谈谈特种加工技术对机械加工的重要性

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摘 要：传统的机械加工已有很久的历史，它对人类生产和物质文明起到了极大的作用。并出现了很多先进的加工设备，例如各类数字控制机床，但各国制造业蓬勃发展，并随着新材料，新结构不断出现，情况将会改变，现代机械制造业呼吁了特种加工技术的诞生。我们作为学数控专业的学生为何要学习特种加工技术呢？

关键词：特种加工；机械；电火花；线切割

18世纪70年代瓦特就发明了蒸汽机，但苦于制造不出蒸汽机缸，无法推广应用。直到人类创造改进了汽缸镗床，才引起世界性的第一次产业革命。这一事实充分说明了加工方法对新产品的研制，推广和社会经济发展起到重大作用。我们下面了解传统机械加工和特种加工的各自特点，了解特种加工技术对制造业的重要性，从而知道为何学习特种加工技术。

一、传统机械加工技术

机械加工主要是靠机械力量去克服另一种力量，“以刚克刚”的效果体现得较为明显。加工的材料要比工件材料硬度更硬。

传统的机械加工方法在很多时候不能解决一些特殊问题，例如遇到高硬度、高强度、高韧性、高脆性或低刚度的金属和非金属，它是难以解决或根本无法加工。虽然现在有大量的先进的数控加工的设备，但对特殊材料任然有一定的困难度。

二、特种加工技术与加工工艺

特种加工是指传统的切削加工以外的新的加工方法。特种加工主要不是依靠机械能、切削力进行加工，而是用软的工具（甚至不要工具）加工硬的工件，可以加工各种难以加工材料、复杂表面和有些特殊要求的零件。

特种加工技术不是主要依靠机械能，而是依靠诸如电能、化学能、热能、声能、光能等能量来去除工件多余材料，而且它可以加工比本身更硬材料的工件，有“以柔克刚”的效果。特种加工的发展方向主要是：提高加工精度和表面质量，提高生产率和自动化程度，发展几种方法联合使用的复合加工，发展纳米级的超精密加工等。

加工工艺：（1）“以柔克刚”，特种加工的工具与被加工零件基本不接触，加工时不受工件的强度和硬度的制约，故可加工超硬脆材料和精密微细零件，甚至工具材料的硬度可低于工件材料的硬度。（2）加工时主要用电、化学、电化学、声、光、热等能量去除多余材料，而不是主要靠机械能量切除多余材料。（3）加工机理不同于一般金属切削加工，不产生宏观切屑，不产生强烈的弹、塑性变形，故可获得很低的表面粗糙度，其残余应力、冷作硬化、热影响度等也远比一般金属切削加工小。

三、特种加工技术的应用

1.解决各种难以切削材料的加工问题，如硬质合金、钛合金、耐热钢、不锈钢、淬火钢、金刚石、宝石、石英等

（1）电火花线切割可以切割淬过火的模具材料，可以切割各种冲模、塑料模、粉末冶金模的直纹面，也可以切割各种样板、磁钢、硅钢片冲片，也可以用于钼、钨半导体材料。我们学校模具专业就有这种设备。

（2）超声加工可以加工切割脆硬材料，如玻璃、石英、宝石、金刚石等。

（3）激光加工精密小孔、窄缝，如金刚石拉丝模、钟表宝石轴承、不锈钢板上打小孔、切割纺织品、纸张。

（4）水刀切割也是特种加工中的一种方法。水刀加工在下料开片的切割加工中，比起具有同样功能的设备电锯来，有着许多优越性，它无尘埃、无烟、没有火光，在作业时，切割面上的温度能保持不变，避免了普通加工的高温问题，十分安全。然而它有强大的威力，对各种材料进行处理，非金属如：木材、纸类、塑料、纤维、海绵等。对切割金属或较硬的材质时，如各种石材、玻璃、陶瓷、砖等材质。

2.特种加工可以加工特殊复杂表面的问题，如喷气涡轮机叶片，枪炮管内镗线等

（1）如大型汽轮机的制造，汽轮机最主要的是发动机，它的转子是高速运动部件（3000r/min），精度和表面粗糙度要求极高。而电火花机床可以加工IT7以下，表面粗糙度可以达到Ra0.04甚至Ra0.02。汽轮机上的叶片外形复杂，是扭转面，用普通的加工方法难以解决，文我们可以选用水切割机和电火花和电解加工方法解决。

（2）电火花加工技术也可以解决航喷气发动机中的火焰筒的制造。火焰筒是耐热钢，精度高，且有着高精度的小孔（周边上共有φ0.6小斜孔200余个），用普通加工方法很难加工，但选用特种加工可以迎刃而解。

（3）某飞机发动机的不锈钢散热板厚1.2mm，其上共有2106个φ0.3mm小圆孔，每个孔之间的中心距为0.67mm。我们可以用排孔，小方孔筛网的特种加工技术解决。

3.特种加工解决各种超精，光整或具有特殊要求的零件的加工问题

（1）如航空发动机广泛使用的密封件―蜂窝结构环，是薄壁，低刚度零件，可以选用电火花加工。

（2）航空、航天、航海等伺服阀中弹性、低刚度的反馈杆，加工精度和技术要求极高。用普通的车削，磨削加工会变形，所以文明可以采用电火花磨削加工方法。

4.特种加工的综合应用

特种加工方法很多，如快速成形技术，在现代模具中的广泛应用，它是将计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM）、计算机数字控制（CNC）、精密伺服驱动和新材料等先进技术集于一体。快速成形技术彻底摆脱了传统的“去除”加工发，不必采用传统的加工机床和模具，只需传统加工的方法30%～50%的工时和20%～35%的成本，就直接制造出产品样品或模具，它的使用使得很多产品缩短了生产周期，节约了产品的成本。

最近，国外有人提出，今后模具加工发展趋向，从切削加工必须经过电火花精加工，抛光加工，电解加工，电子束加工。而现代模具也脱离不了数控专业数控技术，所以我们学数控技术的人也要把特种加工的理论知识和技能作为自己学习中重点之一。

近年来，电火花加工与激光兼用的复合微细精密加工法的研制工作已取得较大进展；激光与水射复活加工深/径比较大的微孔也取得了一定进步；线电极切割与水射流加工法相组合的高速加工以及高速铣削与电火花成形加工所构成的复活加工已经商品化了。

四、特种加工技术的优点

特种加工法工作环境好，大大降低了工人的劳动强度。正是由于特种加工具有许多传统切削加工所无法比拟的优点，因此其应用领域日益扩大，目前广泛应用于机械（特别是模具）、宇航、航空、电子电器、精密机械、仪器仪表、汽车、拖拉机、轻工等行业，解决各种制造加工上的特殊问题和工艺。

各种特种加工方法在生产中的应用日益广泛，进几十年来，仅电加工机床年产量的增长率无任在国内或国外，均大大高于金属切削机床的增长率，生产中已形成一支从事数控特种加工的技术队伍。

所以为了适应特种加工技术的讯速发展和应用的需要，近年来我国已有愈来愈多的工科院校职业院校都开设了“特种加工”课程和实习模块。作为学习机械加工的学生而言，有必要知道特种加工技术的重要性，要了解掌握特种加工技术，把特种加工技术和传统机械加工有机结合起来，特种加工离不开普通机械加工和数控加工技术，数控加工技术也包含特种加工技术。

参考文献：

[1]《特种加工》第5版 2008.5

[2]《金属加工》冷加工 2008.9期