特种加工方法的现状及发展趋势摘要:全面介绍了特种加工技术的类型及发展现状,指出了其优势和存在的问题;阐述了电火花加工、电解加工、电子束加工、超声波加工、激光加工、化学机械复合加工、水喷射加工等加工方法;探讨了各种加工方法的工作要素、加工特点及应用;最后,指出了特种加工的发展趋势。关键词:特种加工;电火花加工;电解加工;电子束加工;超声波加工引言：特种加工(又称非传统加工)是二次世界大战后发展起来的一类有别于传统切削与磨削加工方法的总称。特种加工方法将电、磁、声、光等物理量及化学能量或其组合直接施加在工件被加工的部位上,从而使材料被去除、累加、变形或改变性能等;特种加工方法可以完成传统加工方法难以实现的加工,如高强度、高韧性、高硬度、高脆性、耐高温材料和工程陶瓷、磁性材料等难加工材料的加工以及精密、微细、复杂形状零件的加工等。1特种加工技术的特点:⑴加工方法主要不是依靠机械能,而是用其他能量(如电能、光能、声能、热能、化学能等)去除材料。⑵传统加工方法要求刀具的硬度必须大于工件的硬度,即“以硬切软;而对于特种加工,由于工具不受显著切削力的作用,特种加工对工具和工件的强度、硬度和刚度均没有严格要求。⑶加工没有明显的切削力作用,一般不会产生加工硬化现象,又由于工件加工部位变形小,发热少,或发热仅局限于工件表层加工部位,工件热变形小,由加工产生的应力也小,易于获得好的加工质量,且可在一次安装中完成工件的粗、精加工。⑷特种加工中能量易于转换和控制,有利于保证加工精度和提高效率。⑸特种加工方法的材料去除速度一般低于常规加工方法,这也是目前常规加工方法在机械加工中仍占主导地位的主要原因。2特种加工技术分类特种加工有多种分类方法:如按加工过程材料增减可分为去除加工、结合加工和变形加工等;按作用能源可分为机械能、热能、化学能、复合能等。2.1电火花加工电火花加工的工作原理;是利用工具电极与工件电极之间的火花放电:产生瞬时高温将金属熔化,电火花加工过程可分为四个阶段:①介质电离、被击穿,形成放电通路;②形成火花放电,工件电极产生熔化、气化;热膨胀;③抛出蚀除物;④间隙介质消电离(恢复绝缘状态)。电火花加工的工作要素包括电极材料、工作液、放电间隙、脉冲宽度与间隔等。2.2电解加工电解加工的工作原理是工件接阳极,工具(铜或不锈钢)接阴极,两极间加6～24V的直流～电压,极间保持0.1～1mm的间隙。在间隙处通以6～60m/s高速流动的电解液,形成极间导电通～～路,工件表面材料不断溶解,其溶解物及时被电解液冲走。工具电极不断进给,以保持极间间隙。电解加工的特点是:①不受材料硬度的限制,能加工出任何高硬度、高韧性的导电材料,并能以简单的进给运动一次加工出形状复杂的形面和型腔。②电解加工比电火花加工的形面和型腔效率高5～10倍。③加工过程中阴极损耗小。加工表面质量好,无毛刺、无残余应力和～变形层。④加工设备投资较大,有污染,需防护。2.3电子束加工电子束加工的工作原理是在真空条件下,利用电流加热阴极发射电子束,经控制栅极初步聚焦后,由加速阳极加速,通过透镜聚焦系统进一步聚焦,使能量密度集中在直5～10um的～斑点内。高速而能量密集的电子束冲击到工件上,被冲击点处形成瞬时高温(在几分之一微秒时间内升高至几千摄氏度),工件表面局部熔化、气化直至被蒸发去除。电子束加工的特点及应用是:①电子束束径最小可达0.01～0.005mm,长度可达束径的几十倍,故可加工微细深孔～和窄缝。②材料适应性广,原则上各种材料均可加工,特别适用于加工特硬、难熔金属和非金属材料。③加工速度较高,切割1mm厚的钢板,切割速度可达240mm/min。④在真空中加工,无氧化,特别适于加工高纯度半导体材料和易氧化的金属及合金。⑤加工设备较复杂,投资较大,多用于微细加工。2.4超声波加工超声波加工的工作原理;是利用超声波发生器将工频交流电能转变为有一定功率输出的超声频电振荡,通过换能器将超声频电振荡转变为超声机械振动。此时振幅一般较小,再通过振幅扩大棒(变幅杆),使固定在变幅杆端部的工具振幅增大到0.01～0.15mm。利用工具端面的～超声(16～25kHz)振动,使工作液(普通水)中的悬浮磨粒(碳化硅、氧...
