特种加工的发展概况

特种加工的发展概况

李光辉

（大连交通大学机械工程学院茅以升081班）

摘要：特种加工技术在国际上被称为21世纪的技术，对现代工业的发展，起到举足轻重的作用。本文分别从产生和发展、分类、对机械制造工艺技术产生的影响以及发展趋势这几个方面介绍了特种加工技术的发展概况，同时提出了我国特种加工技术的发展现状及提高措施。

关键词：特种加工技术；机械制造；发展趋势

Abstract:Special machining technology is called 21st century technology in the international，which has played a pivotal role in the development of modern industry. This paper describes the overview of the development of special machining technology from the emergence and development, the classification,the impact on machinery manufacturing technology and the development trends, and also proposes development of special machining technology and enhancement measures of our country.

Key words: Special machining technology；Machinery manufacturing；Development trends

一、特种加工的产生和发展

特种加工亦称“非传统加工”或“现代加工方法”，泛指用电能、热能、光能、电化学能、化学能、声能及特殊机械能等能量达到去除或增加材料的加工方法。

1944年，由前苏联拉扎林柯夫妇发明了电火花加工，首次摆脱传统切削加工方法，直接利用电能和热能来去除金属材料，获得“以柔克刚”的效果。二战后，随着科学技术、工业生产的发展及各种新兴产业的涌现，工业产品内涵和外延都在扩大，制造技术本身也应适应这些新的要求而发展，传统机械制造技术和工艺方法面临着更多、更新、更难的问题。体现在：

1）新型材料及传统的难加工材料，如碳素纤维增强复合材料、工业陶瓷、硬质合金、钨钼合金、金刚石以及锗、硅等各种高硬度、高强度、高韧性、高脆性、耐高温的金属或非金属材料的加工；

2）各种特殊复杂表面，如喷气涡轮机叶片、整体涡轮和锻压模的立体成型表面，各种冲模冷拔模上特殊断面的异型孔，炮管内膛线、喷丝头上的小孔、特殊用途的弯孔等的加工；

3）各种超精、光整或具有特殊要求的零件，如对表面质量和精度要求很高的航天、航空陀螺仪、细长轴、薄壁零件等低刚度零件的加工。

上述工艺问题仅仅依靠传统的切削加工方法很难、甚至根本无法解决。特种加工就是在这种前提条件下产生和发展起来的。特种加工与传统切削加工的不同点是：

1）主要依靠机械能以外的能量(如电、化学、光、声、热等)去除材料；多数属于“熔溶加工”的范畴。

2）工具硬度可以低于被加工材料的硬度，即能做到“以柔克刚”；

3）加工过程中工具和工件之间不存在显着的机械切削力；

4）主运动的速度一般都较低；理论上，某些方法可能成为“纳米加工”的重要手段；

5）加工后的表面边缘无毛刺残留。微观形貌“圆滑”；

二、特种加工的分类

1）电能与热能作用方式有：电火花成形与穿孔加工、电火花线切割加工、电子束加工和等离子束加工。

2）电能与化学能作用方式有：电解加工、电铸加工和刷镀加工。

3）化学能与机械能作用方式有：电解磨削、电解珩磨。

4）声能与机械能作用方式有：超声波加工

5）光能与热能作用方式有：激光加工。

6）电能与机械能作用方式有：离子束加工。

7）液流能与机械能作用方式有：挤压珩磨和水射流切割。

三、特种加工对机械制造工艺技术产生的影响

1. 提高了材料的可加工性。

材料的可加工性不在于硬度、强度、韧性、脆性等成直接关系，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。

2. 改变了零件的典型工艺路线。

以前的典型工艺路线是先加工后淬火，特种加工的工艺路线是先淬火后加工。

3. 改变了试制新产品的模式。

特种加工可以直接加工出各种标准和非标准件，各种特殊、复杂的二次曲面体零件，省去设计制造相应刀具、夹具、量具、模具、工装，大大缩短了试制周期。快速成型技术，成为试制新产品的必要也是重要手段。

4. 特种加工对产品零件的结构设计带来很大的影响。

各种复杂冲模过去采用拼镶结构,有了特种加工可以作成整体结构，花键的齿根加工,用拉削方法时,刀齿只能是清棱清角的齿根,电解加工时,非采用小圆角的齿根不可。

5. 重新衡量传统的结构工艺性的好与坏。

6. 特种加工已经成为微细加工和纳米加工的主要手段。

四、特种加工的发展趋势

目前，这一技术正向着自动化、柔性化、精密化、集成化、智能化和最优化方向发展，在已有的工艺不断完善和定型的同时，新的特种加工技术不断涌现，如等离子体熔射成形工艺技术、实变场控制电化学机械加工技术、电火花混粉大面积镜面加工技术、磁力研磨技术和电铸技术等。新的特种加工技术是在传统的特种加工技术的基础上，紧密结合材料、控制和微电子技术而发展起来的，并随着产品应快速响应市场需求，正在形成面向快速制造的特种加工技术新体系。1、人工智能技术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、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尚有一定的距离。然而采用每一种特种加工方法所获得的加工精度和表面质量与加工条件参数间都有其规律。

因此，目前常采用研究传统切削加工机理的实验统计方法来了解特种加工的工艺规律，以便实际应用，但还缺乏系统性。受其限制，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。