發(fā)生不同程度的損壞，無法達(dá)到最佳的加工效果。而在現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展中，很多精密儀器對(duì)材料的要求越來越高，這就對(duì)加工方式和質(zhì)量有了更高的要求。而使用特種加工工藝，因?yàn)橛行┘庸すに嚥⒉恍枰c工件直接接觸，所以不會(huì)對(duì)工件產(chǎn)生機(jī)械力和殘余應(yīng)力，對(duì)工件的影響較小。特種加工工藝高效快速，不會(huì)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(jìn)行加工。所以使用特種加工工藝，工件所使用的材料范圍擴(kuò)大，并且加工精度高，表面粗糙度低，可有效提高生產(chǎn)效率。

（2）提高工藝方式。在傳統(tǒng)的機(jī)械加工工藝中，基本都是手工控制加工質(zhì)量，這就決定了加工質(zhì)量完全取決于操作人員的經(jīng)驗(yàn)和操作技巧，加工質(zhì)量無法得到有效保證。而采用特種加工工藝，則可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制加工。比如特種加工技術(shù)中的線切割工藝，只需要設(shè)計(jì)合理的編程，在數(shù)控設(shè)備中就可以按照輸入的程序，執(zhí)行自動(dòng)化操作，而不需要手工對(duì)加工過程進(jìn)行操作，加工和檢測零件的整個(gè)過程都是自動(dòng)化進(jìn)行，一方面擺脫了控制不準(zhǔn)手工加工精度的問題，另一方面有效提高了生產(chǎn)效率。所以特種加工技術(shù)實(shí)現(xiàn)了控制技術(shù)的創(chuàng)新，有效提高了加工質(zhì)量。

（3）加工標(biāo)準(zhǔn)高。隨著各種高精設(shè)備儀器的出現(xiàn)，對(duì)加工工藝的要求更加精細(xì)化，納米、亞納米級(jí)制造精度對(duì)工藝水平要求極高，這些標(biāo)準(zhǔn)是傳統(tǒng)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(xué)等加工方式，就可達(dá)到這種精密加工的要求。使用特種加工技術(shù)，在型腔、型面、型孔方面的加工效率和質(zhì)量都較高，對(duì)工件的影響較小，對(duì)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(shù)的應(yīng)用，是以后工業(yè)生產(chǎn)中重要的發(fā)展方向。

4 結(jié)語

隨著現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)和工業(yè)的快速發(fā)展，對(duì)機(jī)械制造業(yè)的要求越來越高。特種加工技術(shù)具有速度快、精度高、質(zhì)量高、影響小等諸多優(yōu)勢，所以在機(jī)械制造中得到了廣泛的應(yīng)用。在現(xiàn)代的精密醫(yī)療設(shè)備、航空航天、國防設(shè)備等尖端設(shè)備制造中，因?yàn)閷?duì)零件的加工要求較高，都大量應(yīng)用了特種加工技術(shù)。隨著我國科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，特種加工技術(shù)也會(huì)不斷的創(chuàng)新和發(fā)展，為我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展貢獻(xiàn)更大的力量。