特種加工及機械制造工藝
特種加工及機械制造工藝1
摘要：科技發展促成了制造技術的日趨進步，其中進步較為突出的$中就是特種加工技術。
特種加工的技術基礎是傳統的切削加工，但隨著新技術的融入和創新，其自動化和高精度化的程度越來越高，不僅成為壹項獨立的新型加工技術，而且對機械制造工藝產生了極為深遠的影響。
本文將從特種加工的技術工藝特征和要點入手，分析其與機械制造工藝之間的關系，希望能夠在理論上推進二者的進壹步融合和***同進步。
信息時代的來臨標誌著計算機技術的成熟化和普及化，這種時代特征在制造業中的體現就是制造技術的自動化、集成化、智能化。
充分展現出以上特征的特種加工工藝不僅極大地擴展和提高了加工工藝的固有水平，更促進了機械制造技術的總體發展，這種發展包括了定義的拓展、加工方法的進步、分類方式的精細化、生活應用的普及等多種方面。
1.特種加工技術的工藝特征
1.1從定義看特種加工工藝
特種加工是多種具有***同特征的加工工藝的總稱，這些加工工藝中較為常見的有電能加工、電化學能加工、化學能加工、光能加工、物質動能加工等，其加工工藝可以是物理方法，也可以是化學方法，對上訴不同種能量的利用方式也沒有限制，復合利用或直接利用均可。
特種加工中各種加工方法的***同特征包括以下幾點：壹是加工時基本沒有機械作用力，或者機械作用力並不明顯;二是能完成復雜型面的加工;三是材料硬度不會對這些加工方法造成限制;四是不同的加工方法能夠進行任意的復合或搭配。
總之，具備以上特征的物理或化學加工方法就是特種加工工藝，其被這些固有特征在性能上賦予了極大的優越性，因此非常受人們的青睞，進步與發展也非常迅速。
1.2從分類看特種加工工藝
根據定義可知，特種加工所包含的具體工藝方法非常繁雜，無法壹壹贅述，但可以依據某些因素對其進行分類。
本文將以工藝的發生方法為依據對特種加工工藝進行分類，將具體的特種加工工藝分為激光加工工藝、超聲波加工工藝、電化學加工工藝等多種類型，並分別介紹其中幾種的工藝特征。
(1)激光加工工藝
激光加工所利用的能量是光能，發生原理是使用透鏡對通過的光能進行聚焦，以此產生高密度的能量流，這股能量流能夠產生沖擊波與高溫，令工件在短時間內產生融化甚至蒸發的現象，以此對零件進行加工。
從該原理可知，激光加工在廣義上是高能束流加工的壹部分。
這類加工工藝的加工範圍極廣，幾乎所有的金屬和非金屬類材料都可以包括在內，而且基本不會產生明顯的機械作用力，兼之具有優良的加工速度和加工精度，所以對精密加工有很好的適性，通常被應用在表面處理、納米材料制造、信息存儲、焊接、切割、打孔等實際工作中。
(2)超聲波加工工藝
超聲波加工所運用的能量是振動產生的，因此往往需要使用磨料懸浮液和工具斷面。
這種加工工藝非常適合硬脆材料，並且由於加工出的材料在精度與表面粗糙度方面都有極高的優越性，所以通常被用作對形狀復雜的產品進行制造或加工，具體來說，包括開孔、加工型腔、脆硬性材料的開槽、切割甚至雕刻等。
另壹方面，由於超聲波加工所使用的加工設備在結構上非常簡單，使用很方便，所以在普通工件的加工中也得到了壹定程度的應用，比如工件拋光等。
(3)電化學加工工藝
電化學加工所利用的能量是化學能或電化學能，其發生原理是各種電化學反應，由於電化學反應本身的種類就非常繁多，所以電化學加工所包括的種類也具有繁雜的特性。
但總體來說，電化學加工主要用於加工各種金屬材料，並且沒有材料硬度和材料韌度的限制，所以加工範圍較為廣泛，生產效率也很高。
這些特征令電化學加工在工業領域獲得了相當廣的應用，尤其是在加工型腔鍛模、內齒輪、不同車輛的連桿、閥片、葉片等形狀較為復雜的工件方面，電化學加工能夠最大限度地發揮自身的特征優勢，保證加工的效率和質量。
2.特種加工技術與機械制造工藝的關系
(1)特種加工技術在機械制造工藝中的應用化
機械制造工藝所囊括的工業領域非常廣泛，其中比較典型的有機車、電子、模具、航空、航天、國防等。
[1]而特種加工在這全部的領域中都發揮出了非常好的效能，壹方面提高了舊有的機械制造水平，另壹方面拓寬了機械制造的應用範圍，在深度和廣度兩方面提高了機械制造工藝的應用性。
另外，特種加工對計算機技術的引入和應用也為機械加工工藝未來的智能化發展提供了發展方向。
(2)特種加工技術在機械制造工藝中產生的影響
特種加工的應用引發了傳統工藝的技術變革，這種變革在機械制造中被具體體現出來。
舉例來說，在零件的加工方面，特種加工改變了原本已經定型的淬火熱處理程序，令工藝路線整個更新;在新產品試制方面，特種加工提供的電火花數控切割、光電技術等工藝具有高效性、泛用性、直接性等多方面的優勢，令試制周期被大幅縮短;在傳統工藝的衡量方面，特種加工可以作為壹個恰當的參考指標，對傳統工藝有很好的促進和篩選效果，有利於機械制造業整體的發展速度。[2]
結語
綜上所述，特種加工技術不只在多方面具有技術性能上的優越性，而且自身的發展速度極快，所以可以想見，其實際的應用範圍在未來會更進壹步大幅擴張，為機械制造工藝水平的提高提供必要的技術支持。
因此，相關的技術人員和研究人員不能放松對相關技術的創新、研究與改進，這樣才能令我國的特種加工工藝實現長期穩定的發展，以技術工藝的提高促成機械制造業的進步，進而為我國工業的現代化和高科技化做出自己的貢獻。
參考文獻
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[3]周晶.淺談特種加工機機械制造工藝[J].中國信息化，2012(22).
特種加工與機械制造工藝技術變革2
摘 要特種加工作為先進制造技術中的重要組成部分，對制造業的作用日益重要。
特種加工方法就是將電、磁、聲、光、化學等能量或其組合施加在工件的被加工部位上，從而實現材料被去除、變形、改變性能或被鍍覆等的加工方法。
特種加工具有區別於傳統機械加工方法的壹些特點;特種加工有多種加工方法;特種加工對機械制造及結構工藝性具有重大影響。
關鍵詞特種加工;機械制造;結構工藝性
近年來，隨著現代科學技術的發展，特別是微電子技術、電子計算機技術的迅猛發展，機械制造的各個方面已發生了深刻的變革。
機械技術，特別是自動化制造技術，不但采用了計算機控制，並且具有柔性化、集成化、智能化的特點;在超精密加工技術方面，其加工精度已進入納米級(0.001um)表面粗糙度已成功地小於0.005um;在切削速度方面，國外車削鋼通常為200m/min，最高可達915m/min;對於新興工業需要的難加工材料、復雜型面、型腔以及微小深孔，采用了電、超聲波、電子束法。
所以在很大的程度上，尤其是20多年來的改革開放，我國的機械制造已經具有相當大的規模，已經形成了品種繁多、門類齊全、布局基本合理的機械制造工業體系。
1.特種加工涵義
特種加工是相對傳統切削加工而言，本質上是直接或復合利用電能、電化學能、化學能、光能、物質動能等對工件進行加工的工藝方法總稱。
目前常用的有電火花加工、超聲波加工、激光加工，除此之外還有電化學加工、電子束加工等。
它與傳統切削加工相比具有：加工過程不再主要依靠機械能，而是直接或復合利用其它能量完成工件的加工;加工所用工具材料的硬度可大大低於被加工材料硬度，有時甚至無需使用工具即可完成對工件的加工;加工過程工具與工件間不存在顯著的機械切削力;加工方法日新月異等特點。
2.特種加工分類、方法及應用
2.1電火花成形(穿孔)加工
該法可加工任何導電材料。
它是利用火花放電腐蝕金屬原理，用工具電極(純銅或石墨)對工件進行復制加工的工藝方法，可用於加工型腔模(鍛模、壓鑄模、註塑模等)和型腔零件;加工沖模、粉末冶金模、擠壓模、型孔零件、小異型孔、小深孔等。
其中最為典型的應用是在YG8(硬質合金)工件上，加工壹個直徑1mm深80mm的孔，只需12分鐘;電火花雙軸回轉展成法加工凹凸球面、球頭;電火花***軛同步回轉可加工精密螺紋、齒輪等復雜表面;目前已能加工出0.005mm的短微細軸和0.008mm的淺微細孔，以及直徑小於1mm的`齒輪。
2.2電火花線切割加工
它是利用移動的細金屬絲(銅絲或鉬絲)作電極，對工件進行脈沖火花放電腐蝕，實現切割成形的加工方法。
它同樣可以加工任何導電材料;加工各種形狀的沖模、切割電火花成形加工用的電極、切割零件等。
典型的應用例如：試制切割特殊微電機矽鋼片定轉子鐵心芯;切割斜度錐面、上下異形面工件;工件傾斜數控回轉切割加工雙曲面零件;數控三軸聯動加分度切割加工扭轉四方錐臺。
2.3超聲波加工
它是利用加工工具的超聲頻振動，通過磨料懸浮液加工硬脆材料的壹種成形方法。
超聲波加工的尺寸精度可達0.05～0.01mm，表面粗糟度Ra值可達0.8～0.1?m，它適宜加工任何脆硬材料，可加工各種孔和型腔，也可進行套料、切割、開槽和雕刻等。
由於超聲波加工的生產效率比電火花加工低，而加工精度和表面粗糟度相對較好，所以常用於對工件的拋磨和光整加工。
2.4激光加工
是利用經過透鏡聚焦的能量密度極高的激光焦點(高溫和沖擊波)，使工件材料被熔化或蒸發去除的加工方法。
合理選用激光參數，可實現激光切割、打孔、焊接，激光打標、激光表面處理，還可用於電子元器件的封裝等。
激光加工的尺寸精度可達0.01～0.001mm，表面粗糟度Ra值可達0.4～0.1?m，無需使用工具，加工速度極高，適於任何材料，特別適於深徑比大的(深徑比50～100)小孔和微孔(孔徑?準0.01～0.1)。
激光表面處理是結合高功率激光技術及粉末冶金技術，對工件進行表面加工處理，從而改變工件表面組織結構、成分及特性，提高其物理性能，使其恢復或超過原技術性能和應用價值的工藝技術，具有較高的實用價值。
激光法(應用激光)還是制造納米材料的重要手段。
2.5電化學加工
該法包括從工件去除金屬的陽極電解蝕除加工和向工件上沈積金屬的陰極電鍍沈積加工兩大類。
它可以加工復雜成型模具和零件，例如汽車、拖拉機連桿等各種型腔鍛模，航空、航天發動機的扭曲葉片等。
電鍍、電鑄可以復制復雜、精細的表面。
刷鍍可修復磨損的零件，改變原表面的物理性能，有很大實用價值。
3.特種加工對機械制造結構工藝性的影響
由特種加工的特點並結合使用特種加工方法的實踐，特種加工對機械制造和結構工藝性具有重大影響，主要包括以下幾點：
3.1改變了零件的典型工藝路線
工藝人員都知道：除磨削外，其它切削加工、成型加工等都應在淬火熱處理之前加工完畢。
但特種加工的出現，改變了這種定型的程序格式。
因為特種加工基本上不受工件硬度的影響，而且為免除加工後淬火熱處理的變形，壹般都先淬火後加工。
例如電火花線切割加工、電火花成型加工和電解加工等都是在淬火後進行的。
3.2縮短了新產品的試制周期
在新產品試制時，如采用光電、數控電火花線切割，便可直接加工出各種標準和非標準直齒輪(包括非圓齒輪、非漸開線齒輪)、微電機定子、轉子矽鋼片，各種變壓器鐵心，各種特殊、復雜的二次曲面體零件，從而省去設計和制造相應的刀、夾、量具、模具及二次工具，大大地縮短了試制周期。
3.3影響產品零件的結構設計
例如花鍵孔、軸的齒根部分，為了減少應力集中應設計和制成小圓角。
但拉削加工時刀齒做成圓角對切削和排屑不利，容易磨損，只能設計與制成清棱清角的齒根。
而用電解加工時由於存在尖角變圓現象，非采用圓角的齒根不可。
3.4重新衡量傳統結構工藝性的好壞
由於特種加工的應用而需要重新衡量過去對方孔、小孔、彎孔和窄縫等被認為是工藝性很壞，在結構上盡量避免的典型。
特種加工的采用改變了這種現象。
對於電火花穿孔、電火花線切割工藝來說，加工方孔和加工圓孔的難易程度是壹樣的。
噴油嘴小孔、噴絲頭小異形孔，渦輪葉片大量的小冷卻深孔、窄縫，靜壓軸承、靜壓導軌的內油囊型腔，采用電加工後由難變易了。
綜上，特種加工技術在機械制造中發揮著重要作用，已成為現代制造技術不可分割的重要組成部分。
隨著科學技術和現代工業的發展，特種加工必將不斷完善和迅速發展，反過來又必將推動科學技術和現代工業的發展，並發揮愈來愈重要的作用。
參考文獻
[1]白基成，郭永豐，劉晉春.特種加工技術[M].哈爾濱工業大學出版社，2006.
[2]李指俊，馮同建.特種加工技術及其發展趨勢[J].機械制造,1996,(4).
[3]吳為民,高文勝,劉嬈,許東衛.液中放電金屬沖壓成形研究[J].電加工，1998,(5).