特种加工技术的应用及发展趋势

特种加工技术的应用及发展趋势

摘要：现阶段，先进制造技术不断发展，作为先进制造技术中的重要的一部分，特种加工对制造业的作用日益突显。对什么是特种加工、特种加工的方法、种类以及发展趋势等作了描述。阐述了特种加工在现代社会发展过程中的重要地位，大力发展特种加工的必要性。

一、概述

传统的机械加工技术对推动人类的进步和社会的发展起到了重大的作用随着科学技术的迅速发展，新型工程材料不断涌现和被采用，工件的复杂程度以及加工精度的要求越来越高，对机械制造工艺技术提出了更高的要求。

二、特种加工技术的特点

加工范围上不受材料强度"硬度等限制，特种加工技术主要不依靠机械力和机械能去除材料，而是主要用其他能量（如电"化学"光"声"热等）去除金属和非金属材料，完成工件的加工*故可以加工各种超强硬材料"高脆性及热敏材料以及特殊的金属和非金属

材料

以柔克刚。特种加工不一定需要工具，有的虽使用工具，但与工件不接触，加工

过程中工具和工件间不存在明显的强大机械切削力，所以加工时不受工件的强度和硬度的制约，在加工超硬脆材料和精密微细零件"薄壁元件"弹性元件时，工具硬度可以低于被加工材料的硬度。

加工方法日新月异，向精密加工方向发展，当前已出现了精密特种加工，许多特种加工方法同时又是精密加工方法"微细加工方法，如电子束加工"离子束加工"激光束加工等就是精密特种加工；精密电火花加工加工精密度可达微米级，表面粗糙度可达镜面。

容易获得良好的表面质量，由于在加工过程中不产生宏观切屑，工件表面不会产生强烈的弹"塑性变形，故可以获得良好的表面粗糙度*残余应力"热应力"冷作硬化"热影响区及毛刺等表面缺陷均比机械切割表面小，尺寸稳定性好，不存在加工中的机械应变或大面积的热应变。

三、特种加工技术的主要应用领域

特种加工技术主要应用以下几个方面.

()l难加工材料的加工,如:金刚石、硬质合金等高硬度材料;陶瓷、玻璃、石英、玛瑙等高脆性材料的加工。

(2)各种模具的制造.冲模、挤压模、粉末冶金模等。

(3)可用于表面加工、装饰、尺寸加工,超精、光整加工、镜面加工等。

(4)以激光等高能量束流实现打孔、切割、焊接、热处理、刻蚀加工。

四、特种加工技术的种类

特种加工技术所包含的范围非常广，随着科学技术的发展，特种加工技术的内容也不断丰富

一般按能量来源"作用形式和加工原理可分为电火花加工"电化学加工"激光加工"电子束加工"等离子弧加工"超声加工"化学加工"快速成型等。

电火花加工

电火花加工又称作电蚀加工或放电加工，是将工具电极和工件置于绝缘的工作液中，工件和工具分别接直流脉冲电源正极和负极，加上电压，利用工具电极和工件电极间脉冲放电时产生的电蚀现象对材料毛坯进行加工，火花放电时，在放电区域能量高度集中，瞬时温度高达

1000度左右，足以使陶瓷材料局部融化而被蚀除，加工时工具与工件不接触，作用力极小因而可用于加工型腔模（锻模"压铸模"注塑模等）和型腔零件；加工冲模"粉末冶金模"挤压模"型孔零件"小异型孔"小深孔等。

电化学加工

电化学加工是通过电化学反应去除工件材料或在其上镀覆金属材料等的特种加工，该方法主要包括电解"电镀"电铸"电化学抛光等工艺方法*其中电解加工使用于深孔"型孔"型腔"型面"倒角去毛刺"抛光等，电铸

加工适用于形状复杂"精度高的空心零件，如波导管"注塑用的模具"薄壁零件"复制精密的表面轮廓"表面粗糙度样板"反光镜"表盘等零件*涂敷加工可针对表面磨损"划伤"锈蚀的零件进行涂敷以恢复尺寸；对尺寸超差产品进行涂敷补救，对大型"复杂"小批工件表面的局部镀防腐层"耐腐层，以改善表面性能。

高能束流加工

高能束流加工也称为三束流加工，是利用能量密度很高的激光束"电子束或离子束等去除工件材料的特种加工方法的总称，其中电子束加工技术改变了原有的设计思想，可将原有的高精度复杂难加工型面或无法加工的大型整体零件分成若干个易加工的单元，精加工和热处理以后，用电子束将其焊接成整体零件。

物料切蚀加工

物料切蚀加工包括超声波加工与水喷射加工"磨料喷射加工"磨料流动加工，是指利用流体"

磨料，流体与磨料的混合液等动能，去冲击"抛磨"浸蚀工件被加工部位而实现去除工件材的方法。

复合加工

复合加工是指用多种能源组合进行材料去除的工艺方法，大多是在机械加工的同时应用流体力学"化学"光学"电磁学和声波等能源进行综合加工，这些加工方法能够提高加工效率或获得很高的尺寸精度"形状精度和完整的表面，它包括传统加工和特种加工的复合"特种加工和特种加工的复合，主要有切削复合加工"磨削复合加工"电火花复合加工和电解复合加工等。

五、特种加工技术发展趋势

（l）广泛采用自动化技术利用计算机实现对特种加工设备的控制系统、电源系统的自动控制,建立特种加工的CAD/CAM系统.这是当前特种加工的主要发展趋势.

(2)开发由不同特种加工技术复合而成的加工方法.如电解电火花加工、电解电弧加工等复合加工,以扬长避短提高经济效益和生产率.另外还应着重于新的工艺方法的研究,不断提高加工工艺水平。

(3)考虑到一些特种加工技术对环境的污染问题,必须要着重解决废渣、废气、废液的“三废”转化问题,向“绿色”工业及可持续发展工业转化。

(4) 趋向精密化研究。高新技术的发展促使高新技术产品向超精密化与小型化方向发展, 对产品零件的精度与表面粗糙度提出更严格的要求。为适应这一发展趋势, 特种加工的精密化研究已引起人们的高度重视, 因此, 大力开发用于超精加工的特种加工技术 ( 如等离子弧加工等) 已成为重要的发展方向。

六、结论

特种加工技术的地位越来越重要,其发展和完善对整个快速制造体系的形成起着关键性的作用。然而现有的很多种特种加工方法远不能适应制造过程信息化的要求,很难适应快速制造的要求。因此,有必要在系统总结已定型的特种加工技术基础上,发展和完善那些影响深远的新型特种加工技术,在深入研究其工艺规律和工艺特性、建模理论和方法及智能控制技术的同时,重点探索高效、高精度的复合及其组合工艺技术:①基于分层制造思想、利用简单工具的电加工工艺理论及技术基础;②基于电场控制、溶解与切削相结合的复合加工方法与技术基础;③三维型腔的精密成形及镜面电火花加工一体化技术基础;④基于RP技术的特种加工方法与技术,及面向RP技术的特种加工工艺组合技术;⑤基于特种加工工艺的快速制造技术体系,形成面向快速制造的特种加工工艺技术体系。这对于提高我国制造技术水平,促进经济和科技进步具有重要意义。

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