特種加工技術及其發(fā)展趨勢

徐慧　李學軍　蔣玲莉

摘要：21世紀，科學技術飛速發(fā)展，特種加工技術得到前所未有的重視。文章對特種加工技術的概念、特點、分類、應用領域以及發(fā)展趨勢作了介紹。

一、特種加工概念

特種加工亦稱“非傳統(tǒng)加工”或“現(xiàn)代加工方法”，泛指用電能、熱能、光能、電化學能、化學能、聲能及特殊機械能等能量達到去除或增加材料的加工方法，從而實現(xiàn)材料被去除、變形、改變性能或被鍍覆等。找教程上的定義。

二、特種加工特點

（1）不是主要依靠機械能，而是主要用其他的能量（如電能、熱能、光能、聲能以及化學能等）去除工件材料。

（2）工具的硬度可以低于被加工工件材料的硬度，有些情況下，例如在激光加工、電子束加工、離子束加工等加工過程中，根本不需要使用任何工具。

（3）在加工過程中，工具和工件之間不存在顯著的機械切削力作用，工件不承受機械力，特別適合于精密加工低剛度零件。

（4）各種加工方法可以任意復合、揚長避短，形成新的工藝方法，更突出其優(yōu)越性，便于擴大應用范圍。如目前的電解電火花加工（ECDM）、電解電弧加工（ECAM）就是兩種特種加工復合而形成的新加工方法。

三、幾種典型特種加工方法

3.1 電火花加工

利用浸在工作液中的兩極間脈沖放電時產(chǎn)生的電蝕作用蝕除導電材料的特種加工方法，又稱放電加工或電蝕加工。

電火花加工原理如下圖：

1.工具電極 2-放電間隙 3-工件電極 4-工作液

電火花加工工藝特點：加工適應性強。無論硬、脆、軟、耐熱材料，只要導電就行；小孔、薄壁、窄槽、復雜截面；同一臺電火花機床上，只需要修改參數(shù)即可完成粗、半精、精加工。

電火花加工可用于電火花穿孔、電火花型腔加工、磨削、銑制、鏜制、表面強化等、電火花線切割。

3.2 激光加工

激光是一種受激輻射而得到的加強光。利用激光束與物質(zhì)相互作用的特性，對材料（包括金屬與非金屬）進行切割、焊接、表面處理、打孔及微加工等的一門加工技術。屬于非接觸式加工，激光可視作“光刀”，無“刀具”磨損，無 “切削力”作用于工件。而且可對多種金屬、非金屬加工，特別是高硬度、高脆性及高熔點材料進行加工。

激光束能量密度高，是局部加工，加工速度快，熱影響區(qū)小，工件變形小，后續(xù)加工量小，生產(chǎn)效率高，加工質(zhì)量穩(wěn)定可靠。

3.3 電子束和離子束加工

電子束加工和離子束加工是近年來得到較大發(fā)展的新興特種加工。它們在精密微細加工方面，尤其是在微電子學領域中得到較多的應用。電子束加工主要用于打孔、焊接等熱加工和電子束光刻化學加工。離子束加工則主要用于離子刻蝕、離子鍍膜和離子注入等表面加工。近期發(fā)展起來的亞微米加工和納米加工技術，主要是用電子束加工和離子束加工。

3.4 超聲加工

利用超聲頻作小振幅振動的工具，并通過它與工件之間游離于液體中的磨料對被加工表面的捶擊作用，使工件材料表面逐步破碎的特種加工，英文簡稱為USM。超聲加工常用于穿孔、切割、焊接、套料和拋光。

適合于加工玻璃、陶瓷、寶石、石英、鍺、硅、石墨等不導電的非金屬材料和淬火鋼、硬質(zhì)合金、不銹鋼、鈦合金等硬質(zhì)或耐熱導電的金屬材料，但加工效率較低。

3.5 水射流加工

利用超高壓水（或水與磨料的混合液）對工件進行切割（或打孔），又稱高壓水切割，或“水刀”。

水射流加工原理如下圖所示。

四、特種加工主要應用領域

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，而且特別適合于加工復雜、微細表面和低剛度的零件。同時，有些方法還可以用于進行超精密加工、鏡面加工、光整加工以及納米級（原子級）的加工。

特種加工技術的廣泛應用，已經(jīng)引起了機械制造領域的許多變革。例如對材料的可加工性、工藝路線的安排、新產(chǎn)品的試制過程、產(chǎn)品零件結(jié)構設計、零件結(jié)構工藝性好壞的衡量標準等產(chǎn)生了一系列的影響

五、特種加工技術的發(fā)展趨勢

當前特種加工技術的發(fā)展趨勢主要包括以下幾點：1） 采用自動化技術。2） 趨向精密化研究。3）開發(fā)新工藝方法及復合工藝。4）污染問題是影響和限制有些特種加工應用、發(fā)展的嚴重障礙。5） 進一步開拓特種加工技術

參考文獻：

[1]劉璇.馮憑先進制造技術[M].北京：北京大學出版社，2012.

[2]李文武李長河孫未.先進制造技術[M].武漢：華中科技大學出版社，2014.

作者簡介：徐慧：女（1976-），研究方向：機械動力學及其故障研究。