特種加工與機(jī)械制造工藝技術(shù)變革探討

牟影

摘要：特種加工是機(jī)械制造工藝技術(shù)的重要組成部分，特種加工的發(fā)展引發(fā)了機(jī)械制造工藝技術(shù)的巨大變革。特種加工方法就是將電、磁、聲、光、化學(xué)等能量或其組合施加在工件的被加工部位上，從而實(shí)現(xiàn)材料被去除、變形、改變性能或被鍍覆等的加工方法。本文主要研究了特種加工的特點(diǎn)、分類、應(yīng)用范圍和對(duì)于機(jī)械制造工藝技術(shù)的影響。

關(guān)鍵詞：特種加工 機(jī)械制造 工藝 技術(shù)變革

中圖分類號(hào)： TH13 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)1672-3791（2015）01（c）-0000-00

隨著新型材料的不斷應(yīng)用，工件復(fù)雜程度的不斷提高，對(duì)機(jī)械制造工藝技術(shù)產(chǎn)生了巨大的挑戰(zhàn)，而科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì)工件精確程度要求的不斷提高，也對(duì)機(jī)械制造工藝技術(shù)提出了更高的要求。由于傳統(tǒng)的切削加工方法受到諸如材料、工藝的限制無(wú)法完成一些新材料的加工或者無(wú)法達(dá)到要求的精度和水平，特種加工應(yīng)運(yùn)而生。[1]

1特種加工是一種新興的加工方式

1.1特種加工的加工特性

有別于過(guò)去的切削加工，特種加工不再單純的依靠機(jī)械能，而是綜合了電、磁、聲、光、化學(xué)等多種能量對(duì)工件進(jìn)行加工。不同于傳統(tǒng)的切削加工要求，工具的硬度高于所要加工原料，才能對(duì)材料進(jìn)行加工，特種加工工具可以不需要很高的硬度，有時(shí)還可以不用工具就可以對(duì)材料進(jìn)行加工。由于特種加工不再單純的依靠機(jī)械能，特種加工工具與材料之間并無(wú)明顯的機(jī)械切削力。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，特種加工還會(huì)不斷進(jìn)步。

1.2 特種加工的分類

按照作用能量和作用機(jī)理，特種加工主要有以下幾種：以電能、熱能為作用能量，以熔化、氣化為作用機(jī)理的使用電火花、電子束、離子束、等離子等進(jìn)行的加工，以傳統(tǒng)的機(jī)械能，加上聲能為作用能量，以磨料高頻撞擊為作用機(jī)理的利用先進(jìn)超聲波的加工，以激光的光和熱能為作用能量，以熱產(chǎn)生的高溫熔融和氣化為作用機(jī)理的主要利用激光對(duì)各種材料進(jìn)行加工，以電能為作用能量，以金屬陽(yáng)離陰離的不同性質(zhì)為作用機(jī)理的各種電解加工，以化學(xué)制劑產(chǎn)生的能量為作用能量，以腐蝕、光化學(xué)腐蝕為作用機(jī)理的化學(xué)銑削、化學(xué)拋光和光刻，以動(dòng)能為作用能量，以沖擊為作用機(jī)理的水射流切割，以磁能為作用能量，以磁力作用為作用機(jī)理的電磁成型加工，以復(fù)合能為作用能量，以光聚合、選擇性燒結(jié)、分層黏結(jié)、熱熔堆積、液電效應(yīng)和火藥爆炸沖擊為作用機(jī)理的光敏樹(shù)脂液相固化成型、選擇性粉末燒結(jié)成型、薄片分層疊加成型、熔絲堆積成型、液中放電成型加工和爆炸加工。[2]

1.3 特種加工的應(yīng)用范圍

加工各種高硬度、高強(qiáng)度、高韌性、高脆性等傳統(tǒng)加工方法所不能做到的材料，如各種合金、鋼、金剛石等等，加工各種特殊斷面的型孔、各種立體的不易加工的零件表面以及各種小孔、窄縫等特殊復(fù)雜表面，如蝸輪、發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)匣的立體成型表面，沖模、冷拔模的特殊斷面的型孔，各種精密小部件的縫、孔，有些對(duì)精度、光整度要求較高的零件，還有一些具有特殊要求的零件和用于航空航天事業(yè)的低剛度零件，有些方法還可用于納米級(jí)材料的制造。[3]

2特種加工給機(jī)械制造工藝帶來(lái)了新氣象

2.2特種加工降低了對(duì)于加工原料的要求，可用于精密、納米加工

特種加工不再依靠傳統(tǒng)的機(jī)械能，工具硬度可以遠(yuǎn)低于材料硬度，降低了我們對(duì)于加工原料的要求，使許多新型材料也進(jìn)入可加工的種類，應(yīng)用特種加工方法，不只使普通材料，超硬材料和特殊材料的加工也成為可能，在傳統(tǒng)加工方式下不能加工的鋼、合金、金剛石等高硬度材料，玻璃、陶瓷等脆性材料，都可以采用特種加工方法，進(jìn)行加工，傳統(tǒng)加工方式無(wú)法對(duì)淬火鋼進(jìn)行加工，但電火花加工淬火鋼比未淬火鋼更為簡(jiǎn)單容易，這極大地促進(jìn)了新型材料的廣泛應(yīng)用，大大增加了可用原料的種類。當(dāng)前機(jī)械制造已經(jīng)精細(xì)到納米，許多加工制造零件都以更加精細(xì)的程度提高技術(shù)含量和水平，而這正是依靠特種加工技術(shù)中的激光、電子束、離子束加工來(lái)實(shí)現(xiàn)的，特種加工可實(shí)現(xiàn)精細(xì)加工和納米加工。

2.2特種加工帶來(lái)新的加工工藝和新的設(shè)計(jì)思路

以前的加工方式對(duì)孔的要求極高，諸如小孔、方孔、深孔由于不易加工，設(shè)計(jì)上會(huì)盡量減少甚至不用這些形式，特種加工的出現(xiàn)改變了這一現(xiàn)象，因?yàn)閷?duì)于特種加工，孔的形式不會(huì)對(duì)加工造成難題，都一樣易于加工，在傳統(tǒng)加工方式下極難加工的高硬度、脆性材料，使用特種加工方法就會(huì)變得簡(jiǎn)單許多。過(guò)去由于高硬度材料無(wú)法進(jìn)行加工，有些零件只能采用鑲嵌模式，影響了零件的美觀性和實(shí)用性，而采用特種加工方法，即使是硬度很高的材料也能整塊加工。新的加工手段帶來(lái)了新的加工原料和新的加工工藝，而這也必然帶來(lái)新的設(shè)計(jì)思路，特種加工能夠進(jìn)行各種高難度材料的加工，能夠進(jìn)行各種復(fù)雜零件的加工，能夠進(jìn)行多種特殊要求的材料的加工，快速成型技術(shù)即增材加工法的應(yīng)用，極大地節(jié)省了產(chǎn)品試制的時(shí)間，創(chuàng)新了試制方式，這極大地?cái)U(kuò)大了可選原料的范圍和制作工藝的種類，使設(shè)計(jì)思路更為自由，甚至可以根據(jù)設(shè)計(jì)思路快速制作出成品，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)意和制造的統(tǒng)一。

2.3 特種加工打破了傳統(tǒng)的工藝流程，改變了不合格品的廢棄命運(yùn)

在傳統(tǒng)的處理方式下，除磨削外，必須提前進(jìn)行其他工藝流程，最后再進(jìn)行淬火加工，在這種工藝流程下，如果忘記某個(gè)流程，產(chǎn)品只能被廢棄，浪費(fèi)了材料和工藝。而采用特種加工方式下就不必如此，可以對(duì)加工流程進(jìn)行調(diào)整，有一定彈性，也可以及時(shí)補(bǔ)救之前操作過(guò)程的失誤。特種加工能夠加工各種材料而不受硬度的限制，所以可以在淬火之后再對(duì)材料進(jìn)行加工，還能防止加工完成之后再進(jìn)行淬火產(chǎn)生的應(yīng)力變形，如電火花切割就是在淬火之后進(jìn)行的。在傳統(tǒng)的加工程序之下，如果已經(jīng)加工定型的產(chǎn)品出現(xiàn)問(wèn)題，就只能報(bào)廢等待回收利用，而在特種加工下就不會(huì)如此，還能夠采取措施進(jìn)行補(bǔ)救，如在傳統(tǒng)的加工方式下忘了某一步驟而先進(jìn)行了淬火就只能報(bào)廢，電火花加工技術(shù)卻能夠解決這一問(wèn)題，加工粗糙或有缺陷的零件，也能使用電火花進(jìn)行修復(fù)，而在后續(xù)工藝中有磨損的零件，可用電刷鍍修復(fù)。

2.4特種加工創(chuàng)新了產(chǎn)品試制的方式，使試制周期縮短

特種加工方式出現(xiàn)之前，如要進(jìn)行產(chǎn)品試制，需提前做好工具、量具、模具等多方準(zhǔn)備，如要進(jìn)行花鍵孔的加工需要提前準(zhǔn)備的刀具，加工各種直齒輪所要準(zhǔn)備的相適應(yīng)的刀具，加工多種異型孔又需要各種相配的模具，而要進(jìn)行復(fù)雜零件的試制，所用的刀具、模具都將是一個(gè)龐大的工程，特種加工中的電火花線切割解決了這一問(wèn)題，利用電火花線切割能夠解決諸如花鍵孔、直齒輪、異型孔的加工而不需要繁瑣地準(zhǔn)備各種刀具、模具，增材加工法被認(rèn)為是特種加工中的快速成型技術(shù)，利用這一加工方法可以解決復(fù)雜零件的加工難題。

參考文獻(xiàn)

[1]李指俊，馮同建.特種加工技術(shù)及其發(fā)展趨勢(shì)[J].機(jī)械制造，2009（4）.11-12

[2]中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì).機(jī)械制造技術(shù)的發(fā)展及其高技術(shù)化[J].中國(guó)機(jī)電工業(yè)，2009（3）.20-21