特种加工的应用及使用优势探讨

王旭辉

（浙江浙华清德教育培训中心有限公司，浙江 嘉兴 314001）

随着我国工业水平的提高，对于机械制造的工艺水平以及加工质量有了更高的要求，只要满足加工精度和质量，才能够保证产品的质量。与传统的切削加工工艺相比而言，特种加工技术能够借助光能、化学能、物质动能以及电化学能的优势，加工技术更加科学合理。在我国的航空航天以及其他国防工业部门中，对产品的技术要求向高精度、高速度、高温、高压以及小型化方向发展，并且对材料的要求越来越高，复杂的零件形状以及对精度的高要求，这些是传统工艺技术难以满足的。而利用特种加工技术，结合各种先进的能量形成的工艺方法，可以有效解决这些问题。现阶段，特种加工技术已经在我国航空航天、医疗、国防等各个领域广泛应用，加工的产品精度和质量都能够达到较高的标准，为我国的工业发展作出了巨大的贡献。

1 特种加工技术的特点

特种加工技术是我国机械制造业的重要组成部分，对机械制造业的发展起到重要的推动作用。在传统的机械加工工艺中，因为刀具与工件之间的接触震动等，在机械力的作用下，会对工件材料产生变形和残余应力等影响，进而影响到加工的质量和精度。并且受到加工材料自身性能的限制，对加工的速度和质量会有不同程度的影响。而使用特种加工技术，可以加工任何硬度、强度、韧性、脆性的金属、非金属材料或复合材料，而且该方法非常适用于加工复杂、微细的表面和低刚度的零件。对于很多要求较高的超精密加工、镜面加工、光整加工以及纳米级加工等，特种加工都可以完成。特种加工技术的特点还在于，不仅可以采取单独的一种加工方法，还可以采用复合加工的方法，以多种加工形式和能量，对同一工件进行加工，达到加工目的。与传统的机械加工相比，特种加工不是主要依靠机械能，而是主要用其它的能量（如电能、化学能、光能、声能、热能等）去除金属材料，在加工的过程中所使用的工具不会与工件之间产生显著的接触，所以加工的难易程度与工件的硬度并无关系。因为特种加工可以利用多种能量的结合形成复合加工，所以不同的能量复合就会产生不同的效果，这样就可以综合各种方法的优势，来提高加工的质量和效率。复合加工的优越性可有效扩大材料的选择范围，并且能够完成很多高精尖的加工要求。特种加工技术的应用，为我国工业生产的发展作出了巨大的贡献。

2 特种加工的应用

特种加工技术主要是利用电能、化学能、声能、光能等或者将几种能量进行组合应用，去除加工工件上多余的材料，特种加工技术在高硬度、高精度材料加工中比较适用，能够发挥较好的效果。在实际生产中，特种加工的分类和应用主要有电火花加工、电火花线切割、电化学加工、超声以及激光几种，下面对此进行分析。

（1）电火花加工。电火花加工的原理是利用浸在工作液中的两极间脉冲放电时产生的电蚀作用，蚀除导电材料的特种加工方法。这种特种加工方法比较适用于形状复杂的型孔、型腔零件加工，加工质量较好，并且可以实现自动化加工处理，在硬质合金和淬火钢，深细孔和深槽等工件中都得到了良好的应用，加工精度高，质量好。随着电火花特种加工技术的不断发展，在理论和工艺上都得到了较大的进步。在理论方面，主要是针对工作液、极间气泡以及等离子通道等方面进行研究，通过理论研究发现工作液的作用主要是冷却放电通道，然后将加工过程中产生的电蚀产物带走，以免粘附于电极表面而影响加工效果。在理论研究的基础上，实践应用方面的研究也有进一步的进展，加工中使用的工作液采用特制的电解液，然后使用电弧放电和火花放电的方式去除工件材料，经过实践应用表明，这种加工方法比传统的铣削加工的效率要高很多。

（2）电火花线切割加工。电火花线切割又称为线切割技术，所谓的线切割就是利用细金属丝作为电极，通过细金属丝的连续移动，对工件进行脉冲火花放电，从而达到蚀除金属、切割成型的目的。利用电火花线切割加工技术，电极比较简单，对于厚度较小的薄板加工精度较高，可在加工样板、凸轮和精密仪器中应用，能取得较好的加工效果。在实际应用中，还可以使用双线电火花线切割电解复合加工技术，在对太阳能硅片进行切割以及进行制绒处理时，可达到厚度薄、切缝窄的效果，还能够直接获取绒面结构，产生裂纹的几率较小，效率较高。电火花线切割加工技术可以有效解决加工材料的脆度、硬度和强度对加工工艺的影响，可取得比较理想的效果。

（3）电化学加工。电化学加工主要是利用电化学反应来对金属材料进行加工的方法。在进行电化学加工时，工件与直流电源的连接作为阳极，而工具接阴极，控制加工的电流，就可完成加工。因为在进行电化学加工时，电流需要通过电解液才能够形成溶解来蚀除金属，所以一般能够导电的材料都可以使用电化学的工艺方法来进行加工，不会受到材料的硬度、韧性的限制。使用电化学工艺加工，因为加工过程中不会产生相应的机械力，所以工件不需要承受力和热的作用，这样加工的工件就不会产生变形和残余应力，加工后的工件表面粗糙度较好，对于加工过程中比较容易变形或者薄壁件比较适用。这种高效率的加工方式，操作上相对比较简单，因为是简单的直线进给运动，所以可一次加工出比较复杂的型腔、型面和型孔，加工速度也要比电火花高很多，可进行大批量的生产作业。

（4）激光加工。激光加工主要是利用能量密度较高的激光束来照射工件，被照射的部位就会瞬间融化或者蒸发，这些熔融的物质在冲击波的作用下会被喷射出去，从而完成加工。激光加工还可以利用能量密度较小的激光束对工件进行焊接，因为能量较小，所以被加工部位的材料会产生熔融黏合的效果，从而完成焊接作业。因为激光加工是利用激光束，所以不需要刀具，不会与加工材料相接触，即不会产生机械力和变形。因激光束的能量密度较高，所以对于金属和非金属材料都可以进行加工。因为速度快，所以加工效率极高。激光束加工的热影响的区域较小，所以产生热变形的几率很小，对于加工的精度较高，工件表面粗糙度很小。

3 特种加工技术的使用优势

（1）可使用的材料范围扩大。使用传统机械加工工艺对工件进行加工，由于机械力、热影响等因素的影响，就会产生变形、裂纹、表面粗糙等现象，所以对工件的材料选择有很大的限制性。有些材料的硬度、脆性和韧性不同，在机械力的作用下都会发生不同程度的损坏，无法达到最佳的加工效果。而在现代工业发展中，很多精密仪器对材料的要求越来越高，这就对加工方式和质量有了更高的要求。而使用特种加工工艺，因为有些加工工艺并不需要与工件直接接触，所以不会对工件产生机械力和残余应力，对工件的影响较小。特种加工工艺高效快速，不会受到材料本身性能的影响，各种金属材料、非金属材料都可以进行加工。所以使用特种加工工艺，工件所使用的材料范围扩大，并且加工精度高，表面粗糙度低，可有效提高生产效率。

（2）提高工艺方式。在传统的机械加工工艺中，基本都是手工控制加工质量，这就决定了加工质量完全取决于操作人员的经验和操作技巧，加工质量无法得到有效保证。而采用特种加工工艺，则可实现自动控制加工。比如特种加工技术中的线切割工艺，只需要设计合理的编程，在数控设备中就可以按照输入的程序，执行自动化操作，而不需要手工对加工过程进行操作，加工和检测零件的整个过程都是自动化进行，一方面摆脱了控制不准手工加工精度的问题，另一方面有效提高了生产效率。所以特种加工技术实现了控制技术的创新，有效提高了加工质量。

（3）加工标准高。随着各种高精设备仪器的出现，对加工工艺的要求更加精细化，纳米、亚纳米级制造精度对工艺水平要求极高，这些标准是传统加工工艺无法完成的。而使用特种加工工艺中的电子束、激光、电火花、电化学等加工方式，就可达到这种精密加工的要求。使用特种加工技术，在型腔、型面、型孔方面的加工效率和质量都较高，对工件的影响较小，对于很多无法完成的要求，特种加工都可以完成。所以特种加工技术的应用，是以后工业生产中重要的发展方向。

4 结语

随着现代经济和工业的快速发展，对机械制造业的要求越来越高。特种加工技术具有速度快、精度高、质量高、影响小等诸多优势，所以在机械制造中得到了广泛的应用。在现代的精密医疗设备、航空航天、国防设备等尖端设备制造中，因为对零件的加工要求较高，都大量应用了特种加工技术。随着我国科学技术的快速发展，特种加工技术也会不断的创新和发展，为我国的经济发展贡献更大的力量。