特种加工与机械制造工艺技术变革探讨

夏龙锋

摘 要：随着我国电子技术和微电子技术的飞速发展，给机械制造带来了重大的变革。不管在超精密加工技术还是在切削速度等方面，都取得了很大的进展。对于一些加工难度比较大的材料，都采取了电、超声波以及激光的方法进行加工。本文就特种加工与机械制造工艺技术变革进行深入探讨。

关键词：特种加工;机械制造;工艺技术;变革

1.引言

我国机械制造业品种齐全，已经形成了很大规模的工业体系。在先进的机械制造技术中，特种加工是其中一个很重要的组成部分，在制造业中起到了不可估量的作用。特种加工技术方法就是把光能、电能或者磁、化学等一些能量或者把它的组合施加在加工位置上，将材料进行变形、镀覆，以及对它的性能进行改变的一种加工方法。这种加工方法和原始的机械加工方法有所不同，特种加工方法有很多种，给机械制造和工艺构造带来很大的影响。本文就特种加工与机械制造工艺技术变革进行深入探讨。

2.特种加工的优势

随着工件的愈加复杂化和对加工精度的高要求，在机械制造工艺技术方面，要求也越来越高。因为受到刀具材料的结构、性能以及加工设备能力等方面的限制，采用原始的切削加工方法已经不能满足高韧性、高强度、高脆性以及高硬度、高磁性等新材料的要求，也不能顺利完成形状怪异、精密复杂的加工。特种加工和原始的切削加工对比，具有以下优势：特种加工所用的工具材料硬度可以比被加工材料硬度低;加工的过程不是仅仅依赖机械能，可以采用其他能量来完成工件加工，甚至有时候不需要使用工具就可以进行工件加工;加工过程中工具和工件没有明显的机械切削力;加工的方法不断更新等。特种加工方法在生产过程中起到了不可估量的作用，顺利解决了许多的工艺问题，推动了机械制造工艺技术领域的重大变革。

3.特种加工方法

3.1超声波加工方法

这种加工方法是借助加工工具的超声频振动，它采用磨料悬浮液对硬脆材料进行加工的一种方法，超声波加工的尺度精度范围在0.05～0.01mm之间，它可以适用于各种的硬脆材料，可以加工每种的孔型与型腔，还能进行套料、开槽、切割、雕刻等。因为超声波加工的生产效率比较低，但它的加工精度与表面粗糙度比较良好，经常用来抛磨和光整加工工件。

3.2电火花穿孔加工方法

它是运用火花放电腐蚀金属的原理，采用工具电极复制和加工工件的一种工艺方法，它可以用在加工型腔模和型腔零件等，可以对冲模、挤压模、粉末冶金模、型孔零件、小深孔零件等进行加工。

3.3电火花线切割加工方法

这种加工方法是采用细金属丝作为电极，对工件进行脉冲火花放电腐蚀，达到切割成型的一种加工方法。这种加工方法也可以加工一切的导电材料和形状各异的冲模、电极以及切割零件等。

3.4电化学加工方法

这种加工方法可以加工汽车的每种型腔锻模，以及航天发动机、航空等的一些弯曲的叶片等一些比较复杂的模具与零件。电镀和电铸可以对比较精细复杂的一些表面进行复制。刷镀还可以对已经磨损的零件进行修复，对表面的物理性能进行改变，具有很大的价值。

3.5激光加工方法

这种方法是通过透镜聚焦的能量密度很高的激光焦点，让工件材料被熔化或者蒸发的一种加工方法。对激光参数进行合理使用，可以进行激光切割、焊接、打孔以及激光表面处理等，而且还能用来封装电子元器件等。激光加工的尺寸精度可以控制在0.01mm～0.001mm的范围之内，它不用采用工具，加工速度很快，可以用在各种材料，尤其适用在深径比大的小孔与微孔。激光表面处理是把功率比较高的激光技术和粉末冶金技术互相结合起来，处理和加工工件的表面，这样可以对工件的组织构造、特征以及成分进行改变，从而让它的物理性能大大提高，让它恢复或者超出原来的技术性能与所应用的价值，这种加工方法实用价值比较大，也是制造纳米材料的主要方法。

4.特种加工与机械制造工艺技术变革

4.1提高材料可加工性

以往认为金刚石、硬质合金、淬火钢、石英、玻璃、陶瓷等是很难加工的，现在已经广泛采用金刚石制造的刀具、工具、拉丝模具，通过电火花、电解、激光等多种方法来加工它们。材料的可加工性不再与硬度、强度、韧性、脆性等成直接、正比关系。对电火花、线切割加工而言，淬火钢比未淬火钢更易加工。特种加工方法使材料的可加工范围从普通材料发展到硬质合金、超硬材料和特殊材料。

4.2改变零件工艺路线

以往除磨削外，其他切削加工、成形加工等都必须安排在淬火热处理工序之前，这是一切工艺人员不可违反的工艺准则。特种加工的出现，改变了这种一成不变的程序格式。由于它基本上不受工件硬度的影响，而且为了免除加工后再引起淬火热处理变形，一般都是先淬火，后加工，如电火花线切割加工、电解加工等。

4.3重新衡量传统工艺

过去方孔、小孔、深孔、弯孔、窄缝等被认为是工艺性很“差”的典型，对工艺、设计人员是非常忌讳的，有的甚至是禁区。特种加工的使用改变了这种现象。对于电火花穿孔、电火花线切割工艺来说，加工方孔和加工圆孔的难易程度是一样的。喷油嘴小孔、喷丝头小异形孔、涡轮叶片大量的小冷却深孔和窄缝等，在采用电加工后变难为易了。过去淬火前忘了钻定位销孔、铣槽等工藝，淬火后这种工件只能报废，现在则大可不必，可用电火花打孔、切槽进行补救。相反，有时为了避免淬火开裂、变形等影响，故意把钻孔、开槽等工艺安排在淬火之后。过去很多不可修废品，现在都可用特种加工方法修复。例如：啮合不好的齿轮，可用电火花跑合;尺寸磨小了的轴，磨大了的孔，以及工作中磨损了的轴和孔，可用电刷镀修复。

5.结束语

综上所述，尽管特种加工优点突出，应用日益广泛，但是各种特种加工的能量来源、作用形式、工艺特点却不尽相同，其加工特点与应用范围自然也不一样，而且各自还都具有一定的局限性。为了更好地应用和发挥各种特种加工的最佳功能及效果，必须依据工件材料、尺寸形状、加工精度、生产率、经济性等情况作具体分析，合理选择特种加工方法。

参考文献：

[1]何璇.特种加工在机械工程中的应用与发展[J].南方农机，2019（13）：135

[2]王丽春.特种加工技术的应用及优势[J].科学技术创新，2019（18）：173-174