淺談特種加工在機(jī)械工程中的應(yīng)用與發(fā)展

伍云暉

萬(wàn)利達(dá)集團(tuán)有限公司（361000）

0 前言

隨著我國(guó)科技和經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，建設(shè)制造企業(yè)的生產(chǎn)方式、生產(chǎn)結(jié)構(gòu)和管理等方面都發(fā)生了巨大的變化。在整個(gè)企業(yè)工程的制造生產(chǎn)當(dāng)中，機(jī)械行業(yè)是我國(guó)在整個(gè)生產(chǎn)制造中的主要支柱，因此，機(jī)械工程的制造行業(yè)在我國(guó)得到了迅速的發(fā)展，相應(yīng)的技術(shù)也得到了提高。在以前，傳統(tǒng)的加工技術(shù)只能做零件的簡(jiǎn)單加工，在時(shí)代的不斷發(fā)展之下，對(duì)于零件的要求在不斷地提升，所以傳統(tǒng)的加工技術(shù)很難滿足現(xiàn)在市場(chǎng)的需求，這就使得特種加工工藝技術(shù)得到了發(fā)展機(jī)會(huì)。在19世紀(jì)70年代末，特種加工的生產(chǎn)和發(fā)展慢慢地出現(xiàn)在人們的日常生活中。如今特種加工機(jī)械工程已經(jīng)有了多種形式，比如數(shù)控、電熱加工、超聲波、高壓電子束等技術(shù)都是現(xiàn)在特種加工中最常用的幾種。

1 技術(shù)背景

特種加工的技術(shù)背景就是來(lái)源于傳統(tǒng)機(jī)械的加工方法，在傳統(tǒng)的加工機(jī)械當(dāng)中對(duì)其不完善的地方進(jìn)行補(bǔ)充和延伸，從而便形成了特種加工的機(jī)械工程。在現(xiàn)代的時(shí)代發(fā)展之中，特種加工技術(shù)已經(jīng)成為了制造行業(yè)必不可少的一種工作方式，同時(shí)這樣的加工方式也正在向著精密化、智能化的方向發(fā)展。在我國(guó)各行各業(yè)對(duì)于產(chǎn)品的要求都會(huì)比較嚴(yán)格，尤其是我國(guó)的國(guó)防事業(yè)，在其高尖端的科學(xué)技術(shù)產(chǎn)品當(dāng)中，對(duì)于精度、速度、溫度、壓力、功率等各個(gè)方面的數(shù)據(jù)都有著極為嚴(yán)格的要求，在為了保障速度、溫度、精度等方面的有效提高則在原材料質(zhì)量上也變得越來(lái)越難加工，零件的構(gòu)造和加工過(guò)程也變得極其復(fù)雜。因此這便對(duì)我國(guó)的制造行業(yè)提出了新的挑戰(zhàn)，所以在特種加工過(guò)程中加強(qiáng)和完善了傳統(tǒng)機(jī)械加工當(dāng)中的不足，使得其能夠?qū)τ诟哂捕取⒏呙芏?、高精度等各種嚴(yán)格要求下的材料進(jìn)行有效的加工。如鈦合金、耐熱鋼、不銹鋼、復(fù)合材料等各種韌性極強(qiáng)的金屬材料和非金屬材料。

2 工作原理與分類

2.1 數(shù)控

數(shù)控，全稱數(shù)字控制。數(shù)控就是利用現(xiàn)階段數(shù)字信息化技術(shù)使得機(jī)械能夠在運(yùn)行過(guò)程中對(duì)零件實(shí)行加工和控制的方法。在傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)當(dāng)中，主要是由硬件電路構(gòu)成的硬件數(shù)控來(lái)實(shí)現(xiàn)零件加工，不過(guò)在科技的發(fā)展之下，計(jì)算機(jī)代替了傳統(tǒng)的硬件電路元件。這種系統(tǒng)被稱為計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)是將專用的計(jì)算機(jī)配相應(yīng)的接口電路，從而可以實(shí)現(xiàn)一臺(tái)計(jì)算機(jī)對(duì)多臺(tái)數(shù)控車床進(jìn)行控制。

在數(shù)控車床方面，一般都是通過(guò)計(jì)算機(jī)對(duì)機(jī)械的刀具進(jìn)行精密控制，使刀具從固定點(diǎn)開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，直到返回該點(diǎn)結(jié)束，對(duì)零件進(jìn)行加工切削。對(duì)于數(shù)控機(jī)床的加工，應(yīng)當(dāng)保證加工零件的表面粗糙度和精度，在加工過(guò)程中實(shí)現(xiàn)最短加工路線，減少機(jī)械空轉(zhuǎn)，從而提高工作效率。

2.2 電熱加工

電熱加工時(shí)，工具電極和工件分別處于脈沖電源的兩端。通過(guò)電熱加工過(guò)程中間隙自動(dòng)控制系統(tǒng)，在兩端電極運(yùn)動(dòng)到一定距離時(shí)，電極上施加的脈沖電壓將工作液擊穿，使其能夠完成電熱加工。在放電的時(shí)候，會(huì)釋放大量的熱能，在溫度急劇變化的同時(shí)，壓力也會(huì)產(chǎn)生巨大的變化，從而使得工作表面的局部微量金屬會(huì)立刻融化或是爆炸，濺出更多的工作液迅速冷凝形成固體的金屬顆粒。如此的加工狀態(tài)會(huì)使得工件表面留下一個(gè)微小的凹坑痕跡，在兩端電極暫停放電時(shí)，便會(huì)恢復(fù)絕緣的休息狀態(tài)。

工具電極常用導(dǎo)電性良好、熔點(diǎn)較高，加工的耐電腐蝕材料，如石墨、銅鎢合金等材料在加工過(guò)程中能夠減少加工損耗。

2.3 超聲波

超聲波是一種頻率高于20000Hz的聲波，具有良好的方向性、穿透能力，同時(shí)超聲波又可以在水下傳播，應(yīng)用范圍也比較廣，比如焊接、測(cè)量、清洗、醫(yī)療等。人們能聽(tīng)到的聲波頻率在20赫茲到2萬(wàn)赫茲，因此我們把超過(guò)2萬(wàn)赫茲的聲波頻率稱為超聲波。

在相關(guān)的研究當(dāng)中，對(duì)于超聲波的特種加工在相同的振幅條件之下，一個(gè)物體的振動(dòng)能量和振動(dòng)頻率成正比時(shí)，超聲波在介質(zhì)中傳播會(huì)對(duì)介質(zhì)的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)產(chǎn)生較高的頻率，從而釋放大量的能量。例如在我國(guó)北方天氣寒冷干燥的地帶將超聲波灌入水罐中，劇烈的震動(dòng)會(huì)使水罐中的水破碎形成小霧滴，在用蜂漿物滴吹入室內(nèi)，能夠提高空氣濕度，這就是超聲波的加濕工作原理。再比如治療咽喉炎、支氣管炎等疾病時(shí)，藥物很難達(dá)到患病部位，而利用加濕器的原理，將藥液等物體霧化之后讓病人吸入，從而附著在咽喉或是支氣管之上，起到消炎的作用。

2.4 高壓電子束

電子束焊接的優(yōu)勢(shì)就在于抗氧化性好、工藝重復(fù)性好、不用焊條等方面，電子束焊接在各個(gè)行業(yè)的應(yīng)用都比較廣泛。對(duì)于電子束技術(shù)而言，電子中的粒子在高速運(yùn)轉(zhuǎn)下產(chǎn)生巨大的能量，在電子束焊接過(guò)程中依照電子槍的陰極通過(guò)加熱發(fā)射電子，在高壓靜電場(chǎng)的加速之下，電子槍發(fā)射的電子會(huì)在磁場(chǎng)中聚焦，從而產(chǎn)生高密度、高能量的電子束，用這種電子束可以從事特種加工工作。

電子在物質(zhì)當(dāng)中是基本粒子的一種，一般來(lái)說(shuō)，電子會(huì)圍繞原子核高速運(yùn)轉(zhuǎn)。在給予電子一定程度的能量時(shí)，電子便能夠脫離軌道跳出來(lái)。對(duì)一個(gè)陰極實(shí)施加熱，能夠使其形成電子云，在電壓在30～200kV時(shí)，電子會(huì)向陽(yáng)極的方向加速運(yùn)動(dòng)。

3 發(fā)展方向

3.1 廣泛采用自動(dòng)化技術(shù)

在機(jī)械制造加工中，特種加工應(yīng)當(dāng)充分利用計(jì)算機(jī)的先進(jìn)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)特種加工的設(shè)備控制，建立良好的參數(shù)，完善相應(yīng)的數(shù)據(jù)，使得特種加工技術(shù)能夠自動(dòng)有效地適應(yīng)加工環(huán)境，這樣的自動(dòng)化技術(shù)也是特種加工的發(fā)展趨勢(shì)。

3.2 擴(kuò)展特種加工概念的范疇

特種加工應(yīng)當(dāng)擴(kuò)大它的應(yīng)用范圍，不僅要做到對(duì)材料的去除、結(jié)合、變形等進(jìn)行技術(shù)處理，還要結(jié)合時(shí)代的發(fā)展實(shí)現(xiàn)快速制造技術(shù)，促進(jìn)我國(guó)機(jī)械工程發(fā)展[1]。

3.3 著力開(kāi)展精密化研究

科技的發(fā)展對(duì)于加工技術(shù)的精密度也有較高的要求，如今已有微米加工精度的要求，在未來(lái)則要向著亞微米和納米級(jí)的精度邁進(jìn)?；谶@樣的精密化發(fā)展趨勢(shì)，加強(qiáng)對(duì)超精密的加工和應(yīng)用，從而促進(jìn)我國(guó)今后的發(fā)展。

4 結(jié)語(yǔ)

在我國(guó)現(xiàn)代的科技和經(jīng)濟(jì)發(fā)展之下，應(yīng)大力發(fā)展特種加工技術(shù)，實(shí)現(xiàn)特種加工技術(shù)的自動(dòng)化、精密化，擴(kuò)展特種加工概念的范疇，改善和創(chuàng)新特種加工行業(yè)，從而滿足現(xiàn)階段我國(guó)對(duì)于零件加工的需求。就目前的發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，特種加工的制造技術(shù)已經(jīng)成為我國(guó)主要的發(fā)展策略，因此加強(qiáng)對(duì)特種加工技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用能夠提高我國(guó)的綜合能力水平。