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特种加工技术1. 引言特种加工技术是指在工业生产过程中，利用先进的加工设备和工艺，对特殊材料或特殊形状的零件进行加工加工的技术方法。
特种加工技术在许多领域中都有广泛的应用，如航空航天、汽车制造、船舶建造等。
本文将介绍几种常见的特种加工技术，包括电火花加工、激光加工以及电化学加工。
2. 电火花加工电火花加工是一种利用电火花放电来进行加工的技术。
该技术主要用于加工高硬度和脆性材料，如硬质合金、陶瓷等。
其工作原理是利用高压脉冲电流在工件表面产生电火花放电，从而烧蚀掉工件表面的材料。
通过控制放电的时间和能量，可以实现对工件的精细加工。
电火花加工具有以下几个优点： - 能够加工高硬度和脆性材料； - 加工过程中不会产生机械应力； - 可以实现复杂形状的加工。
然而，电火花加工也存在一些限制：- 加工效率相对较低；- 加工精度受到局限。
3. 激光加工激光加工是利用高能量密度的激光束对工件进行加工的技术。
激光加工可以通过烧蚀、熔化、汽化等方式来剥离工件表面的材料。
激光加工具有以下几个特点： - 高加工精度和加工质量； - 高加工速度； - 可以实现对不同材料的加工。
激光加工在航空航天、汽车制造等领域有广泛的应用。
例如，在飞机制造中，激光加工可以用于切割、焊接、打孔等工艺操作。
激光加工的应用还面临一些挑战： - 高能量激光设备的成本较高； - 对工件材料的适应性有限。
4. 电化学加工电化学加工是利用电化学反应对工件进行加工的技术。
它通过在电解液中施加电压，使得工件表面发生氧化、溶解等反应，从而实现加工目的。
电化学加工具有以下优点： - 加工精度高； - 加工过程中不会产生机械应力； - 可以加工高硬度和脆性材料；电化学加工主要用于微小零件加工、细微结构加工、薄板加工等领域。
例如，在电子芯片制造中，电化学加工可以用于进行微细线路的蚀刻。
然而，电化学加工也存在一些限制： - 加工速度较慢； - 加工尺寸受到限制。
5. 总结特种加工技术在现代工业中起着重要作用。
特种加工技术的名词解释近年来，特种加工技术在各个领域的应用越来越广泛，为产品提供了更高质量、更高效率的加工处理方法。
本文将对几种常见的特种加工技术进行解释，帮助读者更好地理解这些名词的含义和应用。
一、电火花加工电火花加工是一种利用脉冲电压在工件表面产生火花放电来实现微小加工的技术。
这种方法主要用于金属材料的切割、开槽、打孔和雕刻等加工过程。
通过控制脉冲的能量和持续时间，可以在工件表面形成微小的火花，使其溶化、汽化或气化。
电火花加工具有非接触、高精度、无切削力的优点，适用于硬度较高的金属材料的加工。
二、激光切割激光切割是利用高能激光束对工件进行切割的技术。
激光束经过光学组件的聚焦后，可以使工件表面产生高温，从而使材料蒸发或熔化，并通过高速气流将蒸汽或熔融材料从切割口中吹出。
激光切割具有高速、高精度、无机械接触等优点，广泛应用于金属、非金属材料的切割加工。
三、电解加工电解加工是利用电解液中的电解作用，通过阳极和阴极之间的电解质，对工件表面进行加工的技术。
当电流通过阴极和阳极之间的工件时，工件表面的金属离子被氧化或还原，形成气泡，并通过电解质传递离子，完成材料的加工、去除或修整等操作。
电解加工具有高精度、可靠性高、操作灵活等特点，适用于金属材料的精密加工。
四、电解抛光电解抛光是利用电解液对工件表面进行表面处理和研磨的技术。
在电解加工的基础上，通过调节电解液的组分和操作条件，使工件表面的金属离子在电流作用下发生氧化、析出或降解反应，从而实现对工件表面的平整化和光洁度的改善。
电解抛光广泛应用于不锈钢等材料的表面处理，可提高材料的光洁度和抗腐蚀性能。
五、真空蒸镀真空蒸镀是利用高真空环境下的热蒸发或电子束蒸发技术，使金属材料蒸发并沉积在工件表面的一种技术。
在真空腔体中，通过加热金属源或电子束轰击金属源，使金属原子蒸发，并在工件表面沉积，形成一层均匀、致密的金属膜。
真空蒸镀广泛应用于镜面、陶瓷、塑料等材料的表面覆盖和装饰，提供了高光洁度、高硬度和防腐蚀等性能。
•2.特种加工的产生•特种加工早期的发明和应用是在1943年由前而生产和科学研究中提出来的新问题又促进了特种加工方法的迅速发展。
3、对零件的结构设计带来重大变革。
喷气发钢片冲模，结构复杂不易制造，往往采用拼程如图1-2所示。
加工必要条件（之一）必须使工具与工件被加工表面之间经常保持一定的放电间隙，这一间隙视加工条件而定，一般为几微米至几百微米之间。
若间隙过大，极间电压不能击穿极间介质，不能产生火花放电；若间隙过小，很容易液体介质的作用)有利于产生脉冲性的火花放电；型腔多为盲孔，内形复杂，各处深浅不同，加工较为困难。
为了便于排除加工产物和冷而且避免了小直径钻电解产物则不断被高速流动的电解液带走，最终工具电极的形状就“复制”在工件上。
电解中常用的电解液有NaCl、NaNO3和NaClO 三种溶液。
下面仅介绍用10%~20%的氯化钠水溶液作电解液加工低碳钢时的主要化学反应：水溶液H2O H++OH-阳极反应Fe–2e Fe+²3.电解去毛刺机械加工中常采用钳工方法去毛刺，这不但工作量大，而且有的毛刺因过硬或空间狭小难以去除。
而采用电解去毛刺，则可以提高工效，节约费用。
图1-24所示，为采用电解一.超声波加工的原理及特点超声波加工原理超声波加工是利用工具端面的超声频振动，和局部真空形成许多微空腔。
超声波加工适用于加工各种硬脆材料，尤其是利用电火花加工、电解加工难以加工的不刻和研抛等，如图1-26所示。
一定值时，产生的微冲击就可以使被清洗物表面的污渍遭到破坏而脱落下来。
加上超声作用无处不入，即使是小孔和窄缝可焊接性。
由于它利用高能光束进行加工，加工速度快，变形小，可以加工各种金属和非金属材料，在生产实践中不断显示出它的优越性，因而当激光的工作物质釔铝石榴石受到光泵（激励脉冲氙灯）的激发后，吸收具有特定波长的光，间的能量差来决定，即：时处于高能级E N 的粒子才会在这个外来光子的刺激下向低能级E 同时辐射出一个频率、传播方向、振动方向均与外来光子完全相同的光子深为0.6~1.2mm的宝石轴承孔，若工件自动传送，每分钟可加工数十件。
非常工艺:八大特种加工技术特种加工亦称“非传统加工”或“现代加工方法”，泛指用电能、热能、光能、电化学能、化学能、声能及特殊机械能等能量达到去除或增加材料的加工方法，从而实现材料被去除、变形、改变性能或被镀覆等。
一、特种加工的发展和定义传统的机械加工已有很久的历史，它对人类的生产和物质文明起了极大的作用。
目前我们的大部分产品还是依靠传统的方法加工和装配得到的，如我们的家用电器：电冰箱、洗衣机、空调等；我们的交通工具：如汽车、火车、飞机等，以及各种武器装备：枪、炮、坦克、火箭等。
传统的机械加工方法是用机械能量和切削力切除多余的金属，使零件具有一定的几何形状、尺寸和表面粗糙度。
它要求刀具材料比工件材料硬。
随着科学技术的发展，特别是上个世纪50年代以来，随着生产发展和科学实验的需要，很多工业部门，尤其是国防工业部门的要求尖端科学技术产品向高精度、高速度、高温、高压、大功率、小型化等方向发展，它们使用的材料越来越难加工，零件的形状越来越复杂，尺寸精度、表面粗糙度和某些特殊要求也越来越高，因而对机械制造部门提出一些新的要求：•解决各种难切削材料的加工问题。
如硬质合金、钛合金、耐热钢、不锈钢、淬火钢、金刚石、宝玉石、石英以及锗、硅等各种高硬度、高强度、高韧性、高脆性的金属及非金属材料的加工。
•解决各种特殊复杂表面的加工问题。
如喷汽涡轮机叶片、整体涡轮、发动机机匣、锻压模和注射模的立体成型表面，各种冲模、冷拔模上特殊断面的型孔，炮管内膛线，喷油咀、栅网、喷丝头上的小孔、窄缝等的加工。
•解决各种超精、光整或具有特殊要求的零件的加工问题。
如对表面质量和精度要求很高的航天、航空陀螺仪、伺服阀，以及细长轴、薄壁零件、弹性元件等低刚度零件的加工。
要解决上述一系列工艺问题，仅仅依靠传统的切削加工方法就很难实现，甚至根本无法实现。
人们相继探索研究新的加工方法，特种加工就是在这种前提条件下产生和发展起来的。
特种加工，国外称作非传统加工（Non - Traditional Machining, NTM）或非常规加工（Non –ConventionalMachining,NCM），是一种采用不同于传统切削磨削加工工艺及装备的加工技术，是将电、磁、声、光、热等物理能量及化学能量或其组合乃至与机械能组合直接施加在被加工的部位上，从而使材料被去除、变形及改变性能等。
特种加工技术
摘要：传统的机械加工已有很久的历史，它对人类生产和物质文明起到了极大的作用。
例如18世纪70年代就发明了蒸汽机，但苦于制造不出有配合要求、高精度的蒸汽机气缸，无法推广应用。
直到有人创造出和改进了气缸镗床，解决了蒸汽机主要部件的加工工艺，才使蒸汽机获得广泛应用，引起了世界性的第一次产业革命。
这一事实充分说明了加工方法对新产品的研制、推广和社会经济等起着多么重大的作用。
随着新材料、新结构的不断出现，情况将更是这样。
但是从第一次产业革命以来，一直到第二次世界大战以前，在这段长达150多年都靠机械切削加工（包括磨削加工）的漫长年代里，并没有产生特种加工的迫切要求，也没有发展特种加工的充分条件，人们的思想一直还局限在自古以来传统的用机械能量和切削力来除去多余的金属，以达到加工要求这一框框之内。
直到1943年，前苏联鲍、洛、拉扎林柯（B.P.JlaaaJieHKO）夫妇研究开关触点遭受火花放电腐蚀损坏的有害现象和原因，发现电火花的瞬时高温可使局部的金属熔化、气化而被蚀除掉，开创和发明了变有害的电蚀为有用的电火花加工方法，用铜杆在淬火钢上加工出小孔，可用软的工具加工任何硬度的金属材料，首次摆脱了传统的切削加工方法，直接利用电能和热能来去除金属，获得“以柔克刚”的效果。
关键词; 机械加工, 高精度, 新材料, 机械能量
引言：特种加工技术是直接利用电能、热能、声能、光能、电化学能、化学能及特殊机械能等多种能量或其复合能量以实现材料切除的加工方法。
其研究范围是电加工、高能束流(激光束、电子束、离子束、高压水束)加工、超声波加工及多能源复合加工。
正文; 目前，这一技术正向着自动化、柔性化、精密化、集成化、智能化和最优化方向发展，在已有的工艺不断完善和定型的同时，新的特种加工技术不断涌现，如快速原形制造技术、等离子体熔射成形工艺技术、在线电解修整砂轮镜面磨削技术、实变场控制电化学机械加工技术、三维型腔简单电极数控电火花仿铣技术、电火花混粉大面积镜面加工技术、磁力研磨技术和电铸技术等。
新的特种加工技术是在传统的特种加工技术的基础上，紧密结合材料、控制和微电子技术而发展起来的，并随着产品应快速响应市场需求，正在形成面向快速制造的特种加工技术新体系。
1、特种加工技术的构成
近二三十年来，特种加工技术发展迅速，其内涵已十分广泛而丰富。
包括：.溶解加工、熔化加工、复合加工、综合加工、特种机械加工等多种加工形式。
2、人工智能技术为特种加工工艺规律建模奠定了基础
特种加工的微观物理过程非常复杂，往往涉及电磁场、热力学、流体力学、电化学等诸多领域，其加工机理的理论研究极其困难,通常很难用简单的解析式来表达。
近年来，虽然各国学者采用各种理论对不同的特种加工技术进行了深入的研究，并取得了卓越的理论成就，但离定量的实际应用尚有一定的距离。
然而采用每一种特种加工方法所获得的加工精度和表面质量与加工条件参数间都有其规律。
因此，目前常采用研究传统切削加工机理的实验统计方法来了解特种加工的工艺规律，以便实际应用，但还缺乏系统性。
受其限制，目前特种加工的工艺参数只能凭经验选取，还难以实现最优化和自动化，例如，电火花成形电极的沉入式加工工艺，它在占电火花成形机床总数95%以上的非数控电火花成形加工机床和较大尺寸的模具型腔加工中得到广泛应用。
虽然已有学者对其cad、capp和cam原理开展了一些研究，并取得了一些成果，但由于工艺数据的缺乏，仍未有成熟的商品化的cad/cam系统问世。
通常只能采用手工的方法或部分借助于cad造型、部分生成复杂电极的三维型面数据。
随着模糊数学、神经元网络及专家系统等多种人工智能技术的成熟发展，人们开始尝试利用这一技术来建立加工效果和加工条件之间的定量化的精度、效率、经济性等实验模型，并得到了初步的成果。
因此，通过实验建模，将典型加工实例和加工经验作为知识存储起来，建立描述特种加工工艺规律的可扩展性开放系统的条件已经成熟。
并为进一步开展特种加工加工工艺过程的计算机模拟，应用人工智能选择零件的工艺规程和虚拟加工奠定基础。
3、智能控制将成为特种加工领域主要的控制策略
加工过程和加工设备的稳定、可靠、高效地运行是特种加工工艺技术适应快速制造体系的必不可少的条件。
但由于多数特种加工方法采用“以柔克刚”的非接触式加工机制，加工是伴随着物理、化学过程进行的，其加工的微观过程非常复杂，迄今为止仍不能用一个确定的数学模型来描述。
而且随着加工过程的进行，加工条件有时还会发生较大的变化，引起加工特性随时间而变化。
因此在控制理论中属于典型的模型不确定非线性时变系统，很难用经典的控制理论和现代控制理论的方法获得理想的控制效果。
多年来人们尝试过很多种自适应控制策略，取得了很大进展。
但在加工条件大幅度变化的情况下仍难以达到满意的性能。
近年来，人们把更多的注意力转移到模糊控制、神经控制等智能控制的研究和应用上来，并在电火花成形加工和电火花线切割加工的过程控制方面取得了突破，已成功用于国外的高档机床上。
它可自动选取最优参数，自动监测加工过程，实现自动化、最优化控制。
同时尚可对模糊控制器引入自适应功能或与人工神经网络技术相结合,使其具有自学习功能,
从而达到提高加工速度,稳定加工过程,减少对操作者技术依赖的目的。
由于这种控制策略采用模拟人类智能活动的方法，可以在很大程度上允许系统存在不确定性、非线性和时变性。
可以预见，它将是未来几年中特种加工领域首选的控制策略。
目前，我国广泛使用的国产特种加工设备同国外的产品相比还存在很大的差距。
比如我国生产的电火花成形机仅为国外80年代中期的水平，往往为确保加工质量和效率，需要有经验的操作者在加工过程中不断进行调整和干预。
4、新兴的特种加工技术将对制造业的生产模式产生深刻的影响
80年代末，产生了一批新型的高效特种加工技术。
尽管目前对这些加工技术的机理及应用的研究工作方兴未艾，但还没有从根本上掌握其工艺特性。
然而这些新兴的特种加工技术已对整个制造业的生产模式产生了深刻的影响，尤其是下列技术，其广泛应用将显著地提高零件和模具快速制造的能力。
综上所述，特种加工技术的地位越来越重要，已成为现代制造技术不可分割的重要组成部分。
因此，其发展和完善对整个快速制造体系的形成起着关键性的作用。
但由于长期以来对这一领域的研究过于分散，缺乏系统性，使得现有的很多种特种加工方法远不能适应制造过程信息化的要求，很难纳入到快速制造系统中。
因此，有必要深入研究那些新型的特种
加工工艺方法，探索高精度、高效率复合及组合工艺技术，并选择应用广泛和具有代表性的特种加工方法，开展面向快速制造的特种加工技术的研究。
特种加工适用于各种高硬度、高强度、高韧性、高脆性、微细等金属和非金属材料的加工，以及各种新型、特殊材料的加工，在航空航天、军工、汽车、模具、冶金、机械、电子、轻纺、交通等工业中解决了大量传统机械加工难于解决的关键、特殊的加工难题。
所以在国民经济的众多关键制造工业中发挥着极其重要的不可替代的作用。
例如，在航空航天工业中各类复杂深小孔加工、发动机蜂窝环、叶片、整体叶轮加工、特殊材料的切割加工、钛合金加工等等。
在军事工业中，例如核武器及高新技术武器几乎全是特殊材料和高新技术材料，各种零件的成形加工、各种孔加工、精密薄材加工等特种加工发挥着特殊重要的作用。
这是特点之五。
结论; 各种特种加工方法的加工机理不同，它们的优势和应用范围也不同。
在快速制造环境下，如何正确地选择和运用不同的特种加工方法取决于对它们的了解程度。
由于面向快速制造的特种。
加工技术新体系的研究，借助了模糊数学、神经元网络及专家系统等多种人工智能工具，建立起各种特种加工工艺方法的数据库和知识库，能实现典型工艺的计算机模拟，因此能帮助我们深入地了解各种特种加工技术的精密特性、表面质量特性及加工效率等工艺适用性，从而实现真正意义上的基于特种加工工艺的快速制造。
参考文献：[1] 刘晋春，赵家齐，赵万生，《特种加工》—4版，北京：机械工业出版社，2007.1
[2]：《电加工与模具》2009年第3期
[3];《中国空间科学技术》2000年第1期
[4];《南阳理工学院学报》2009年第6期
[5]：《机电一体化》2007年第4期。
