淺談特種加工在機械工程中的應用與發展

伍云暉

萬利達集團有限公司（361000）

0 前言

隨著我國科技和經濟不斷發展，建設制造企業的生產方式、生產結構和管理等方面都發生了巨大的變化。在整個企業工程的制造生產當中，機械行業是我國在整個生產制造中的主要支柱，因此，機械工程的制造行業在我國得到了迅速的發展，相應的技術也得到了提高。在以前，傳統的加工技術只能做零件的簡單加工，在時代的不斷發展之下，對于零件的要求在不斷地提升，所以傳統的加工技術很難滿足現在市場的需求，這就使得特種加工工藝技術得到了發展機會。在19世紀70年代末，特種加工的生產和發展慢慢地出現在人們的日常生活中。如今特種加工機械工程已經有了多種形式，比如數控、電熱加工、超聲波、高壓電子束等技術都是現在特種加工中最常用的幾種。

1 技術背景

特種加工的技術背景就是來源于傳統機械的加工方法，在傳統的加工機械當中對其不完善的地方進行補充和延伸，從而便形成了特種加工的機械工程。在現代的時代發展之中，特種加工技術已經成為了制造行業必不可少的一種工作方式，同時這樣的加工方式也正在向著精密化、智能化的方向發展。在我國各行各業對于產品的要求都會比較嚴格，尤其是我國的國防事業，在其高尖端的科學技術產品當中，對于精度、速度、溫度、壓力、功率等各個方面的數據都有著極為嚴格的要求，在為了保障速度、溫度、精度等方面的有效提高則在原材料質量上也變得越來越難加工，零件的構造和加工過程也變得極其復雜。因此這便對我國的制造行業提出了新的挑戰，所以在特種加工過程中加強和完善了傳統機械加工當中的不足，使得其能夠對于高硬度、高密度、高精度等各種嚴格要求下的材料進行有效的加工。如鈦合金、耐熱鋼、不銹鋼、復合材料等各種韌性極強的金屬材料和非金屬材料。

2 工作原理與分類

2.1 數控

數控，全稱數字控制。數控就是利用現階段數字信息化技術使得機械能夠在運行過程中對零件實行加工和控制的方法。在傳統的數控系統當中，主要是由硬件電路構成的硬件數控來實現零件加工，不過在科技的發展之下，計算機代替了傳統的硬件電路元件。這種系統被稱為計算機數控系統。計算機數控系統是將專用的計算機配相應的接口電路，從而可以實現一臺計算機對多臺數控車床進行控制。

在數控車床方面，一般都是通過計算機對機械的刀具進行精密控制，使刀具從固定點開始運動，直到返回該點結束，對零件進行加工切削。對于數控機床的加工，應當保證加工零件的表面粗糙度和精度，在加工過程中實現最短加工路線，減少機械空轉，從而提高工作效率。

2.2 電熱加工

電熱加工時，工具電極和工件分別處于脈沖電源的兩端。通過電熱加工過程中間隙自動控制系統，在兩端電極運動到一定距離時，電極上施加的脈沖電壓將工作液擊穿，使其能夠完成電熱加工。在放電的時候，會釋放大量的熱能，在溫度急劇變化的同時，壓力也會產生巨大的變化，從而使得工作表面的局部微量金屬會立刻融化或是爆炸，濺出更多的工作液迅速冷凝形成固體的金屬顆粒。如此的加工狀態會使得工件表面留下一個微小的凹坑痕跡，在兩端電極暫停放電時，便會恢復絕緣的休息狀態。

工具電極常用導電性良好、熔點較高，加工的耐電腐蝕材料，如石墨、銅鎢合金等材料在加工過程中能夠減少加工損耗。

2.3 超聲波

超聲波是一種頻率高于20000Hz的聲波，具有良好的方向性、穿透能力，同時超聲波又可以在水下傳播，應用范圍也比較廣，比如焊接、測量、清洗、醫療等。人們能聽到的聲波頻率在20赫茲到2萬赫茲，因此我們把超過2萬赫茲的聲波頻率稱為超聲波。

在相關的研究當中，對于超聲波的特種加工在相同的振幅條件之下，一個物體的振動能量和振動頻率成正比時，超聲波在介質中傳播會對介質的質點振動產生較高的頻率，從而釋放大量的能量。例如在我國北方天氣寒冷干燥的地帶將超聲波灌入水罐中，劇烈的震動會使水罐中的水破碎形成小霧滴，在用蜂漿物滴吹入室內，能夠提高空氣濕度，這就是超聲波的加濕工作原理。再比如治療咽喉炎、支氣管炎等疾病時，藥物很難達到患病部位，而利用加濕器的原理，將藥液等物體霧化之后讓病人吸入，從而附著在咽喉或是支氣管之上，起到消炎的作用。

2.4 高壓電子束

電子束焊接的優勢就在于抗氧化性好、工藝重復性好、不用焊條等方面，電子束焊接在各個行業的應用都比較廣泛。對于電子束技術而言，電子中的粒子在高速運轉下產生巨大的能量，在電子束焊接過程中依照電子槍的陰極通過加熱發射電子，在高壓靜電場的加速之下，電子槍發射的電子會在磁場中聚焦，從而產生高密度、高能量的電子束，用這種電子束可以從事特種加工工作。

電子在物質當中是基本粒子的一種，一般來說，電子會圍繞原子核高速運轉。在給予電子一定程度的能量時，電子便能夠脫離軌道跳出來。對一個陰極實施加熱，能夠使其形成電子云，在電壓在30～200kV時，電子會向陽極的方向加速運動。

3 發展方向

3.1 廣泛采用自動化技術

在機械制造加工中，特種加工應當充分利用計算機的先進技術，實現對特種加工的設備控制，建立良好的參數，完善相應的數據，使得特種加工技術能夠自動有效地適應加工環境，這樣的自動化技術也是特種加工的發展趨勢。

3.2 擴展特種加工概念的范疇

特種加工應當擴大它的應用范圍，不僅要做到對材料的去除、結合、變形等進行技術處理，還要結合時代的發展實現快速制造技術，促進我國機械工程發展[1]。

3.3 著力開展精密化研究

科技的發展對于加工技術的精密度也有較高的要求，如今已有微米加工精度的要求，在未來則要向著亞微米和納米級的精度邁進。基于這樣的精密化發展趨勢，加強對超精密的加工和應用，從而促進我國今后的發展。

4 結語

在我國現代的科技和經濟發展之下，應大力發展特種加工技術，實現特種加工技術的自動化、精密化，擴展特種加工概念的范疇，改善和創新特種加工行業，從而滿足現階段我國對于零件加工的需求。就目前的發展趨勢來看，特種加工的制造技術已經成為我國主要的發展策略，因此加強對特種加工技術的發展和應用能夠提高我國的綜合能力水平。