浅谈特种加工在机械工程中的应用与发展

伍云晖

万利达集团有限公司（361000）

0 前言

随着我国科技和经济不断发展，建设制造企业的生产方式、生产结构和管理等方面都发生了巨大的变化。在整个企业工程的制造生产当中，机械行业是我国在整个生产制造中的主要支柱，因此，机械工程的制造行业在我国得到了迅速的发展，相应的技术也得到了提高。在以前，传统的加工技术只能做零件的简单加工，在时代的不断发展之下，对于零件的要求在不断地提升，所以传统的加工技术很难满足现在市场的需求，这就使得特种加工工艺技术得到了发展机会。在19世纪70年代末，特种加工的生产和发展慢慢地出现在人们的日常生活中。如今特种加工机械工程已经有了多种形式，比如数控、电热加工、超声波、高压电子束等技术都是现在特种加工中最常用的几种。

1 技术背景

特种加工的技术背景就是来源于传统机械的加工方法，在传统的加工机械当中对其不完善的地方进行补充和延伸，从而便形成了特种加工的机械工程。在现代的时代发展之中，特种加工技术已经成为了制造行业必不可少的一种工作方式，同时这样的加工方式也正在向着精密化、智能化的方向发展。在我国各行各业对于产品的要求都会比较严格，尤其是我国的国防事业，在其高尖端的科学技术产品当中，对于精度、速度、温度、压力、功率等各个方面的数据都有着极为严格的要求，在为了保障速度、温度、精度等方面的有效提高则在原材料质量上也变得越来越难加工，零件的构造和加工过程也变得极其复杂。因此这便对我国的制造行业提出了新的挑战，所以在特种加工过程中加强和完善了传统机械加工当中的不足，使得其能够对于高硬度、高密度、高精度等各种严格要求下的材料进行有效的加工。如钛合金、耐热钢、不锈钢、复合材料等各种韧性极强的金属材料和非金属材料。

2 工作原理与分类

2.1 数控

数控，全称数字控制。数控就是利用现阶段数字信息化技术使得机械能够在运行过程中对零件实行加工和控制的方法。在传统的数控系统当中，主要是由硬件电路构成的硬件数控来实现零件加工，不过在科技的发展之下，计算机代替了传统的硬件电路元件。这种系统被称为计算机数控系统。计算机数控系统是将专用的计算机配相应的接口电路，从而可以实现一台计算机对多台数控车床进行控制。

在数控车床方面，一般都是通过计算机对机械的刀具进行精密控制，使刀具从固定点开始运动，直到返回该点结束，对零件进行加工切削。对于数控机床的加工，应当保证加工零件的表面粗糙度和精度，在加工过程中实现最短加工路线，减少机械空转，从而提高工作效率。

2.2 电热加工

电热加工时，工具电极和工件分别处于脉冲电源的两端。通过电热加工过程中间隙自动控制系统，在两端电极运动到一定距离时，电极上施加的脉冲电压将工作液击穿，使其能够完成电热加工。在放电的时候，会释放大量的热能，在温度急剧变化的同时，压力也会产生巨大的变化，从而使得工作表面的局部微量金属会立刻融化或是爆炸，溅出更多的工作液迅速冷凝形成固体的金属颗粒。如此的加工状态会使得工件表面留下一个微小的凹坑痕迹，在两端电极暂停放电时，便会恢复绝缘的休息状态。

工具电极常用导电性良好、熔点较高，加工的耐电腐蚀材料，如石墨、铜钨合金等材料在加工过程中能够减少加工损耗。

2.3 超声波

超声波是一种频率高于20000Hz的声波，具有良好的方向性、穿透能力，同时超声波又可以在水下传播，应用范围也比较广，比如焊接、测量、清洗、医疗等。人们能听到的声波频率在20赫兹到2万赫兹，因此我们把超过2万赫兹的声波频率称为超声波。

在相关的研究当中，对于超声波的特种加工在相同的振幅条件之下，一个物体的振动能量和振动频率成正比时，超声波在介质中传播会对介质的质点振动产生较高的频率，从而释放大量的能量。例如在我国北方天气寒冷干燥的地带将超声波灌入水罐中，剧烈的震动会使水罐中的水破碎形成小雾滴，在用蜂浆物滴吹入室内，能够提高空气湿度，这就是超声波的加湿工作原理。再比如治疗咽喉炎、支气管炎等疾病时，药物很难达到患病部位，而利用加湿器的原理，将药液等物体雾化之后让病人吸入，从而附着在咽喉或是支气管之上，起到消炎的作用。

2.4 高压电子束

电子束焊接的优势就在于抗氧化性好、工艺重复性好、不用焊条等方面，电子束焊接在各个行业的应用都比较广泛。对于电子束技术而言，电子中的粒子在高速运转下产生巨大的能量，在电子束焊接过程中依照电子枪的阴极通过加热发射电子，在高压静电场的加速之下，电子枪发射的电子会在磁场中聚焦，从而产生高密度、高能量的电子束，用这种电子束可以从事特种加工工作。

电子在物质当中是基本粒子的一种，一般来说，电子会围绕原子核高速运转。在给予电子一定程度的能量时，电子便能够脱离轨道跳出来。对一个阴极实施加热，能够使其形成电子云，在电压在30～200kV时，电子会向阳极的方向加速运动。

3 发展方向

3.1 广泛采用自动化技术

在机械制造加工中，特种加工应当充分利用计算机的先进技术，实现对特种加工的设备控制，建立良好的参数，完善相应的数据，使得特种加工技术能够自动有效地适应加工环境，这样的自动化技术也是特种加工的发展趋势。

3.2 扩展特种加工概念的范畴

特种加工应当扩大它的应用范围，不仅要做到对材料的去除、结合、变形等进行技术处理，还要结合时代的发展实现快速制造技术，促进我国机械工程发展[1]。

3.3 着力开展精密化研究

科技的发展对于加工技术的精密度也有较高的要求，如今已有微米加工精度的要求，在未来则要向着亚微米和纳米级的精度迈进。基于这样的精密化发展趋势，加强对超精密的加工和应用，从而促进我国今后的发展。

4 结语

在我国现代的科技和经济发展之下，应大力发展特种加工技术，实现特种加工技术的自动化、精密化，扩展特种加工概念的范畴，改善和创新特种加工行业，从而满足现阶段我国对于零件加工的需求。就目前的发展趋势来看，特种加工的制造技术已经成为我国主要的发展策略，因此加强对特种加工技术的发展和应用能够提高我国的综合能力水平。