特种加工的特点及应用

1．特种加工的含义：特种加工是指利用机、光、电、声、热、化学、磁、原子能等能源来进行加工的非传统加工方法；它与传统切削加工的不同特点主要有：1）不是主要依靠机械能；2）工具的硬度可以低于被加工工件材料的硬度；3）在加工过程中，工具和工件之间不存在显著的机械切削力作用（工件不承受机械力，特别适合于精密加工低刚度零件）。

特种加工的优势：1）特种加工技术可以加工任何硬度、强度、韧性、脆性的金属、非金属材料或复合材料，2）特别适合于加工复杂、微细表面和低刚度的零件；3）还可以用于进行超精密加工、镜面加工、光整加工以及纳米级（原子级）的加工。

2.结合加工（增材加工）的例子：电镀、电铸、快速成形加工、激光焊接等。

3.天然金刚石刀具是精密与超精密加工的基本刀具。

4.超精密加工的实现条件：1）超精密加工的机理与工艺方法；2）超精密加工工艺装备；3）超精密加工工具；4）超精密加工中的工件材料；5）精密测量及误差补偿技术；6）超精密加工工作环境、条件等。

5.超精密机床的主轴部件：主轴部件是保证超精密机床加工精度的核心。

超精密加工对主轴的要求是极高的回转精度，转动平稳，无振动，而满足该要求的关键在于所用的精密轴承。

高精度的滚动轴承主轴制造困难，因此现在多使用液体静压轴承和空气静压轴承。

1）液体静压轴承主轴优点：具有回转精度高、刚度较高、转动平稳、无振动的特点（被广泛用于超精密机床）缺点：1.油温随转速的升高而升高，造成热变形，影响主轴精度 2.静压油回油时将空气带入油源，形成微小气泡悬浮在油中，不易排出，因而降低了液体静压轴承的刚度和运动性。

2）空气静压轴承主轴优点：具有很高的回转精度，在高速转动时温升甚小，基本达到恒温状态，因此造成的热变形误差很小；缺点：与液体静压轴承相比，空气轴承刚度低，承受载荷较小。

6.主轴的驱动方式：1）柔性联轴器驱动；2）内装式同轴电动机驱动。

7.常用的导轨部件：超精密机床常采用平面导轨结构的液体静压导轨和空气静压导轨，滚动导轨也有着广泛的应用。

特种加工技术的现代应用及其发展研究摘要：特种加工技术是直接借助电能、热能、声能、光化学能或者复合能实现材料切削的加工方法，是难切削材料、复杂型面、低刚度零件及模具加工中的重要工艺方法。

本文介绍了概念、特点、分类以及近些年应用于特种加工的一些新方法、新工艺。

关键词：特种加工电火花加工电化学加工高能束流加工超声波加工复合加工1、特种加工技术的特点现代特种加工（SP，SpciaI Machining）技术是直接借助电能、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以实现材料切除的加工方法。

与常规机械加工方法相比它具有许多独到之处。

1.1以柔克刚。

因为工具与工件不直接接触，加工时无明显的强大机械作用力，故加工脆性材料和精密微细零件、薄壁零件、弹性元件时，工具硬度可低于被加工材料的硬度。

1.2用简单运动加工复杂型面。

特种加工技术只需简单的进给运动即可加工出三维复杂型面。

特种加工技术已成为复杂型面的主要加工手段。

1.3不受材料硬度限制。

因为特种加工技术主要不依靠机械力和机械能切除材料，而是直接用电、热、声、光、化学和电化学能去除金属和非金属材料。

它们瞬时能量密度高，可以直接有效地利用各种能量，造成瞬时或局部熔化，以强力、高速爆炸、冲击去除材料。

其加工性能与工件材料的强度或硬度力学性能无关，故可以加工各种超硬超强材料、高脆性和热敏材料以及特殊的金属和非金属材料，因此，特别适用于航空产品结构材料的加工。

1.4可以获得优异的表面质量。

由于在特种加工过程中，工件表面不产生强烈的弹、塑性变形，故有些特种加工方法可获得良好的表面粗糙度。

热应力、残余应力、冷作硬化、热影响区及毛刺等表面缺陷均比机械切削表面小。

各种加工方法可以任意复合，扬长避短，形成新的工艺方法，更突出其优越性，便于扩大应用范围。

由于特种加工技术具有其它常规加工技术无法比拟的优点，在现代加工技术中，占有越来越重要的地位。

许多现代技术装备，特别是航空航天高技术产品的一些结构件，如工程陶瓷、涡轮叶片、燃烧室的三维型腔、型孔的加工和航空陀螺、传感器等精细表面尺寸精度达0. 001Pm 或纳米（nm）级精度，表面粗糙度#$ <0. 01Pm 的超精密表面的加工，非采用特种加工技术不可。

特种加工技术的特点及应用特种加工技术是一种相对于传统加工技术而言的高级加工技术，它主要应用于一些对零件精度、形状和表面质量要求较高且传统加工方法无法满足的领域，如航空航天、船舶制造、核能、光电子等领域。

特种加工技术的特点主要有以下几个方面。

首先，特种加工技术具有高精度的特点。

在特种加工技术中，常常采用精密设备和高精度的刀具，通过控制加工参数和优化加工过程，可以实现毫米、亚毫米甚至更高的精度要求。

例如，在卫星制造中，需要对卫星零件进行精密加工，以保证其在太空中的工作性能。

特种加工技术在此方面具有明显的优势。

其次，特种加工技术具有复杂形状加工能力。

在一些领域，零件的形状常常是复杂的，传统加工方法很难满足这些复杂形状的要求。

而特种加工技术通过采用先进的数控技术和特殊的工艺装备，能够实现曲面、曲线、螺旋等复杂形状的加工。

例如，在船舶制造中，船体结构往往是复杂的曲面结构，特种加工技术可以通过数控加工中心加工出具有曲率的船体零件。

此外，特种加工技术还具有高表面质量的特点。

在传统加工方法中，往往难以实现高质量的表面加工，常常需要后续研磨、抛光等工艺来改善表面质量。

而特种加工技术可以通过先进的刀具和工艺流程，直接实现高质量的表面加工。

例如，在光学镜片加工中，特种加工技术可以实现纳米级的表面光洁度，以满足高精度光学设备的要求。

特种加工技术在各个领域有着广泛的应用。

在航空航天领域，特种加工技术可以用于加工各类航空零部件，如发动机叶片、涡轮盘、外壳等，以提高其精度和性能。

在船舶制造领域，特种加工技术可以用于加工船体结构零件，以满足船舶的航行性能和安全要求。

在核能领域，特种加工技术可以用于加工核电站的核电设备和核材料，以确保核安全和生产效率。

在光电子领域，特种加工技术可以用于加工光学镜头、激光器件等光学设备，以提高其精度和性能。

总之，特种加工技术作为一种高级加工技术，具有高精度、复杂形状和高表面质量的特点，在航空航天、船舶制造、核能、光电子等领域有着广泛的应用。

特种加工特点及应用特种加工是指对特殊材料、特殊形状的工件进行加工的一种工艺，其主要特点是加工难度大、工艺复杂、技术要求高、加工精度高等。

特种加工通常需要特殊的机械设备和加工工具，以及专门的操作和工艺掌握。

本文将从特种加工的定义、特点和应用领域三个方面进行详细描述。

首先，特种加工的定义是对特殊材料、特殊形状的工件进行加工的一种工艺。

特殊材料可以是高硬度材料如超硬材料、高温材料如钨钼合金等，亦或是具有特殊性能和特殊用途的材料如陶瓷材料、复合材料等。

特殊形状的工件可以是非常复杂的内外形状如齿轮、螺纹、电极等。

特种加工的目的是在保证工件材料性能的同时，满足特殊形状和尺寸的要求。

其次，特种加工的特点主要表现在以下几个方面。

首先，加工难度大。

特种材料具有较高的硬度、韧性以及热传导性能等，对机械设备和加工工具的性能要求较高，加工过程中易产生刀具磨损、工件变形等问题。

其次，工艺复杂。

特种材料及其特殊形状的工件加工需要经过多道工序，其中包括切削、磨削、电火花加工（EDM）、激光加工等多种工艺。

再者，技术要求高。

特种加工需要操作人员具备较高的技术水平和丰富的实际经验，对于加工工艺参数的选择和控制要求精细。

最后，加工精度高。

特种工件通常对尺寸、形状和表面质量等要求较高，因此特种加工需要具备较高的加工精度和加工表面的光洁度。

最后，特种加工在许多领域有着广泛的应用。

首先，在航空航天领域，许多航空发动机零件、航天器外壳等都采用了特种加工技术。

其次，在模具制造领域，由于特种材料具有高硬度、高耐磨性和高抗腐蚀性能，因此特种加工广泛应用于模具的加工和制造。

再者，在医疗器械制造领域，特种加工技术可以用于人工骨、人工关节等医疗器械的加工和制造。

此外，特种加工还在光学器件制造、微电子器件制造、汽车零部件制造等领域得到了广泛的应用。

综上所述，特种加工是一种对特殊材料、特殊形状的工件进行加工的工艺，其具有加工难度大、工艺复杂、技术要求高、加工精度高等特点。

第一章概论1特种加工又称非传统加工（NTM）或非常规机械加工（NCM）2特种加工与切削加工的不同点：不是主要依靠机械能，而是主要用其他能量（电、光、声、热、化学）去处金属材料；工具硬度可以低于被加工材料硬度；加工过程中工具与工件之间不存在显著的机械切削力。

3特种加工的分类缩写：电火花加工：电火花成形加工EDM;电火花线切割加工WEDM；电化学加工：电解加工ECM；电解磨削EGM；电解研磨ECH;电铸EFM；涂镀EPM。

激光加工:激光切割、打孔LBM；激光打标记LBM；激光处理、表面改性LBT。

电子束加工：切割焊接打孔EBM离子束加工：蚀刻、镀覆、注入IBM。

等离子弧加工：切割（喷镀）PAM超声加工：切割打孔雕刻USM化学加工：化学铣削CHM；化学抛光CHP；光刻PCM快速成形：液相固化法SL；粉末烧结法SLS；纸片叠层法LOM；熔丝堆积法FDM4特种加工对材料可加工性和结构工艺性的影响：1提高了材料的可加工性；2改变了零件的典型工艺路线；3改变了试制新产品的模式；4对产品零件的结构设计带来很大影响；5对传统结构工艺性好坏需要重新衡量；6已经成为微细加工和纳米加工的主要手段。

第二章电火花加工一：定义：EDM，又称放电加工。

它是在加工过程中，使工具和工件之间不断产生脉冲性的火花放电，靠放电时局部、瞬时产生的高温把金属蚀除下来。

二：原理：在一定介质（煤油或水）基于工具和工件之间脉冲性火花放电时的电腐蚀现象来蚀除多余的金属，以达到对零件的尺寸、形状和表面质量预定的加工要求。

三：电火花加工的条件：必须使工具电极和工件被加工表面之间经常保持一定的放电间隙，通常约为0.02~0.1mm；火花放电必须是瞬时的脉冲性放电；火花放电必须在有一定绝缘性能的液体介质中进行，如煤油、皂化液或去离子水。

四：优点1适合于任何难切削导电材料的加工2可以加工特殊及复杂形状的表面和零件局限性1主要用于加工金属等导电材料，但在一定条件下也可以加工半导体和非导体材料2一般加工速度较慢3存在电极损耗五：电火花加工的机理：1极间介质的电离、击穿，形成放电通道2介质热分解、电极材料熔化、气化热膨胀（5000度以上）3电极材料的抛出（通道中心的压力最高）4极间介质的消电离六：影响材料放电腐蚀的主要因素1极性效应：在电火花加工过程中，无论是正极还是负极，都会受到不同程度的电蚀。

1．试述特种加工的特点及所能解决的主要加工问题，应该如何正确处理传统加工和特种加工工艺之间的关系？答：特点主要有：①不是主要依靠机械能，而是利用其它的能量（如电能、热能、化学能、光能、声能等）去除工件材料；②工具的硬度可以低于被加工工件材料的硬度，有些根本不需要工具；③加工过程中工具和工件之间不存在显著的切削力。

可以解决：①高硬度、高强度、高韧性、高脆性等各种难加工材料的加工问题；②精密、微细、形状复杂零件的加工问题；③薄壁、弹性等低刚度零件的加工问题。

传统加工是指使用刀具进行的切削加工和磨削加工，是行之有效的实用加工方法，而且今后仍然占主导地位。

但是随着难加工的新材料、复杂表面和有特殊要求的零件越来越多，传统加工工艺必然难以适应。

所以可以认为特种加工工艺是传统加工工艺的补充和发展，特种加工工艺可以在特定的条件下取代一部分传统加工工艺，但不可能取代和排斥主流的传统加工工艺。

2．什么叫电火花加工中的极性效应？如何在生产中利用极性效应？答：在电火花加工中，即使电极材料相同，但正、负电极上的蚀除速度仍是不同的，把由于正负极性接法不同而蚀除速度不同的现象叫极性效应。

在短脉宽的脉冲加工时，电子轰击是主要的，正极蚀除量大于负极；在长脉宽的脉冲加工时，离子轰击是主要的，负极蚀除量大。

从提高生产率和减小工具损耗角度来看，极性效应越显著越好。

如用交变脉冲电流加工时，单个脉冲的极性效应便相互抵消，增加了工具的损耗，因此，电火花加工一般都采用单向脉冲电源。

一般在用短脉宽做精加工时，应将工件接正极，称正极性加工；在用长脉宽做粗加工时，应将工件接负极，称负极性加工。

3．电子束加工、离子束加工和激光加工各自的工作原理和应用范围如何？各有什么优缺点？答：三者都适合于精密、微细加工，但电子束、离子束加工需在真空中进行，因此加工表面不会被氧化、污染，特别适合于“洁净”加工。

电子束加工是基于电能使电子加速转换成动能，在撞击工件时动能转换成热能使材料熔化、气化而被蚀除，主要用于打孔、切割、焊接、热处理等。

特种加工的概念特种加工是指使用特殊的加工方法和工艺，对特殊材料进行加工处理的一种加工方式。

特种加工一般需要根据具体材料的性质和要求，采用特殊的加工设备和工作流程，以达到特定的加工效果和要求。

特种加工广泛应用于工业生产中，例如制造航空航天器件、核工程设备、精密仪器仪表等。

对于这些特殊材料和零部件，传统的加工方法和技术已经不能满足其加工要求，因此需要采用特种加工方法进行加工处理。

特种加工具有以下几个特点：1. 高精度加工：特种加工常涉及到高精度的加工要求，通过特殊的加工设备和工艺，可以实现对材料的微观结构和尺寸的精确控制。

例如，采用激光加工技术可以实现微米级的加工精度，满足高精度零部件的加工要求。

2. 难加工材料的加工：有些材料具有较高的硬度、脆性或热导性等特殊性质，传统的加工方法难以对其进行有效加工。

特种加工可以克服这些困难，通过特殊的工艺和设备，对难加工材料进行切削、热处理、电火花等加工方式，以实现对其精密加工。

3. 特种材料的加工：特种加工主要应用于特种材料的加工，例如高温合金、超硬材料、复合材料等。

这些特种材料具有很高的性能，但同时也具有较高的困难度和成本。

特种加工可以通过特殊的加工方法和设备，充分发挥特种材料的性能，实现其高效加工和利用。

4. 创新加工技术的应用：特种加工是工业技术创新的重要方向之一，通过引入创新的加工技术和设备，可以提高加工效率和加工质量。

例如，激光切割、电子束熔化、激光焊接等特种加工技术的应用，使得加工过程更加灵活、高效和精确。

5. 环保节能加工：特种加工在加工过程中注重节能减排和环保问题。

传统加工方法常常伴随着大量的废料和有害气体的排放，对环境造成较大的污染。

而特种加工通过改进加工工艺和设备，实现精准加工，减少废料产生，降低能源消耗和环境污染。

总之，特种加工是一种对特殊材料进行精密、高效、环保加工的技术和方法。

它不仅可以满足各种特殊材料的加工需求，而且对工业技术创新和工业发展起到重要推动作用。

特种加工小结特种加工是一种针对特殊材料或特殊工艺加工制造的加工方式。

特种加工具有高精度、高效率、高质量的特点，被广泛应用于航空航天、军事、能源、汽车等高技术领域。

本文对特种加工进行小结，主要包括其定义和特点、应用领域以及发展趋势等方面的内容。

特种加工是指对特殊材料或特殊零件的加工制造过程。

特殊材料可以是高温合金、硬质合金、复合材料等，特殊零件可以是叶片、模具、轴承等。

特种加工主要包括磨削加工、电火花加工、激光加工、超声波加工等多种技术。

这些加工方式具有高精度、高效率、高质量的特点，可以满足复杂零件的加工需求。

特种加工在航空航天、军事、能源、汽车等高技术领域具有广泛的应用。

航空航天领域对零件精度要求高，特种加工可以满足制造高精度零件的需求；军事领域需要制造轻质高强度零件，特种加工可以加工复合材料；能源领域需要提高燃烧效率和节能减排，特种加工可以制造高效能的零件；汽车领域需要提高安全性和降低噪音振动，特种加工可以加工多孔材料和陶瓷材料。

特种加工的发展趋势主要包括三个方面。

第一，加工技术的不断创新和发展。

随着科学技术的进步，特种加工技术不断更新换代，应用范围不断扩大。

例如，激光加工技术在微加工领域有广泛应用，可以制造微型零件和微机电系统。

第二，设备的自动化和智能化程度不断提高。

特种加工设备的自动化程度越高，生产效率越高，能够满足更高的加工要求。

第三，特种加工与信息技术的融合。

特种加工与信息技术的融合可以实现全过程的数字化管理和控制，提高生产效率和产品质量。

总的来说，特种加工是一种针对特殊材料或特殊工艺加工制造的加工方式，具有高精度、高效率、高质量的特点。

特种加工在航空航天、军事、能源、汽车等高技术领域具有广泛的应用。

特种加工的发展趋势主要包括加工技术的创新和发展、设备的自动化和智能化程度的提高以及与信息技术的融合。

特种加工的发展将为高技术产业的发展提供坚实的技术支持和保证。