特种加工与机械制造工艺技术变革探讨

牟影

摘要：特种加工是机械制造工艺技术的重要组成部分，特种加工的发展引发了机械制造工艺技术的巨大变革。特种加工方法就是将电、磁、声、光、化学等能量或其组合施加在工件的被加工部位上，从而实现材料被去除、变形、改变性能或被镀覆等的加工方法。本文主要研究了特种加工的特点、分类、应用范围和对于机械制造工艺技术的影响。

关键词：特种加工 机械制造 工艺 技术变革

中图分类号： TH13 文献标识码：A 文章编号1672-3791（2015）01（c）-0000-00

随着新型材料的不断应用，工件复杂程度的不断提高，对机械制造工艺技术产生了巨大的挑战，而科学技术的不断发展，对工件精确程度要求的不断提高，也对机械制造工艺技术提出了更高的要求。由于传统的切削加工方法受到诸如材料、工艺的限制无法完成一些新材料的加工或者无法达到要求的精度和水平，特种加工应运而生。[1]

1特種加工是一种新兴的加工方式

1.1特种加工的加工特性

有别于过去的切削加工，特种加工不再单纯的依靠机械能，而是综合了电、磁、声、光、化学等多种能量对工件进行加工。不同于传统的切削加工要求，工具的硬度高于所要加工原料，才能对材料进行加工，特种加工工具可以不需要很高的硬度，有时还可以不用工具就可以对材料进行加工。由于特种加工不再单纯的依靠机械能，特种加工工具与材料之间并无明显的机械切削力。随着科学技术的不断发展，特种加工还会不断进步。

1.2 特种加工的分类

按照作用能量和作用机理，特种加工主要有以下几种：以电能、热能为作用能量，以熔化、气化为作用机理的使用电火花、电子束、离子束、等离子等进行的加工，以传统的机械能，加上声能为作用能量，以磨料高频撞击为作用机理的利用先进超声波的加工，以激光的光和热能为作用能量，以热产生的高温熔融和气化为作用机理的主要利用激光对各种材料进行加工，以电能为作用能量，以金属阳离阴离的不同性质为作用机理的各种电解加工，以化学制剂产生的能量为作用能量，以腐蚀、光化学腐蚀为作用机理的化学铣削、化学抛光和光刻，以动能为作用能量，以冲击为作用机理的水射流切割，以磁能为作用能量，以磁力作用为作用机理的电磁成型加工，以复合能为作用能量，以光聚合、选择性烧结、分层黏结、热熔堆积、液电效应和火药爆炸冲击为作用机理的光敏树脂液相固化成型、选择性粉末烧结成型、薄片分层叠加成型、熔丝堆积成型、液中放电成型加工和爆炸加工。[2]

1.3 特种加工的应用范围

加工各种高硬度、高强度、高韧性、高脆性等传统加工方法所不能做到的材料，如各种合金、钢、金刚石等等，加工各种特殊断面的型孔、各种立体的不易加工的零件表面以及各种小孔、窄缝等特殊复杂表面，如蜗轮、发动机机匣的立体成型表面，冲模、冷拔模的特殊断面的型孔，各种精密小部件的缝、孔，有些对精度、光整度要求较高的零件，还有一些具有特殊要求的零件和用于航空航天事业的低刚度零件，有些方法还可用于纳米级材料的制造。[3]

2特种加工给机械制造工艺带来了新气象

2.2特种加工降低了对于加工原料的要求，可用于精密、纳米加工

特种加工不再依靠传统的机械能，工具硬度可以远低于材料硬度，降低了我们对于加工原料的要求，使许多新型材料也进入可加工的种类，应用特种加工方法，不只使普通材料，超硬材料和特殊材料的加工也成为可能，在传统加工方式下不能加工的钢、合金、金刚石等高硬度材料，玻璃、陶瓷等脆性材料，都可以采用特种加工方法，进行加工，传统加工方式无法对淬火钢进行加工，但电火花加工淬火钢比未淬火钢更为简单容易，这极大地促进了新型材料的广泛应用，大大增加了可用原料的种类。当前机械制造已经精细到纳米，许多加工制造零件都以更加精细的程度提高技术含量和水平，而这正是依靠特种加工技术中的激光、电子束、离子束加工来实现的，特种加工可实现精细加工和纳米加工。

2.2特种加工带来新的加工工艺和新的设计思路

以前的加工方式对孔的要求极高，诸如小孔、方孔、深孔由于不易加工，设计上会尽量减少甚至不用这些形式，特种加工的出现改变了这一现象，因为对于特种加工，孔的形式不会对加工造成难题，都一样易于加工，在传统加工方式下极难加工的高硬度、脆性材料，使用特种加工方法就会变得简单许多。过去由于高硬度材料无法进行加工，有些零件只能采用镶嵌模式，影响了零件的美观性和实用性，而采用特种加工方法，即使是硬度很高的材料也能整块加工。新的加工手段带来了新的加工原料和新的加工工艺，而这也必然带来新的设计思路，特种加工能够进行各种高难度材料的加工，能够进行各种复杂零件的加工，能够进行多种特殊要求的材料的加工，快速成型技术即增材加工法的应用，极大地节省了产品试制的时间，创新了试制方式，这极大地扩大了可选原料的范围和制作工艺的种类，使设计思路更为自由，甚至可以根据设计思路快速制作出成品，实现创意和制造的统一。

2.3 特种加工打破了传统的工艺流程，改变了不合格品的废弃命运

在传统的处理方式下，除磨削外，必须提前进行其他工艺流程，最后再进行淬火加工，在这种工艺流程下，如果忘记某个流程，产品只能被废弃，浪费了材料和工艺。而采用特种加工方式下就不必如此，可以对加工流程进行调整，有一定弹性，也可以及时补救之前操作过程的失误。特种加工能够加工各种材料而不受硬度的限制，所以可以在淬火之后再对材料进行加工，还能防止加工完成之后再进行淬火产生的应力变形，如电火花切割就是在淬火之后进行的。在传统的加工程序之下，如果已经加工定型的产品出现问题，就只能报废等待回收利用，而在特种加工下就不会如此，还能够采取措施进行补救，如在传统的加工方式下忘了某一步骤而先进行了淬火就只能报废，电火花加工技术却能够解决这一问题，加工粗糙或有缺陷的零件，也能使用电火花进行修复，而在后续工艺中有磨损的零件，可用电刷镀修复。

2.4特种加工创新了产品试制的方式，使试制周期缩短

特种加工方式出现之前，如要进行产品试制，需提前做好工具、量具、模具等多方准备，如要进行花键孔的加工需要提前准备的刀具，加工各种直齿轮所要准备的相适应的刀具，加工多种异型孔又需要各种相配的模具，而要进行复杂零件的试制，所用的刀具、模具都将是一个庞大的工程，特种加工中的电火花线切割解决了这一问题，利用电火花线切割能够解决诸如花键孔、直齿轮、异型孔的加工而不需要繁琐地准备各种刀具、模具，增材加工法被认为是特种加工中的快速成型技术，利用这一加工方法可以解决复杂零件的加工难题。

参考文献

[1]李指俊，冯同建.特种加工技术及其发展趋势[J].机械制造，2009（4）.11-12

[2]中国机械工程学会.机械制造技术的发展及其高技术化[J].中国机电工业，2009（3）.20-21