浅谈特种加工在机械工程中的应用与发展

浅谈特种加工在机械工程中的应用与发展

赵立蓬

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摘要：与传统加工技术不同的是，特种加工并不仅仅采用传统机械加工技术对工业元件进行加工，而是与光电技术、微电子技术等融合，采用新能量对工件进行加工，具有精度高、强度大、自动化程度高的优良特性，并在不断的创新和发展中在加工制造领域发挥着越来越重要的作用。

关键词:特种加工；机械工程；应制造业；产品

中图分类号：TH161

文献标识码：A

引言

随着我国科技和经济不断发展，建设制造企业的生产方式、生产结构和管理等方面都发生了巨大的变化。在整个企业工程的制造生产当中，机械行业是我国在整个生产制造中的主要支柱，因此，机械工程的制造行业在我国得到了迅速的发展，相应的技术也得到了提高。在以前，传统的加工技术只能做零件的简单加工，在时代的不断发展之下，对于零件的要求在不断地提升，所以传统的加工技术很难满足现在市场的需求，这就使得特种加工工艺技术得到了发展机会。在19世纪70年代末，特种加工的生产和发展慢慢地出现在人们的日常生活中。

1工作原理与分类

特种加工指利用各种非机械能（电能、化学能、声能、光能等）或几种非机械能的组合应用，对需加工材料或工件进行切割、粉碎、打磨等加工工序的一种现代工业加工方法。其加工机理不同于一般的金属切削加工，不是主要靠机械能量切除多余材料，而是应用非机械能不与加工工件进行接触即可完成加工工序，因此对加工工件力学性质的改变影响较小，切割及粉碎碎屑较少，切割表面较为平滑。此外，由于特种加工所应用的能量在加工中较为集中地施加在被加工工件上，因此相对于传统机械加工而言能量损耗较少、加工相同工件耗能低，故广泛适用于加工精密机械元件及高强度、高精度材料，加工领域广，广泛应用于航空、车辆、电子仪表等各类工业领域。目前常见的特种加工工艺主要有以下几种：

1.1数控

数控技术是一种通过编译程序控制机床运动的特种加工技术。实际生产中，工作人员需编写相应程序作为数控设备的控制命令，进而控制设备按照编好的程序对机械零件进行加工。目前，研究人员通过研究大数据的应用、状态实时监测预警系统、研发性能更好的刀具等途径,进一步提升数控技术应用的广度和精度，实现数控加工技术的更新换代。

1.2电热加工

电热加工技术是指在利用工具与工件间放置电极，工作时，电极产生电火花放电释放高温产生热量融蚀金属材料，以进行切割、开槽、车削等操作。与传统机械加工不同，由于其与工件进行非接触加工，融蚀表面较为平滑，几乎不产生大颗加工碎屑。主要用于加工高硬度材料和复杂形状的零件，或融蚀工件表面黏着的加工废料等。

1.3超声波

超声波是一种频率高于20000Hz的声波，具有良好的方向性、穿透能力，同时超声波又可以在水下传播，应用范围也比较广，比如焊接、测量、清洗、医疗等。人们能听到的声波频率在20赫兹到2万赫兹，因此我们把超过2万赫兹的声波频率称为超声波。

超声波加工技术是指利用超声波的冲击产生超声机械振动，从而代替传统机械振动对工件进行粉碎、打磨等工序的技术。工作时，超声波发生器产生超声振荡波并转换为超声机械振动，使工件和工具间加入的磨料悬浮液中的磨粒不断地撞击加工表面使其局部破坏脱落。除传统超声波加工外，旋转超声波加工也是目前主要的超声波加工技术之一，即振动的同时伴随着一定速度的旋转,将加工表面粉碎成细小微粒去除，以提高加工效率。

1.4高压电子束

高压电子束加工技术是运用电子束的物理性质对工件进行切割、焊接的特种加工技术，同属于热加工特种技术的范畴。高压电子束加工装置可在工件表面产生集中的电子束，通过高压电子束迅速升温对工件局部进行焊接。可用于焊接高精度、高强度的材料或无法应用传统焊接技术的精密机械元件中，目前主要应用与航空航天领域，可提高整机性能，应用范围广。

电子在物质当中是基本粒子的一种，一般来说，电子会围绕原子核高速运转。在给予电子一定程度的能量时，电子便能够脱离轨道跳出来。对一个阴极实施加热，能够使其形成电子云，在电压在30～200kV时，电子会向阳极的方向加速运动。

2特种加工技术优势

随着我国工业水平的提升，对机械制造技术的要求越来越高。特种加工技术的广泛应用，使其在机械制造工艺技术领域的优势越来越显著，主要体现在以下几个方面：

2.1材料的可加工性明显提升

特种加工适用于各种高强度、高脆性、高硬度等金属和非金属材料加工，使材料的可加工范围从普通材料发展到硬质合金、超硬材料和特殊材料。材料的可加工性不再与硬度、强度、脆性等有直接关系。

2.2提升工艺方式，改变零件的典型工艺路线

传统加工中，工件的切削、成形加工等都必须安排在淬火工序之前，而特种加工不受工件材料硬度的影响可采用先淬火、后加工的方式，避免工件因淬火而引起变形，如电火花线切割、电火花成形加工、电解加工。此外特种加工中对于大型复杂结构、复杂表面的加工，可使用复杂工具经过一次装夹、一道工序加工出来，与传统加工相比，工序较为集中。

1.3缩短新产品试制周期

传统机械加工中，试制新产品时，往往需要设计和制造相应的刀具、夹具、量具、模具以及二次工具等环节，而特种加工技术可以直接加工出各种零件，省去了上述环节，大大缩短了试制周期。如各种变压器铁心，各种复杂、特殊的二次曲面体等零件。

2.4改善结构工艺性的衡量方式

首先传统结构工艺分析中异形孔、微米级的孔、方孔等常被认为是工艺性差的代表，难以加工，在设计时应尽量避免。随着设备向复杂、精密级发展，这些结构越来越无法避免，采用特种加工就会容易很多。特种加工异形孔、弯孔、方孔等结构与加工普通圆孔的难易程度相同，故深孔、窄缝、异形腔等结构在采用特种加工技术后，工艺性能得到改善。其次传统机械加工过程中，若漏掉某些工序，经淬火处理后工件材料硬度提升，造成无法加工，只能报废处理，如打孔、铣槽等。特种加工不受材料性能影响，可将这些工艺安排在淬火后，改变了传统工艺路线，使工艺路线安排更为灵活。

3发展方向

3.1广泛采用自动化技术

在机械制造加工中，特种加工应当充分利用计算机的先进技术，实现对特种加工的设备控制，建立良好的参数，完善相应的数据，使得特种加工技术能够自动有效地适应加工环境，这样的自动化技术也是特种加工的发展趋势。

3.2扩展特种加工概念的范畴

特种加工应当扩大它的应用范围，不仅要做到对材料的去除、结合、变形等进行技术处理，还要结合时代的发展实现快速制造技术，促进我国机械工程发展。

3.3着力开展精密化研究

科技的发展对于加工技术的精密度也有较高的要求，如今已有微米加工精度的要求，在未来则要向着亚微米和纳米级的精度迈进。基于这样的精密化发展趋势，加强对超精密的加工和应用，从而促进我国今后的发展。

结束语

在我国现代的科技和经济发展之下，应大力发展特种加工技术，实现特种加工技术的自动化、精密化，扩展特种加工概念的范畴，改善和创新特种加工行业，从而满足现阶段我国对于零件加工的需求。就目前的发展趋势来看，特种加工的制造技术已经成为我国主要的发展策略，因此加强对特种加工技术的发展和应用能够提高我国的综合能力水平。

参考文献

[1]林武文，张春燕.特种加工对机械加工工艺的突破[J].红外与激光工程，2006(S5)：199-202.

[2]王旭辉.特种加工的应用及使用优势探讨[J].中国设备工程，2018(23)：189-190.

[3]李顶鼎.浅谈特种加工技术的应用与发展[J].中国科技投资，2018(33)：215.