【正文】 現(xiàn)代特種加工技術(shù)主要是伴著高硬度、高強(qiáng)度、高韌性、高脆性等難切削材料的額出現(xiàn)，以及制造精密細(xì)小 形狀復(fù)雜和結(jié)構(gòu)特殊的零件 的需要而產(chǎn)生的，具有其他常規(guī)加工技術(shù)無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)，已成為航空航天、汽車、儀器、儀表、微型機(jī)械、輕工、模具等行業(yè)的支撐技術(shù)和關(guān)鍵技術(shù) 隨著科學(xué)技術(shù)和現(xiàn)代工業(yè)的 發(fā)展，特種加工技術(shù)必將不斷完善和迅速發(fā)展，反過(guò)來(lái)又必將推動(dòng)科學(xué)技術(shù)和現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，并發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。5)進(jìn)一步開(kāi)拓特種加工技術(shù)。為進(jìn)一步提高特種加工技術(shù)水平及擴(kuò)大其應(yīng)用范圍,當(dāng)前特種加工技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)主要包括以下幾點(diǎn):1)采用自動(dòng)化技術(shù)。水刀的一般零配件使用壽命較長(zhǎng),機(jī)械可使用時(shí)間長(zhǎng), 相對(duì)成本較低。可能在未來(lái)對(duì)潛水艇的自救也能開(kāi)辟一種新的可能。水刀自動(dòng)化系統(tǒng)已應(yīng)用于汽車內(nèi)飾件加工甚至對(duì)空中客車A380 大型航空件、飛機(jī)外殼等, 高強(qiáng)度的碳素纖維的復(fù)雜零件表面上進(jìn)行的切割、修邊、開(kāi)孔等加工任務(wù)。水刀加工在下料開(kāi)片的切割加工中,比起與它擁有同樣功能的“ 前輩”電鋸、電弧切割和激光切割來(lái)它有著許多優(yōu)越性, 它無(wú)塵、無(wú)煙、沒(méi)有火光,在作業(yè)時(shí),切割面上的溫度能保持不變(電弧、激光切割和鋼鋸則辦不到這一點(diǎn)),它不會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)光而灼傷人眼。④加工潔凈,不產(chǎn)生煙塵或有毒氣體。其加工機(jī)理綜 合了由超高速液流沖擊產(chǎn)生的穿透割裂作用和由懸浮于液流中磨料的游離磨削作用。機(jī)械化學(xué)拋光使用比工件材料軟的磨料(如對(duì)Si3N4 陶瓷用Cr2O3 ,對(duì)Si 片用SiO2),靠運(yùn)動(dòng)磨粒本身的活性以及因磨粒與工件間的摩擦, 在微觀接觸區(qū)產(chǎn)生的高壓、高溫, 使很短的接觸時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)固相反應(yīng)。如果僅進(jìn)行局部有選擇性的加工,則需對(duì)工件上的非加工表面用耐腐蝕性涂層覆蓋保護(hù)起來(lái),而僅露出需加工的部位。例如在寶石上打孔,加工時(shí)間僅為機(jī)械方法的1%。 以下, 的小孔加工和窄縫切割。激光加工的特點(diǎn)及應(yīng)用:①加工材料范圍廣,可加工各種金屬和非金屬材料,特別適用于加工高熔點(diǎn)材料、耐熱合金及陶瓷、寶石、金剛石等硬脆材料。其基本特征是: 強(qiáng)度高,亮度大。④加工過(guò)程受力小, 熱影響小,可加工薄壁、薄片等易變形零件。利用工具端面的超聲(16～25kHz)振動(dòng),使工作液(普通水)中的懸浮磨粒(碳化硅、氧化鋁、碳化硼或金剛石粉)對(duì)工件表面產(chǎn)生撞擊拋磨,實(shí)現(xiàn)加工。⑤加工設(shè)備較復(fù)雜,投資較大,多用于微細(xì)加工。電子束加工的特點(diǎn)及應(yīng)用是: ①～ mm,長(zhǎng)度可達(dá)束徑的幾十倍,故可加工微細(xì)深孔和窄縫。電解作用與磨削作用交替進(jìn)行,電解產(chǎn)物被流動(dòng)的電解液帶走,使加工繼續(xù)進(jìn)行,直至達(dá)到加工要求。電解加工廣泛應(yīng)用于模具的型腔加工,槍炮的膛線加工,發(fā)電機(jī)的葉片加工,花鍵孔、內(nèi)齒輪、深孔加工,以及電解拋光、倒棱、去毛刺等。②電解加工比電火花加工的形面和型腔效率高5～10倍。 電解加工電解加工的工作原理 是工件接陽(yáng)極,工具(銅或不銹鋼)接陰極,兩極間加6～24V 的直流電壓,～1mm的間隙。電火花線切割廣泛用于加工各種硬質(zhì)合金和淬硬鋼的沖模、樣板、各種形狀復(fù)雜的板類零件、窄縫、柵網(wǎng)等。型腔加工包括鍛模、壓鑄模、擠壓模、塑料模等型腔加工,以及葉輪、葉片等曲面加工。④易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。電火花加工特點(diǎn)是:① 電火花加工不受加工材料硬度限制,可加工任何硬、脆、韌、軟的導(dǎo)電材料。工作液是電火花加工中必不可少的介質(zhì),其主要功用是壓縮放電通道區(qū)域,提高放電能量密度和加速蝕除物的排出。④間隙介質(zhì)消電離(恢復(fù)絕緣狀態(tài))。是利用工具電極與工件電極之間的火花放電:產(chǎn)生瞬時(shí)高溫將金屬熔化,電火花加工過(guò)程可分為四個(gè)階段: ①介質(zhì)電離、被擊穿, 形成放電通路。⑸特種加工方法的材料去除速度一般低于常規(guī)加工方法,這也是目前常規(guī)加工方法在機(jī)械加工中仍占主導(dǎo)地位的主要原因。⑵傳統(tǒng)加工方法要求刀具的硬度必須大于工件的硬度, 即“以硬切軟。ultrasonic machining 特種加工(又稱非傳統(tǒng)加工)是二次世界大戰(zhàn)后發(fā)展起來(lái)的一類有別于傳統(tǒng)切削與磨削加工方法的總稱。超聲波加工Key words: special machining。finally, points out the development trend of special machining 關(guān)鍵詞: 特種加工。最后, 指出了特種加工的發(fā)展趨勢(shì)?？紤]到一些特種加工技術(shù)對(duì)環(huán)境的污染問(wèn)題，必須要著重解決廢渣、廢氣、廢液的“三廢” 轉(zhuǎn)化問(wèn)題，向“綠色” 工業(yè)及可持續(xù)發(fā)展工業(yè)轉(zhuǎn)化。（2）有些特種加工（如電化學(xué)加工）加工過(guò)程中的廢渣、廢氣若排房不當(dāng)，會(huì)產(chǎn)生環(huán)境污染，影響工人健康。激光清洗可使物體表面污垢通過(guò)吸收光能而蒸發(fā)去除,或在表面產(chǎn)生力學(xué)共振而使污垢凝結(jié)脫落。快速成形(Rapid Pro2totyoing ,簡(jiǎn)稱RP)通過(guò)材料堆積,快速、精密地制造出實(shí)際零件,它體現(xiàn)了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、數(shù)控、激光加工、新材料等學(xué)科和技術(shù)的綜合利用[17]。利用激光的高密度能量,可對(duì)硬脆性難加工材料進(jìn)行激光銑削加工(如利用脈沖激光銑削加工硬質(zhì)合金和氧化鋁陶瓷)。例如經(jīng)激光表面硬化的AISI1045 鋼樣品,其表面硬度HRC 為55 ,磨損10 h ～ mg?？稍诖髿庵泻附?無(wú)污染等。激光焊接與常規(guī)焊接方法相比,具有如下一系列優(yōu)點(diǎn)[14]:利用激光的高密度能量,可對(duì)高熔點(diǎn)、難熔金屬或兩種不同金屬材料進(jìn)行焊接,也可對(duì)非金屬材料進(jìn)行焊接(如玻璃的焊接)。目前已成熟的激 光加工技術(shù)包括：激光切割技術(shù)、激光焊接技術(shù)、激光打標(biāo)技術(shù)、激光快速成形技術(shù)、激光 打孔技術(shù)、激光去重平衡技術(shù)、激光蝕刻技術(shù)、激光微調(diào)技術(shù)、激光存儲(chǔ)技術(shù)、激光劃線技 術(shù)、激光清洗技術(shù)、激光熱處理和表面處理技術(shù)。按現(xiàn)代企業(yè)制度建立 的這些新興公司（企業(yè)），經(jīng)營(yíng)理念完全定位于市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)，在市場(chǎng)中找生機(jī)，發(fā)揮企業(yè)優(yōu)勢(shì)，擇優(yōu)而用，滿足用戶要求,通過(guò)融資，壯大財(cái)力,吸納海內(nèi)外技術(shù)優(yōu)勢(shì)，通過(guò)各種渠道，形成 自家的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和服務(wù)于用戶的產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)。常用來(lái)進(jìn)行選擇性加工，精密加工。公認(rèn)的激光加工原理是兩種：分別為激光熱加工和光化學(xué)加工(又稱 冷加工)。但目前我國(guó)激光在此領(lǐng)域的應(yīng)用技術(shù)尚不成熟。它擴(kuò)展了光為人類服務(wù)的領(lǐng)域，加深了人類對(duì)光的認(rèn)識(shí)。文獻(xiàn)[12]提出了一種結(jié)合攝像機(jī)和CCD 的技術(shù)來(lái)測(cè)量電極絲經(jīng)過(guò)工件時(shí)的偏差,這樣,就可建立電極絲的偏差模型,用合適的方法來(lái)控制拐角切割,提高零件的加工精度。其中的系數(shù)與文獻(xiàn)[9]中不同,前者與放電持續(xù)時(shí)間、特定放電能量、放電效率、間隙寬度以及正常放電比率有關(guān),而后者只是放電頻率的函數(shù),當(dāng)工件高度改變時(shí)加工特性也發(fā)生改變,因此在估計(jì)到工件高度之前,很難得到正確的厚度辨識(shí)系數(shù)。對(duì)于典型波形的放電電壓和電流,可計(jì)算出單次放電能量以及單位時(shí)間內(nèi)的放電能量。為此,一個(gè)多輸入的動(dòng)態(tài)和隨機(jī)模型被用來(lái)描述平均間隙電壓,放電頻率和機(jī)床進(jìn)給速度之間的關(guān)系[910 ]。傳統(tǒng)的方法是針對(duì)工件最薄處來(lái)設(shè)置加工參數(shù),然而,這樣雖然降低了斷絲的可能性并保持了穩(wěn)定的加工,卻大大降低了加工速度。此外，在試制電機(jī)、電器等產(chǎn)品時(shí)，可直接用線切割加工某些零件，省去制造沖壓模具的時(shí)間，縮短試制周期?！?77。②?？刂葡到y(tǒng)根據(jù)預(yù)先輸入的工作程序輸出相應(yīng)的信息，使工作臺(tái)作相應(yīng)的移動(dòng)，工件與電極絲靠近。工具電極（電極絲）～ ，由走絲系統(tǒng)帶動(dòng)電極絲沿其軸向移動(dòng)。電火花加工中，在保證加工精度的前提下，應(yīng)提高粗、精加工效率，同時(shí)應(yīng)減少輔助加工時(shí)間，包括編程時(shí)間、工件裝夾時(shí)間、維修時(shí)間等。在工作液循環(huán)過(guò)濾系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，最大限度地發(fā)揮工作液在加工過(guò)程中的輔助功能，以獲得生產(chǎn)率最高的最佳加工效果。最大驅(qū)動(dòng)力高達(dá)3000N，速度可100m/min，最大加速度達(dá)1g 以上。這樣不僅可以保證加工更加穩(wěn)定，而且可以大幅度提高加工效率。日本的三菱電機(jī)公司、Sodick 公司相繼開(kāi)發(fā)了利用水基工作液的電火花成形加工機(jī)，在水基工作液中加工鋼材，在相同的平均加工電流下，其加工速度比煤油工作液高出2～3 倍。上海交通大學(xué)系統(tǒng)地研究了使用該方法的放電加工特性，在峰值電流為60A，脈沖寬度為200μs，脈寬系數(shù)為80%，平均極間距為47μm時(shí)，即使不采用定時(shí)抬刀，仍然可以將放電生成物順利排極間，從而實(shí)現(xiàn)高效率放電加工[3]。即隨著加工電流的改變，存在一個(gè)最佳的加工電流值，低于或者超過(guò)這個(gè)最佳值，都會(huì)降低加工速度；在其它電規(guī)準(zhǔn)不變的情況下，隨著脈沖寬度的改變，也存在一個(gè)最佳的脈寬值，低于或者超過(guò)這個(gè)最佳脈寬值，都會(huì)降低電火花加工的速度。在這種情況下，進(jìn)一步發(fā)展就應(yīng)該呈現(xiàn)出新的特點(diǎn)。電火花型腔加工主要用于加工各類熱鍛模、壓鑄模、擠壓模、塑料模和膠木膜的型腔。常用的工作液是粘度較低、閃點(diǎn)較高、性能穩(wěn)定的介質(zhì)，如煤油、去離子水和乳化液等。因此，只要改變工具電極的形狀和工具電極與工件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方式，就能加工出各種復(fù)雜的型面。這時(shí)在工件表面上便留下一個(gè)微小的凹坑痕跡，放電短暫停歇，兩電極間工作液恢復(fù)絕緣狀態(tài)。電火花加工電火花加工是利用浸在工作液中的兩極間脈沖放電時(shí)產(chǎn)生的電蝕作用蝕除導(dǎo)電材料的特種加工方法，又稱放電加工或電蝕加工，英文簡(jiǎn)稱EDM。（6）化學(xué)能 化學(xué)加工、化學(xué)拋光。（2）電、機(jī)械能 離子束加工。（6）特種加工對(duì)簡(jiǎn)化加工工藝、變革新產(chǎn)品的設(shè)計(jì)及零件結(jié)構(gòu)工藝性等產(chǎn)生積極的影響。（2）非接觸加工，不一定需要工具，有的雖使用工具，但與工件不接觸，因此，工件不承受大的作用力，工具硬度可低于工件硬度，故使剛性極低元件及彈性元件得以加工。特種加工技術(shù)在國(guó)內(nèi)外各行各業(yè)的應(yīng)用中取得了巨大成效，它們有著各自的特點(diǎn)，特殊材料或特殊結(jié)構(gòu)工件的加工工藝性發(fā)生了根本變化，解決了傳統(tǒng)加工方法所遇到的各種問(wèn)題，已經(jīng)成為現(xiàn)代工業(yè)領(lǐng)域中不可缺少的重要加工手段和關(guān)鍵制造技術(shù)。關(guān)鍵詞：特種加工；電火花加工；電火花線切割加工；激光加工前言近年來(lái)，計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、國(guó)防軍工和航空航天技術(shù)發(fā)展迅速，與此同時(shí)，高度、高韌性、高強(qiáng)度和高脆性等難切削材料的應(yīng)用日益廣泛，制造精密細(xì)小、形狀復(fù)雜和結(jié)構(gòu)特殊工件的求也在日益增加。隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展, 特種加工必將不斷完善和迅速發(fā)展, 特種加工必將成為推動(dòng)科學(xué)技術(shù)和現(xiàn)代制造工業(yè)發(fā)展的中堅(jiān)力量。為適應(yīng)這一發(fā)展趨勢(shì), 特種加工的精密化研究已引起人們的高度重視, 3)開(kāi)發(fā)新工藝方法及復(fù)合工藝。為進(jìn)一步提高特種加工技術(shù)水平及擴(kuò)大其應(yīng)用范圍, 當(dāng)前特種加工技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)主要包括以下幾點(diǎn):1)采用自動(dòng)化技術(shù)。當(dāng)高壓脈沖放電在液體中發(fā)生時(shí)，液體內(nèi)會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的爆炸，其沖擊壓力可達(dá)102～104M Pa，這就是所謂的液電效應(yīng)，也叫電水錘效應(yīng)。水射流都已成為新型的切割加工方法之一。快速成形技術(shù)的基本原理是基于“離散—堆積”的成形方法, 借助三維CAD 軟件, 或用實(shí)體反求方法采集得到有關(guān)原型或零件的幾何形狀、結(jié)構(gòu)和材料的組合信息, 從而獲得目標(biāo)原型的概念并以此建立數(shù)字化描述CAD 模型, 之后經(jīng)過(guò)一定的轉(zhuǎn)換或修改, 將三維虛擬實(shí)體表面轉(zhuǎn)換為用一系列三角面片逼近的表面, 生成面片文件, 再按虛擬三維實(shí)體某一方向?qū)AD 模型離散化, 分解成具有一定厚度的層片文件, 由三維輪廓轉(zhuǎn)換為近似的二維輪廓, 然后根據(jù)不同的快速成形工藝對(duì)文件進(jìn)行處理, 對(duì)層片文件進(jìn)行檢驗(yàn)或修正并生成正確的數(shù)控加工代碼, 通過(guò)專用的CAM 系統(tǒng)控制材料有規(guī)律地、精確地疊加起來(lái)(堆積)而成一個(gè)三維實(shí)體制件,快速成形技術(shù)的成形方法多達(dá)十余種,目前應(yīng)用較多的有立體光固化法，選擇性激光燒結(jié)、分層實(shí)體制造、熔積成形等。超聲加工的主要特點(diǎn)：不受材料是否導(dǎo)電的限制；工具對(duì)工件的宏觀作用力小、熱影響小，因而可加工薄壁、窄縫和薄片工件；被加工材料的脆性越大越容易加工，材料越硬或強(qiáng)度、韌性越大則越難加工；由于工件材料的碎除主要靠磨料的作用，磨料的硬度應(yīng)比被加工材料的硬度高，而工具的硬度可以低于工件材料；可以與其他多種加工方法結(jié)合應(yīng)用，如超聲振動(dòng)切削、超聲電火花加工和超聲電解加工等。納米測(cè)量學(xué)在納米科技中起著信息采集和分析的不可替代的重要作用,納米加工是納米尺度制造業(yè)的核心,發(fā)展納米測(cè)量學(xué)和納米加工的一個(gè)重要方法就是電子束與離子束技術(shù)。(3)理論成果向?qū)嶋H應(yīng)用的轉(zhuǎn)化。加工過(guò)程自動(dòng)檢測(cè)與適應(yīng)控制研發(fā)的深化。但是任何一種加工方式都有它的弊端，在電化學(xué)加工過(guò)程中也有缺點(diǎn)和其局限性：（1）不易達(dá)到較高的加工精度和加工穩(wěn)定性（2）電極工具的設(shè)計(jì)和修正比較麻煩（3）電極加工的附屬設(shè)備較多。與機(jī)械加工相比，電化學(xué)加工不受材料硬度、韌性的限制，已廣泛用于工業(yè)生產(chǎn)中。 電火花加工的發(fā)展趨勢(shì)電火花線切割加工技術(shù)在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間里間都是采用精規(guī)準(zhǔn)參數(shù)進(jìn)行一次切割成型,其切割速度與加工表面質(zhì)量之間存在著一定的矛盾。造成電極損耗的原因有：小面積精加工，加工件結(jié)構(gòu)尺寸偏小，加工時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，電極裝夾不當(dāng)?shù)纫蛩?。從提高加工生產(chǎn)率和減小工具損耗的角度來(lái)看，極性效應(yīng)愈顯著愈好，故在電火花加工中必須充分利用。電極與工件的放電間隙頻繁發(fā)生變化，電極與工件間不斷發(fā)生火花放電，從而實(shí)現(xiàn)放電沉積。電火花加工的原理是基于工具和工件之間脈沖性火花放電時(shí)的電腐蝕現(xiàn)象來(lái)蝕除多余的金屬，以達(dá)到對(duì)零件的尺寸形狀及表面質(zhì)量預(yù)定的加工要求。（6）化學(xué)能 化學(xué)加工、化學(xué)拋光。（2）電、機(jī)械能 離子束加工。（6）特種加工對(duì)簡(jiǎn)化加工工藝、變革新產(chǎn)品的設(shè)計(jì)及零件結(jié)構(gòu)工藝性等產(chǎn)生積極的影響。（2）非接觸加工，不一定需要工具，有的雖使用工具，但與工件不接觸，因此，工件不承受大的作用力，工具硬度可低于工件硬度，故使剛性極低元件及彈性元件得以加工。其工作原理不同于傳統(tǒng)的機(jī)械切削方法，即加工過(guò)程中工件與所用工具之間沒(méi)有明顯的切削力，工具材料的硬度也可低于工件材料的硬度。本文簡(jiǎn)介了電火花加工，電化學(xué)加工，超聲波加工等各種不同的特種加工技術(shù)，并介紹了特種加工技術(shù)的特點(diǎn)及未來(lái)發(fā)展方向趨勢(shì)。激光刻蝕打標(biāo)記的加工工藝也很受人們的青睞。激光切割大都采用重復(fù)頻率較高的脈沖激光器或連續(xù)輸出的激光器，但連續(xù)輸出的激光束會(huì)因熱傳導(dǎo)而使切割效率降低，同時(shí)熱影響層也較深。激光打孔的成形過(guò)程是材料在激光熱源照射下產(chǎn)生的一系列熱物理現(xiàn)象綜合的結(jié)果。固體激光器一般采用采用光激勵(lì)，能量轉(zhuǎn)化環(huán)節(jié)多，光的激勵(lì)能量大部分轉(zhuǎn)換為熱能，所以其效率低。激光的光發(fā)射是以受激輻射為主，因而發(fā)光物質(zhì)中基本上是有組織地、相互關(guān)聯(lián)地產(chǎn)生光發(fā)射的，發(fā)出的光波具有相同的頻率、方向、偏振態(tài)和嚴(yán)格的位相關(guān)系，正因如此，激光具有強(qiáng)度