1、幾種常見的特種加工技術(shù)丁瑞南京師范大學(xué)20100501摘要：傳統(tǒng)的機(jī)械加工技術(shù)不能滿足人們的加工要求，通過人類的探索和研究，找到了可以提高加工精度的特殊方法-特種加工方法。本文簡要介紹特種加工技術(shù)的特點(diǎn)及發(fā)展趨勢，分別介紹電火花加工、電化學(xué)加工等加工技術(shù)的工作原理及應(yīng)用。關(guān)鍵字：特種加工、工作原理、應(yīng)用Abstract:Becausethetraditionalmechanicalprocessingtechnologycannotmeettheprocessingrequirements.Throughthehumansexplorationandresearch,founditcanimp

2、rovethemachiningaccuracyofspecialmethodsofspecialmachiningmethod.Thispaperdescribesthecharacteristicsofspecialprocessingtechniquesanddevelopmenttrend,wereintroducedelectricaldischargemachining,electrochemicalmachining,andothertechniquesmachinerymanufacturingindustryapplications.概述：特種加工是指那些不屬于傳統(tǒng)加工工藝范

3、疇的加工方法，它不同于使用刀具、磨具等直接利用機(jī)械能切除多余材料的傳統(tǒng)加工方法。特種加工是近幾十年發(fā)展起來的新工藝，是對傳統(tǒng)加工工藝方法的重要補(bǔ)充與發(fā)展，目前仍在繼續(xù)研究開發(fā)和改進(jìn)。直接利用電能、熱能、聲能、光能、化學(xué)能和電化學(xué)能，有時也結(jié)合機(jī)械能對工件進(jìn)行的加工。特種加工中以采用電能為主的電火花加工和電解加工應(yīng)用較廣，泛稱電加工。特種加工亦稱“非傳統(tǒng)加工”或“現(xiàn)代加工方法”，泛指用電能、熱能、光能、電化學(xué)能、 化學(xué)能、 聲能及特殊機(jī)械能等能量達(dá)到去除或增加材料的加工方法， 從而實(shí)現(xiàn)材料被去除、變形、改變性能或被鍍覆等。20 世紀(jì) 40 年代發(fā)明的電火花加工開創(chuàng)了用軟工具、不靠機(jī)械力來加工硬工

4、件的方法。50 年代以后先后出現(xiàn)電子束加工、等離子弧加工和激光加工。這些加工方法不用成型的工具，而是利用密度很高的能量束流進(jìn)行加工。對于高硬度材料和復(fù)雜形狀、精密微細(xì)的特殊零件，特種加工有很大的適用性和發(fā)展?jié)摿Γ谀＞摺⒘烤摺⒌毒摺x器儀表、飛機(jī)、航天器和微電子元器件等制造中得到越來越廣泛的應(yīng)用。特種加工的發(fā)展方向主要是：提高加工精度和表面質(zhì)量，提高生產(chǎn)率和自動化程度，發(fā)展幾種方法聯(lián)合使用的復(fù)合加工，發(fā)展納米級的超精密加工等。電火花：利用電火花加工原理加工導(dǎo)電材料的特種加工。又稱電蝕加工。電火花加工主要用于加工各種高硬度的材料（如硬質(zhì)合金和淬火鋼等）和復(fù)雜形狀的模具、零件，以及切割、開槽和去除

5、折斷在工件孔內(nèi)的工具（如鉆頭和絲錐）等。電火花加工機(jī)床通常分為電火花成型機(jī)床、電火花線切割機(jī)床和電火花磨削機(jī)床，以及各種專門用途的電火花加工機(jī)床， 如加工小孔、 螺紋環(huán)規(guī)和異形孔紡絲板等的電火花加工機(jī)床。激光加工技術(shù)：國外激光加工設(shè)備和工藝發(fā)展迅速，現(xiàn)已擁有 100kW 的大功率二氧化碳激光器、kW 級高光束質(zhì)量的 Nd:YAG 固體激光器，有的可配上光導(dǎo)纖維進(jìn)行多工位、遠(yuǎn)距離工作。激光加工設(shè)備功率大、自動化程度高，已普遍采用 CNCS 制、多坐標(biāo)聯(lián)動，并裝有激光功率監(jiān)控、自動聚焦、工業(yè)電視顯示等輔助系統(tǒng)。激光制孔的最小孔徑已達(dá) 0.002mm,已成功地應(yīng)用自動化六坐標(biāo)激光制孔專用設(shè)備加工航空

6、發(fā)動機(jī)渦輪葉片、燃燒室氣膜孔，達(dá)到無再鑄層、無微裂紋的效果。激光切割適用于由耐熱合金、鈦合金、復(fù)合材料制成的零件。目前薄材切割速度可達(dá) 15m/min,切縫窄，一般在 0.11mm 之間，熱影響區(qū)只有切縫寬的 10%-20%最大切割厚度可達(dá) 45mm 已廣泛應(yīng)用于飛機(jī)三維蒙皮、框架、艦船船身板架、直升機(jī)旋翼、發(fā)動機(jī)燃燒室等。電子束加工技術(shù)：電子束加工技術(shù)在國際上日趨成熟，應(yīng)用范圍廣。國外定型生產(chǎn)的40kV300kV 的電子槍（以 60kV、150kV 為主），已普遍采用 CNC 控制，多坐標(biāo)聯(lián)動，自動化程度高。電子束焊接已成功地應(yīng)用在特種材料、異種材料、空間復(fù)雜曲線、變截面焊接等方面。目前正在

7、研究焊縫自動跟蹤、填絲焊接、非真空焊接等，最大焊接熔深可達(dá) 300mm 焊縫 7 寬比 20:1。電子束焊已用于運(yùn)載火箭、航天飛機(jī)等主承力構(gòu)件大型結(jié)構(gòu)的組合焊接，以及飛機(jī)梁、框、起落架部件、發(fā)動機(jī)整體轉(zhuǎn)子、機(jī)匣、功率軸等重要結(jié)構(gòu)件和核動力裝置壓力容器的制造。如：F-22戰(zhàn)斗機(jī)采用先進(jìn)的電子束焊接，減輕了飛機(jī)重量，提高了整機(jī)的性能；“蘇-27”及其它系列飛機(jī)中的大量承力構(gòu)件，如起落架、承力隔框等，均采用了高壓電子束焊接技術(shù)。等離子束及等離子體加工技術(shù)：表面功能涂層具有高硬度、耐磨、抗蝕功能，可顯著提高零件的壽命，在工業(yè)上具有廣泛用途。美國及歐洲國家目前多數(shù)用微波 ECR 等離子體源來制備各種功能

8、涂層。等離子體熱噴涂技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入工程化應(yīng)用，已廣泛應(yīng)用在航空、航天、船舶等領(lǐng)域的產(chǎn)品關(guān)鍵零部件耐磨涂層、封嚴(yán)涂層、熱障涂層和高溫防護(hù)層等方面。超聲波加工技術(shù)：超聲波加工基本原理：在工件和工具間加入磨料懸浮液，由超聲波發(fā)生器產(chǎn)生超聲振蕩波， 經(jīng)換能器轉(zhuǎn)換成超聲機(jī)械振動， 使懸浮液中的磨粒不斷地撞擊加工表面，把硬而脆的被加工材料局部破壞而撞擊下來。在工件表面瞬間正負(fù)交替的正壓沖擊波和負(fù)壓空化作用下強(qiáng)化了加工過程。因此,超聲波加工實(shí)質(zhì)上是磨料的機(jī)械沖擊與超聲波沖擊及空化作用的綜合結(jié)果。在傳統(tǒng)超聲波加工的基礎(chǔ)上發(fā)展了旋轉(zhuǎn)超聲波加工，即工具在不斷振動的同時還以一定的速度旋轉(zhuǎn)，這將迫使工具中的磨粒不斷地沖

9、擊和劃擦工件表面，把工件材料粉碎成很小的微粒去除，以提高加工效率。超聲波加工精度高，速度快，加工材料適應(yīng)范圍廣，可加工出復(fù)雜型腔及型面，加工時工具和工件接觸輕，切削力小，不會發(fā)生燒傷、變形、殘余應(yīng)力等缺陷，而且超聲加工機(jī)床的結(jié)構(gòu)簡單，易于維護(hù)。特種加工的發(fā)展趨勢：特種加工技術(shù)近十幾年來得到了快速發(fā)展，在世界范圍內(nèi)越來越受到人們的重視，發(fā)揮的作用也越來越大。特種加工采用不同的能量形式加工零件，相對于傳統(tǒng)的切削加工技術(shù)，特種加工普遍具有以柔克剛、加工力影響較小等優(yōu)勢。為進(jìn)一步提高特種加工技術(shù)水平及擴(kuò)大其應(yīng)用范圍，當(dāng)前特種加工技術(shù)的發(fā)展趨勢8-11主要包括以下幾點(diǎn)：(1)采用自動化技術(shù)；(2)趨向精密化研究；(3)開發(fā)新工藝方法及復(fù)合工藝；(4)污染問題是影響和限制有些特種加工應(yīng)用、發(fā)展的嚴(yán)重障礙；(5)進(jìn)一步開拓特種加工技術(shù)。細(xì)微化是特種加工技術(shù)發(fā)展的重要趨勢，由于當(dāng)前的工業(yè)產(chǎn)品越來越追求小型化和微型化，微細(xì)結(jié)構(gòu)和微細(xì)零件的加工需求不斷增長，同時帶動了各種制造技術(shù)向小型化、微細(xì)化發(fā)展。比如細(xì)微的電火花加工、微細(xì)電化學(xué)加工、微細(xì)的激光加工、微細(xì)離子束加工等技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)很小尺度內(nèi)的加工，這些技術(shù)在國內(nèi)外都發(fā)展得很快而且得到越來越廣泛的應(yīng)用。參考文獻(xiàn)：1孔慶華.特種加工M.上海：同濟(jì)大學(xué)出版社,2003.2劉振輝，楊嘉楷.特種加工M