特种加工对机械加工工艺的改革范文

摘要：特种加工不仅能够提高缩短施工时间，其生产出来的产品也更加符合市场需求。文中在对特种加工进行探索的基础上，分析其对机械加工工艺的突破与变革，并结合实例进行具体分析。

关键词：特种加工；机械加工工艺；突破及变革

0引言

市场上，各种新材料、新结构、形状复杂的精密机械零件的出现，对机械制造业提出了很多的挑战。传统的加工方式已经无法满足目前的市场需要。在各种因素的影响下，特种加工技术应运而生。

1特种加工概述

特种加工从广义的角度而言，就是利用电、磁、声、光、化学等能量或将其组合施加在工件的被加工部位上，从而实现材料的去除、变形、改变性能或被镀覆等的非传统加工方法。这种加工方式不需要考虑加工对象的力学性能，能够对各种硬、软、脆、热敏、耐腐蚀、高熔点、高强度、特殊性能的金属和非金属材料进行加工。还可以实现不接触加工，不通过工具或者是使用工具，也不与工件接触的方式完成加工。特种加工中的超声、电化学、水喷射等实现的微细加工，可获得高精度、极低粗糙度的加工表面。还可以将两种或两种以上不同类型的能量进行组合，实现新的复合加工方式，加工效果更加明显。特种加工技术在新型武器装备上的应用是最为明显的，很多武器系统以及作战平台必须要使用各种新型结构，就需要使用到各种新材料，而想要获得上述这些都需要利用到特种加工。特种加工技术目前主要应用于难加工材料、难加工零件、低刚度零件等领域。

2特种加工方法

特种加工方法包含电火花、激光、电子束等。1）电火花。电火花加工又被称为放电加工、电蚀加工。主要加工各种高硬度材料和形状复杂的模具。以电火花加工中的切割加工为例，是一种直接利用电能和热能进行加工的方法，通过利用一根移动的电极丝作为工具电极对工件进行切割。2）激光。目前激光加工设备功率大、自动化程度高，基本上已经普遍采用CNC控制，同时还配有激光功率监控、自动聚焦等辅助系统。利用激光制孔得到的最小孔径为0.002mm，可以达到无再铸层、无微裂纹的效果。在飞机三维蒙皮、框架、直升机旋翼等的应用十分广泛。我国的激光加工技术起步不算晚，但是发展速度比较缓慢。3）电子束。通过采用电子束焊接的方式已经在特种材料、异种材料、空间复杂曲线等方面的应用十分广泛。电子束加工实际上就是在真空环境下利用高速电子冲击的动能实现机械加工，在电子束与材料发生碰撞之后，大部分动能转换成为热能，产生高温环境之后进行各种加工操作。

3特种加工对机械加工工艺的突破及变革

3.1加工材料范围的突破与变革

传统的加工方式只能对普通材料实现加工，随着特种加工技术的发展，加工材料的范围也逐渐扩大，不再局限于普通材料，而是以各种新型材料为主，例如复合材料、钛合金、粉末材料、金属间化合物等等。在加工过程中不需要考虑材料的各种性质，特种加工就能够轻松实现，另外还可以克服传统加工工艺加工不了的金刚石、石英等等。很大程度上拓宽了加工材料的局限性。

3.2产品设计思路的突破与变革

特种加工在扩大加工材料范围的基础上，利用特种加工工艺技术的改进与优化，促使了产品在设计过程中对零件材料、制造工艺的局限性弱化，在设计产品的过程中不会受到过多的阻碍，实现大胆的设计。

3.3结构工艺概念的突破与变革

以传统的切削加工技术而言，由于受到技术的限制导致很多结构设计无法实现，只能存在于设计理念中[5]。很多无法通过传统加工实现的结构利用特种加工能够实现，颠覆了传统工艺的概念。这从很大程度上激发了设计人员的创新意识。

3.4工艺可修复性的突破与变革

在传统的机械加工工艺中，淬火热处理作为一项十分重要的程序，在受到技术条件限制时必须放到除磨削以外的其他切削成型加工之后。但是，利用特种加工技术，关于淬火热处理的加工工艺线路被打破，特种加工不用受到工件硬度的限制，可以实现先淬火后加工的方式。另外，以往由于技术水平限制无法达到要求的产品只能以废品处理的方式进行处理，这样很大程度上造成了浪费。在现代技术的支持下，利用特种加工可以使很多原本只能以废品处理的工件能够实现修复，大大节约成本。

3.5新产品传统模式的突破与变革

关于新产品的试制，都需要设计各种模具、量具等等，整个过程十分繁琐与复杂，很大程度上影响整体发展。以加工花键孔为例，还需要设计制造花键孔拉刀。如果是设计标准和非标准直齿轮还需要准备滚刀或者设计加工成形铣刀。现在利用特种加工，能够直接使用数控电火花线切割，不管是刀具、量具还是其他，在很大程度上都优化了加工程序。

3.6加工方式的突破与变革

传统的加工方式很难对一些庞大的工件或者是微小的工件实现加工。但是，有了特种加工之后，各种精密仪器加工可以轻松实现，例如纳米加工、微细加工等等。

4结合实例深入分析

特种加工对机械加工工艺的突破及变革本文以电火花加工钛合金为例分析特种加工对机械加工工艺的突破与变革。从目前电火花的应用现状来看，其在我国的航空领域应用十分广泛，但是由于其属于难加工材料，因此采用传统的加工方式无法实现良好利用，而借助电火花加工方式，没有工件材料硬度的限制，是这类难加工材料的首选方式。

4.1加工原理

电火花加工的原理，实际就是利用电蚀现象实现对各种金属材料的加工。钛合金具有耐蚀、热强、化学活性大、导热性差、弹性模量小等特点。利用电火花加工能够实现对难切削材料的加工[7]，还能够加工特殊以及复杂形状的零件，整个过程容易实现自动化，还能够改进结构设计和改善结构工艺性。工件与工具分别与脉冲电源的两端输出相连接，被加工的物体在被施加了脉冲电压之后，之间产生的放电会击穿物体，从而导致部分金属被电火花蚀除。完成了第一次脉冲放电之后，第二次脉冲又会去除掉一小部分金属，就是以这种不断去除的过程实现加工零件的目的。在上述放电过程中，从更加细微的角度去理解可以认为是发生了电离、放电热蚀以及消电离抛出。在加工的过程中，影响钛合金零件放电的主要因素包括极性效应、覆盖效应、间隙效应、面积效应、脉冲放电特性、介质效应。

4.2电火花成型加工钛合金

关于电火花成型加工，实际上就是利用电极加工出与电极形状相反的工件。想要利用电火花实现成型加工，需要利用到脉冲电源、控制系统和机床。脉冲电源的作用是提供加工能量，而控制系统的作用是对脉冲电源的各项参数进行控制与调整。为了保证电火花成型加工的质量，其中最关键的就是控制好脉冲电源的各项参数。在加工的过程中，为了保证加工零件的质量，需要重点加强加工速度、电极损耗、表面粗糙度、表面变化层对零件表面质量影响的控制。

5结语

在相关技术与条件的支持下，特种加工的发展展现出良好的潜力。本次研究以电火花加工钛合金为例分析了特种加工对机械加工工艺技术的突破与变革。在今后的发展中，需要更加深入地挖掘特种加工技术的优势，将其与机械加工工艺结合，进一步实现材料与设备的多功能化、精密化和规模化。

［参考文献］

[1]郭东明,王晓明,赵福令,等.面向快速制造的特种加工技术[J].中国机械工程,2000,33(增刊1):215-220,9.

[2]雷卫宁,陈菊芳,谈衡,等.面向再制造工艺的“特种加工”课程教学改革[J].江苏技术师范学院学报,2011,19(2):55-58,62.

[3]郭东明,孙玉文,贾振元.高性能精密制造方法及其研究进展[J].机械工程学报,2014,19(11):119-134.

[4]刘小芹,王军,李望云,等.微细加工及其关键技术研究[J].武汉职业技术学院学报(综合版),2007,33(1):95-97.

[5]胡明祥.现代机械的先进加工工艺与制造技术的应用[J].长沙铁道学院学报(社会科学版),2012,21(2):207-208.

[6]刘丽娜,李志强.我国特种加工技术的应用及发展趋势[J].内蒙古民族大学学报(自然科学版),2010,16(3):286-288.

作者：李文博 单位：大庆油田路桥工程有限责任公司