特種加工技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展研究方向

李亞朋（商丘工學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院,河南　商丘　476000）

特種加工技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展研究方向

李亞朋
（商丘工學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院,河南商丘476000）

特種加工技術(shù)是指利用光能、聲能、化學(xué)能以及電能等對(duì)待加工工件進(jìn)行加工制造，以期達(dá)到希望中的的形狀尺寸和表面粗糙度的客觀要求。就是直接利用熱能、光能、聲能、光化學(xué)能以及其他能夠?qū)崿F(xiàn)材料切削加工的方法。同時(shí)也是對(duì)各種難切削加工材料、復(fù)雜的型面、較低剛度零件以及模具加工制作中的一些重要加工工藝方法。本文介紹了各種加工方法的概念、特點(diǎn)、種類以及發(fā)展研究方向。

特種加工技術(shù)；電火花加工技術(shù)；激光加工技術(shù)

1　前言

機(jī)械加工技術(shù)具有悠久的歷史，對(duì)于人類的飛速發(fā)展和社會(huì)的快速進(jìn)步具有至關(guān)重要的作用。例如18世紀(jì)70年代就已經(jīng)發(fā)明了蒸汽機(jī)，但是由于當(dāng)時(shí)生產(chǎn)力的限制，制造不出具有高精度的蒸汽氣缸，因此無(wú)法推廣。隨著科技的不斷進(jìn)步，一直到氣缸鏜床的出現(xiàn)，才進(jìn)一步發(fā)展了蒸汽工藝，蒸汽機(jī)才算是得到廣泛的應(yīng)用，第一次工業(yè)革命才會(huì)迅速發(fā)展。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，各種新型的工程加工材料不斷涌現(xiàn)以及被廣泛的應(yīng)用，同時(shí)由于對(duì)所加工的工件的精度要求和要求工件的復(fù)雜度越來(lái)越高，因此對(duì)于機(jī)械制造工藝技術(shù)也有了進(jìn)一步要求。由于受到刀具材料性能、結(jié)構(gòu)的影響，使得傳統(tǒng)的機(jī)械加工技術(shù)不能滿足人類進(jìn)步的要求，越來(lái)越多的束縛生產(chǎn)力的進(jìn)步，與此同時(shí)各種新型的加工方法便應(yīng)運(yùn)而生。新的加工方法在加工過(guò)程中主要不再依靠傳統(tǒng)的機(jī)械能，而是更多的直接或者間接的利用其他形式的能量來(lái)完成所要求的加工；但是隨著對(duì)待加工要求的越來(lái)越高，當(dāng)下的特種加工技術(shù)正迅速朝著高度智能化、精度化、綠色無(wú)污染以及準(zhǔn)確使用適當(dāng)?shù)膹?fù)合工藝和新型工藝的方向飛速發(fā)展。

2　特種加工技術(shù)的特點(diǎn)

（1）加工范圍上更加廣泛，甚至可以不受加工材料各種強(qiáng)度、硬度等相關(guān)因素的影響。

（2）以柔克剛，即加工時(shí)不需要加工工具.整個(gè)加工過(guò)程中工具和工件之間不存在明顯的機(jī)械力，因此加工時(shí)不受工件的強(qiáng)度和硬度的影響。

（3）加工方法日新月異，向著精密加工方向發(fā)展。

3　特種加工技術(shù)的應(yīng)用

特種加工技術(shù)對(duì)新型武器裝備的研發(fā)和生產(chǎn)制造，起到至關(guān)重要的作用。隨著新型武器的迅速發(fā)展，各國(guó)對(duì)于特種加工技術(shù)的需求也日益迫切。特種加工技術(shù)的主要應(yīng)用領(lǐng)域是：

（1）各種難以加工材料，例如合金、高強(qiáng)鋼、等強(qiáng)度高、韌性好、韌度高、高熔點(diǎn)材料。

（2）難加工零件，例如復(fù)雜零件中的三維型腔以及窄縫等的加工。

（3）各種較低剛度零件，例如薄壁零件、彈性元件等零件的加工。

4　特種加工技術(shù)的種類

4.1電火花加工技術(shù)

電火花加工（EDM）在上世紀(jì)40年代開(kāi)始研究并且逐步應(yīng)用于生產(chǎn)。它是指在加工過(guò)程中，主要利用工件和工具之間不斷產(chǎn)生的脈沖性火花放電，依靠放電時(shí)局部產(chǎn)生的高溫把金屬侵蝕下來(lái)。因在放電過(guò)程中可以看到火花，因此被稱之為電火花加工。電火花加工時(shí)，脈沖電源的一端接工具電極，另一端接工件電極，兩極都放入具有一定絕緣度的液體介質(zhì)（如常用煤油或礦物油）中。工具電極可以由自動(dòng)進(jìn)給調(diào)節(jié)裝置控制，從而保證工具與工件在正常加工時(shí)可以維持很小的放電間隙（0.01～0.05mm）。當(dāng)脈沖電壓加到兩極之間，便會(huì)將當(dāng)時(shí)條件下兩極間最近點(diǎn)的液體介質(zhì)擊穿，從而可以形成放電通道。與此同時(shí)，由于該通道的橫截面積小，放電時(shí)間短，從而可以使能量高度集中（10～107W/mm），在放電區(qū)域中所產(chǎn)生的瞬時(shí)高溫足以使材料熔化乃至蒸發(fā)，形成一個(gè)小凹坑。

4.2激光加工技術(shù)

激光加工是一種利用光能量進(jìn)行加工的方法。由于激光具有準(zhǔn)確性好、功率大等特點(diǎn)，在聚焦后，往往可以形成很高的細(xì)微光束，有很強(qiáng)的功率密度。該激光束照射到工作的表面時(shí)，一部分光能量會(huì)被表面吸收從而轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮堋?duì)于不透明的物質(zhì)，因?yàn)楣獾奈丈疃确浅Ｐ。ㄔ?00um以下），因此熱能的轉(zhuǎn)換容易發(fā)生在物質(zhì)表面?？梢允构ぜ植繀^(qū)域的溫度急速升高足直至被加工材料熔化甚至氣化，同時(shí)由于熱擴(kuò)散，可以使斑點(diǎn)周圍的金屬熔化，隨著光能的不斷被吸收，被加工區(qū)域的金屬蒸氣迅速膨脹，從而產(chǎn)生一次微型爆炸，把熔融物高速噴射出來(lái)。（如圖2所示）

5　特種加工發(fā)展研究方向

（1）不斷改進(jìn)、向著高效率、高可靠性方向發(fā)展。

（2）向多功能化和智能化方向發(fā)展。擴(kuò)大加工的應(yīng)用范圍，向復(fù)合加工方向發(fā)展。

（3）推進(jìn)新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備的工程化和產(chǎn)業(yè)化工作。

（4）向著綠色發(fā)展，更加保護(hù)環(huán)境。

[1]張紋,蔣維波.特種加工技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展趨勢(shì)[J].農(nóng)業(yè)裝備技術(shù)，2006,32(03):24-25.

[2]趙萬(wàn)生.特種加工技術(shù)[M].北京:高等教育出版社,2001.

[3]張紋,蔣維波.特種加工技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展趨勢(shì)[J].農(nóng)業(yè)裝備技術(shù),2006,32(03):24225.

李亞朋（1992—），男，河南臨潁人，本科，研究方向：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化。