特種加工技術的應用與發展研究方向

李亞朋（商丘工學院機械工程學院,河南　商丘　476000）

特種加工技術的應用與發展研究方向

李亞朋
（商丘工學院機械工程學院,河南商丘476000）

特種加工技術是指利用光能、聲能、化學能以及電能等對待加工工件進行加工制造，以期達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、光化學能以及其他能夠實現材料切削加工的方法。同時也是對各種難切削加工材料、復雜的型面、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、種類以及發展研究方向。

特種加工技術；電火花加工技術；激光加工技術

1　前言

機械加工技術具有悠久的歷史，對于人類的飛速發展和社會的快速進步具有至關重要的作用。例如18世紀70年代就已經發明了蒸汽機，但是由于當時生產力的限制，制造不出具有高精度的蒸汽氣缸，因此無法推廣。隨著科技的不斷進步，一直到氣缸鏜床的出現，才進一步發展了蒸汽工藝，蒸汽機才算是得到廣泛的應用，第一次工業革命才會迅速發展。隨著科學技術的不斷發展，各種新型的工程加工材料不斷涌現以及被廣泛的應用，同時由于對所加工的工件的精度要求和要求工件的復雜度越來越高，因此對于機械制造工藝技術也有了進一步要求。由于受到刀具材料性能、結構的影響，使得傳統的機械加工技術不能滿足人類進步的要求，越來越多的束縛生產力的進步，與此同時各種新型的加工方法便應運而生。新的加工方法在加工過程中主要不再依靠傳統的機械能，而是更多的直接或者間接的利用其他形式的能量來完成所要求的加工；但是隨著對待加工要求的越來越高，當下的特種加工技術正迅速朝著高度智能化、精度化、綠色無污染以及準確使用適當的復合工藝和新型工藝的方向飛速發展。

2　特種加工技術的特點

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

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

（3）加工方法日新月異，向著精密加工方向發展。

3　特種加工技術的應用

特種加工技術對新型武器裝備的研發和生產制造，起到至關重要的作用。隨著新型武器的迅速發展，各國對于特種加工技術的需求也日益迫切。特種加工技術的主要應用領域是：

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

（2）難加工零件，例如復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　特種加工技術的種類

4.1電火花加工技術

電火花加工（EDM）在上世紀40年代開始研究并且逐步應用于生產。它是指在加工過程中，主要利用工件和工具之間不斷產生的脈沖性火花放電，依靠放電時局部產生的高溫把金屬侵蝕下來。因在放電過程中可以看到火花，因此被稱之為電火花加工。電火花加工時，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（如常用煤油或礦物油）中。工具電極可以由自動進給調節裝置控制，從而保證工具與工件在正常加工時可以維持很小的放電間隙（0.01～0.05mm）。當脈沖電壓加到兩極之間，便會將當時條件下兩極間最近點的液體介質擊穿，從而可以形成放電通道。與此同時，由于該通道的橫截面積小，放電時間短，從而可以使能量高度集中（10～107W/mm），在放電區域中所產生的瞬時高溫足以使材料熔化乃至蒸發，形成一個小凹坑。

4.2激光加工技術

激光加工是一種利用光能量進行加工的方法。由于激光具有準確性好、功率大等特點，在聚焦后，往往可以形成很高的細微光束，有很強的功率密度。該激光束照射到工作的表面時，一部分光能量會被表面吸收從而轉變為熱能。對于不透明的物質，因為光的吸收深度非常小（在100um以下），因此熱能的轉換容易發生在物質表面。可以使工件局部區域的溫度急速升高足直至被加工材料熔化甚至氣化，同時由于熱擴散，可以使斑點周圍的金屬熔化，隨著光能的不斷被吸收，被加工區域的金屬蒸氣迅速膨脹，從而產生一次微型爆炸，把熔融物高速噴射出來。（如圖2所示）

5　特種加工發展研究方向

（1）不斷改進、向著高效率、高可靠性方向發展。

（2）向多功能化和智能化方向發展。擴大加工的應用范圍，向復合加工方向發展。

（3）推進新技術、新工藝、新設備的工程化和產業化工作。

（4）向著綠色發展，更加保護環境。

[1]張紋,蔣維波.特種加工技術的應用與發展趨勢[J].農業裝備技術，2006,32(03):24-25.

[2]趙萬生.特種加工技術[M].北京:高等教育出版社,2001.

[3]張紋,蔣維波.特種加工技術的應用與發展趨勢[J].農業裝備技術,2006,32(03):24225.

李亞朋（1992—），男，河南臨潁人，本科，研究方向：機械設計制造及其自動化。