特种加工在机械工程中的应用与发展欧国智

特种加工在机械工程中的应用与发展欧国智

摘要：科学技术的发展迅速，我国的特种设备的发展也突飞猛进。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。

关键词：特种加工；机械工程；应用与发展

引言

随着我国工业技术的逐步提高，越来越多的设备采用新结构、新材料、复杂

形状的精密零件，传统的机械加工方法难以达到技术要求。特种加工是利用电能、热能、光能等物理能、化学能以及其组合等，实现去除材料、材料变形及性能改

变等非常规的加工方法。随着精密细小、形状复杂和结构特殊零件的应用越来越多，计算机技术、微电子技术和控制技术的发展，对特种加工技术的需求越来越

广泛，特种加工技术已成为零件制造的重要工艺技术手段。

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特种机械产品质量控制的意义

我国机械制造行业处以高速发展阶段，产品更新速度不断加快，加工工艺日

益复杂，尤其需要关注特种机械产品质量。特种机械产品应用环境较为复杂，产

品质量应需要满足复杂环境下的应用需求，如产品质量不合格，则可能产品使用

寿命缩短或性能降低，导致维修维护成本上升，增加了使用单位的负担，降低了

特种机械加工企业的经济效益与社会效益，因此，特种机械产品质量高低直接决

定着企业的生存与发展，只有重视产品质量，才能增强企业竞争优势，维护企业

良好形象。

3应用措施分析

3.1电火花线切割加工

电火花线切割用细金属丝作为工具电极，通过细金属丝的连续移动，对工件

进行脉冲火花放电，用电能和热能去除材料，实现工件的切割成形。电火花线切

割加工技术中工具电极比较简单，对于厚度较小的薄板加工精度较高，可切割各

种冲模、塑料模、粉末冶金模等二维及三维直纹面组成的模具及零件，也常用于钼、钨、半导体材料或贵金属的切割。加工材料范围为金属材料，材料去除率平

均20mm3/min，最高200mm3/min；工件尺寸精度平均20μm，最高2μm；表面

粗糙度平均5μm，最高0.32μm。

3.2加强工艺改进与技术升级

加工工艺改进与技术升级能够有效提高产品加工精度，消除工艺隐患，将加

工误差功控制在规范允许范围内，提高工艺加工能力与质量，因此，特种产品生

产企业应围绕工艺改进与技术升级，在综合衡量生产成本的基础上，积极引入先

进的生产加工设备和加工工艺，不断提高加工精度，尽量降低加工误差，并重点

关注制约生产效率与产品质量的工艺“瓶颈”，组织、协调技术人员研究攻关，提

高特种机械产品生产质量。同时，针对生产过程中发现的产品质量存在的问题，

企业应积极研究问题原因，并将问题解决与质量提升有机结合起来，从而改进加

工工艺，为机械加工质量提高奠定坚实的基础。

3.3高能束加工

高能束加工是利用被聚焦到加工部位上的高能密度束流去除工件多余材料的

加工方法，加工材料范围广泛，任何材料均可加工。高能束加工可分为激光加工、电子束加工、离子束加工，其中激光加工常用于小孔、窄缝及成形切割、刻蚀等

精密加工，如金刚石拉丝模、钟表宝石轴承、切割石棉，还可进行焊接、热处理

等操作。电子束加工常用于制造中、大规模机电微电子器件，各种难加工材料的

微孔、切口、蚀刻、曝光及焊接等。离子束加工可对零件表面进行超精密、超微

量加工、抛光、蚀刻、掺杂或镀覆等。高能束加工中激光和电子束加工瞬时材料

去除率很高，但受功率限制，平均去除率不高，离子束加工材料去除率很低，尺

寸精度高。

3.4超声波

超声波加工技术是指利用超声波的冲击产生超声机械振动，从而代替传统机

械振动对工件进行粉碎、打磨等工序的技术。工作时，超声波发生器产生超声振

荡波并转换为超声机械振动，使工件和工具间加入的磨料悬浮液中的磨粒不断地

撞击加工表面使其局部破坏脱落。除传统超声波加工外，旋转超声波加工也是目

前主要的超声波加工技术之一，即振动的同时伴随着一定速度的旋转,将加工表面

粉碎成细小微粒去除，以提高加工效率。

3.5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