特种加工技术心得

论特种加工技术对机械加工的影响

摘要：特种加工是对传统机械加工方法的有力补充和延伸。在已有的特种加工工艺不断完善和定型的同时，新的特种加工技术也不断涌现出来，正在形成面向快速制造的特种加工技术新体系。本文分析总结了特种加工技术的构成及其最新的研究进展，并介绍了面向快速制造的特种加工技术新体系。

关键词：特种加工;特点;应用;研究方向

1 特种加工的含义

传统的特种加工是指利用物理的或化学的能量，去除或添加材料以达到零件设计要求的各种加工方法的总称。其中大部分加工方法的加工机理是以溶解、熔化、气化、剥离为主，且多数为非接触加工，因此对于高硬度、高韧性材料和复杂型面、低刚度零件是无可替代的加工方法，也是对传统机械加工方法的有力补充和延伸，并已成为机械制造领域不可缺少的技术内容。在已有的特种加工工艺不断完善和定型的同时，新的特种加工技术也不断涌现出来，如快速成型技术、等离子体熔射成型技术、在线电解修整砂轮（ELID）镜面磨削技术、时变场控制电化学机械加工技术、三维型腔简单电极数控电火花仿铣技术、电火花混粉大面积镜面加工技术、磁力研磨技术和选择性喷射电铸技术等。

新的特种加工技术是在传统的特种加工技术基础上，紧密结合材料、激光、控制和微电子技术而发展起来的。由于以往衡量制造技术的三大要素：质量、成本、生产率，已被新的衡量标准Time（最短的交货期），Quality（最好的质量），Cost （最低的成本），Service（最佳的服务）所取代，战略重点已从“质量”转向了“速度”，所以，把产品及是投放市场的能力已成为在市场竞争中取胜的一个首要因素。在产品开发应快速响应市场需求这一新的形势下，特种加工技术也正在形成面向快速制造的特种加工技术新体系。

2 特种加工技术的构成及其研究进展

2.1 特种加工技术的构成

近二、三十年来，特种加工技术发展迅速，其内涵已十分广泛而丰富，见表1。

表1 特种加工技术的构成

特种加工技术的构成

--------------------------------------------------------------- 1.溶解加工

化学加工、化学抛光

光化学加工

电化学加工、电化学抛光

电化学去毛刺

--------------------------------------------------------------- 2.熔化加工

放电加工：

电火花加工（EDM）

电火花线切割加工（WEDM）

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高能束流加工：

激光加工（LBM）

电子束加工（EBM）

离子束加工（IBM）

等离子体加工（水射流加工）

--------------------------------------------------------------- 3.复合加工

电化学机械加工：

1电解磨削

2电解珩磨

3电化学研磨

4电化学超精加工

5电化学混合磨料加工

6电化学砂带磨抛

7电化学磁粒研磨

化学机械加工

磁场辅助电化学机械加工

时变场控制电化学机械加工

超声放电复合加工

---------------------------------------------------------------- 4.综合加工——激光综合加工技术等

---------------------------------------------------------------- 5.特种机械加工

超声波加工

磁粒加工

ELID磨削

电泳磨削加工

粘弹性磨料流加工

弹性喷射加工

---------------------------------------------------------------- 6.堆积加工

原子沉积加工：

电度

化学镀

电刷度

电铸

PVD

CVD

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颗粒沉积加工：

热喷涂：

1等离子喷涂

2火焰喷涂

3电弧喷涂

4爆炸喷涂

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静电喷涂

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快速原型制造：

光敏树脂聚合成形（SLA）

熔融沉积成形（FDM）

分层实体制造（LOM）

选择性激光烧结（SLS）

三维打印成形（3DP）

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2.2 人工智能技术的发展为特种加工工艺规律建模奠定了基础

特种加工的微观物理过程非常复杂，往往涉及电磁场、热力学、流体力学、粘弹性力学、电化学等诸多领域，其加工机理的理论研究极其困难，通常很难用简单的解析式来表达。近年来，虽然各国学者采用各种理论对不同的特种加工技术进行了深入的研究，并取得了卓越的理论成就，但离定量的实际应用还有一定距离。目前特种加工的工艺参数只能凭经验选取，还难以实现最优化和自动化，但随着模糊数学、神经元网络及专家系统等多种人工智能技术的发展，人们开始尝试利用这一技术来建立加工效果和加工条件之间的定量化的精度、效率、经济性等实验模型，并取得了初步的成果。因此，通过实验建模，将典型加工实例和加工经验用为知识存储起来，建立描述特种加工工艺规律的可扩展性开放系统的条件已经成熟，并为进一步开展特种加工工艺过程的计算机模拟，应用人工智能选择零件的工艺规程和虚拟加工奠定了基础。

2.3 智能控制将成为特种加工领域主要的控制策略

多数特种加工方法采用“以柔克刚”的非接触式加工机制，加工伴随着化学过程进行，其加工的微观过程非常复杂，迄今为止仍不能用一个确定的数学模型来描述，而且随着加工过程的进行，加工条件有时还会发生较大的变化，引起加工特性随时间而变化。因此在控制理论中属于典型的模型不确定非线形时变系统，很难用经典的和现代的控制理论方法获得理想的结果。多年来人们尝试过很多种自适应