特种加工技术的应用及发展趋势
第 32卷第 3期
2006年 6月
农 业 装 备 技 术
Agricultural Equipment& Technology
Vol-32 No．3
Jun．2006
特 攮 蚴 龚 鼷
●张 纹 ，蒋维波 (镇江高等机电职业技术学校)
摘 要 ：现阶段 ，先进制造技术不断发展 ，作为先进制造技术 中的重要 的一部分 ，特种加 工对制造业
的作用 日益突显。对什 么是特种加工、特种加工的方法、种类以及发展趋势等作 了描述 阐述了特种
加工在现代社会发展过程 中的重要地位 ，大力发展特种加工的必要性。
关键词 ：特种加工；先进制造技术
1 特种 加工技术发展 的必要性
2O世纪 5O年代以来 ，航空航天工业 、核能工业 、
电子工业以及汽车工业的迅速发展 。科学技术的突
飞猛进 。众多产品均要求具备很高的强度质量 比与
性能价格 比，有些产品则要求在高温 、高压 、高速或
腐蚀环境下长期而可靠地工作。为适应这一要求 ，各
种新结构 、新材料与复杂的精密零件大量出现 ．其结
构形状愈来愈复杂 ，材料性能愈来愈强韧 ，精度要求
愈来愈高 ，表面完整性愈来愈严格??而使机械制
造部 门面临一系列严峻的任务 。为此 ，必须解决 以下
一 些加工技术问题 ：
(1)各种难切削材料的加工 问题 ，如硬质合金 、
钛合金 、淬火钢 、金刚石 、宝石 、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。
(2)各种特殊复杂表面的加工问题 ，如喷气涡轮
机 叶片 、整体涡轮 、发动机匣 、锻压模和注射模 的立
体成形表面 。喷油嘴 、栅网 、喷丝头上 的d,：fL、窄缝等
的加 工 。
(3)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空航天
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。
生产的迫切需求下 ，人们通过各种渠道 ，借助于
多种能量形式 。探求新的工艺途径 ，冲破传统加工方
法的束缚 ．不断地探索 、寻求各种新 的加工方法 ，于
是一种本质上区别于传统加工的特种加 工便应运而
生。目前 ，特种加工技术已成为机械制造技术 中不可
缺少的一个组成部分 。
2 什么是特种 加工技 术
特种加工技术是直接借助 电能 、热能 、声能 、光
能 、电化学能 、化学能以及特殊机械能等多种能量或
其复合施加在工件的被加T部位上以实现材料切除
的加工方法 。从而实现材料被去除 、变形 、改变性能
或被镀覆等的非传统加T方法统称为特种加工 。与
传统机械加工方法相比具有许多独到之处 ：
(1)加工范 围不受材料物理 、机械性能的限制 ，
能加工任何硬 的 、软的 、脆的 、耐热或高熔点金属 以
及非金属材料 。
(2)易于加工复杂型面 、微细表面以及柔性零件。
(3)易获得 良好的表面质量 ，热应力 、残余应力 、
冷作硬化 、热影响区等均比较小 。
(4)各种加工方法易复合形成新工艺方法 ，便于
推广应用。
3 特种加工技术 的分 类
特种加工技术所包含的范围非常广 。随着科学
技术的发展 ，特种加工技术的内容也不断丰富。就 目
前而言 ，各种特种加工方法已达数十种 ，其中也包含
一 些借助机械能切除材料 。但又不同于一般切削和
磨削的加工方法 ，如磨粒流加工 、液体喷射 流加工 、
磨粒喷射加工 、磁磨粒加工等等。一般按能量来源和
作用形式 以及加工原理可分为如下形式 (见表 1)。
由表 1可以看 出，除了借助于化学能或机械能
的加工方法 以外 ，大多数常用 的特种加工方法均为
直接利用电能或电能所产生的特殊作用所进行的加
工方法 ，通常将这些方法统称为电加工。
电火花加工是通过工件和工具电极间的放 电面
有控制地去除工件材料 ，以及使材料变形 、改变性能
或被镀覆 的特种加工。其中成形加工适用于各种孔 、
槽模具 ，还可刻字 、表面强化 、涂覆等 ；切割加工适用
于各种冲模 、粉末冶金模及工件 ，各种样板 、磁钢及
硅钢片的冲片 ．钼 、钨 、半导体或贵重金属。
电化学加工是通过电化学反应去 除工件材料或
在其上镀覆金属材料等的特种加工。其中电解加工
适用于深孔 、型孔 、型腔 、型面 、倒角去毛刺 、抛光 等。
电铸加工适用于形状复杂 、精度高的空心零件 ，如波导
管：注塑用的模具、薄壁零件 ；复制精密的表面轮廓；表
面粗糙度样板、反光镜 、表盘等零件。涂覆加工可针对
表面磨损 、划伤 、锈蚀的零件进行涂覆以恢复规格；对
规格超差产品进行涂覆补救。对大型、复杂 、小批工件
表面的局部镀防腐层 、耐腐层 ，以改善表面性能。
高能束加 工是利用能量密度很高的激光束 、电
子束或离子束等去除工件材料 的特种加工方法的总
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2006-3 张 纹等 ： 特种加工技术 的应用及发展趋势 AET
称。其中激光束加工主要应用有打孑L、切割 、焊接 、金
属表面的激光强化 、微调和存储等。电子束加工有热
型和非热型 2种 ，热 型加工是利用 电子束将材料的
局部加热至熔化或气化点进行加工的 ，适合打孑L、切
割槽缝 、焊接及其他深结构的微细加工 ：非热型加工
是利用电子束 的化学效应进行刻蚀 、大面积薄层等
微细加工等。离子束加T主要应用于微细加工 、溅射
加工和注入加工。等离子弧加工适用于各种金属材
料的切割 、焊接 、热处理 ，还可制造高纯度氧化铝 、氧
化硅和工件表面强化 ，还可进行等离子弧堆焊及喷涂。
超声加工是利用超声振动的工具在有磨料的液
体介质 中或干磨料 中，产生磨料的冲击 、抛 光 、液压
冲击及 由此产生的气蚀作用来去除材料 ，以及超声
振动使工件相互结合的加工方法 。其适用于成形加
工 、切割加工 、焊接加工和超声清洗。
化学加工 是利用化学溶 液与金属产 生化学 反
应 ，使金属腐蚀溶解 ，改变工件形状 、规格的加工方
法。用于去除材料表层 ，以减重 ；有选择地加工较浅
或较深 的空腔及凹槽 ：对板材 、片材 、成形零件及挤
压成形零件进行锥孑L加工 。
复合加工是指同时在加工部位上组合 2种或 2
种以上 的不同类 型能量去除工件材料的特种加工。
4 特种Jjn"r技术的发展趋势
为进一步提高特种加工技术水平并扩大应用范
围．当前特种加工技术的总体发展趋 势主要有 以下
几个方 面：
(1)采用 自动化技术。充分利用计算机技术对特
种加工设备的控制系统 、电源系统进行优化 ，加大对
特种加工的基本原理 、加工机理 、工艺规律 、加工稳
定性等深入研究的力度 ，建立综合工艺参数 自适应
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控制装置 、数据库等 (如超声 、激光等加_T)，进而建
立特种加工 的 CAIM~AM与 FMS系统 ，使加工设备
向自动化 、柔性化方 向发展 ，这是当前特种加工技术
的主要发展方向。
(2)开发新工艺方法及复合_T艺。为适应产品的
高技术性能要求与新型材料的加工要求 ，需要不断
开发新工艺方法 ，包括微细加工和复合加工 ，尤其是
质量高、效率高 、经济型的复合加工 ，如工程陶瓷 、复
合材料 以及聚晶金钢石等。
(3)趋向精密化研究。高新技术的发展促使高新
技术产品向超精密化与小型化方向发展 ，对产品零件
的精度与表面粗糙度提出更严格的要求。为适应这一
发展趋势．特种加工的精密化研究已引起人们的高度
重视 ，因此 ，大力开发用于超精加工 的特种加工技术
(如等离子弧加工等)已成为重要的发展方向。
(4)污染 问题是影响和限制有些特种加工应用 、
发展的严重障碍(如电化学加T)。加工过程中的废
渣 、废气若排放不当 ，会产生环境污染 ，影 响工人健
康。必须花大力气利用废气 、费液 、废渣 ，向“绿色”加
工的方 向发展
(5)进一步开拓特种加工技术。以多种能量 同时
作用 ，相互取长补短的复合加工技术 ，如 电解磨削 、
电火花磨削 、电解放电加T 、超声电火花加丁等。需
要不断发展
可以预见 ．随着科学技术和现代工业的发展，特种
加丁必将不断完善和迅速发展，反过来又必将推动科
学技术和现代T业的发展 ，并发挥愈来愈重要的作用。
参考 文献 ：
[1】高长水等．特种加：HM】．东南大学 出版社 ，2001
【2】孔庆华．特种~III[M]．同济大学 H{版社 ，1998
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特种加工技术的应用及发展趋势.pdf
