與切削加工原理完全不同的加工方法，如電火花加工、電解加工、超聲加工、激光加工、電子束加工、離子束加工等被稱為特種加工方法。

在特種加工方法中，工具與工件基本上不接觸，加工時(shí)無明顯的機(jī)械作用力，可加工脆性材料、精密細(xì)微零件、薄壁和弱剛性零件等。該方法利用電能、化學(xué)能、聲能、熱能去除被加工材料，瞬時(shí)能量密度很高，可加工任何高硬度材料。

目前，電火花加工多用于加工模具和異形孔等；電解加工多用于加工特形表面和異形孔，可獲得更高的表面質(zhì)量；超聲加工可加工許多非金屬硬脆材料，尤其是加工異孔、切割等；激光加工主要用于各種金屬、非金屬材料的打孔與切割；電子束加工主要用于打微孔和切縫；離子束加工可對(duì)零件表面進(jìn)行超精密、超微量加工。

電火花加工

1）基本原理

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，英文為Electrical Discharge Machining，簡(jiǎn)稱EDM。

電火花加工適用于精密小型腔、窄縫、溝槽、拐角等復(fù)雜部件的加工。當(dāng)?shù)毒唠y于夠到復(fù)雜表面時(shí)，在需要深度切削的地方，在長(zhǎng)徑比特別高的地方，電火花加工工藝優(yōu)于銑削加工。對(duì)于高技術(shù)零件的加工，銑削電極再放電可提高成功率，相比高昂貴的刀具費(fèi)用相比，放電加工更合適。

另外，在規(guī)定了要作電火花精加工的地方，用電火花加工來提供火花紋表面。在高速銑加工迅速發(fā)展的今天，電火花加工發(fā)展空間受到了一定的擠壓。在此同時(shí)，高速銑也給電火花加工帶來了更大的技術(shù)進(jìn)步。如：采用高速銑來制造電極，由于狹小區(qū)域加工的實(shí)現(xiàn)和高質(zhì)量的表面結(jié)果，讓電極的設(shè)計(jì)數(shù)量大大降低。另外用高速銑來制造電極也可以使生產(chǎn)效率提高到一個(gè)新的層次，并能保證電極的高精度，這樣使電火花加工的精度也提高了。

如果型腔的大部分加工由高速銑來完成，則電火花加工只作為輔助手段去清角修邊，這樣留量更均勻、更少

2）基本設(shè)備：電火花加工機(jī)床。

3）主要特點(diǎn)

能加工普通切削加工方法難以切削的材料和復(fù)雜形狀工件；加工時(shí)無切削力；不產(chǎn)生毛刺和刀痕溝紋等缺陷；工具電極材料無須比工件材料硬；直接使用電能加工，便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化；加工后表面產(chǎn)生變質(zhì)層，在某些應(yīng)用中須進(jìn)一步去除；工作液的凈化和加工中產(chǎn)生的煙霧污染處理比較麻煩。

電火花加工具有如下特點(diǎn)

可以加工任何高強(qiáng)度、高硬度、高韌性、高脆性以及高純度的導(dǎo)電材料；加工時(shí)無明顯機(jī)械力，適用于低剛度工件和微細(xì)結(jié)構(gòu)的加工：脈沖參數(shù)可依據(jù)需要調(diào)節(jié)，可在同一臺(tái)機(jī)床上進(jìn)行粗加工、半精加工和精加工；電火花加工后的表面呈現(xiàn)的凹坑，有利于貯油和降低噪聲；生產(chǎn)效率低于切削加工；放電過程有部分能量消耗在工具電極上，導(dǎo)致電極損耗，影響成形精度。

（4）使用范圍

加工具有復(fù)雜形狀的型孔和型腔的模具和零件；加工各種硬、脆材料如硬質(zhì)合金和淬火鋼等；加工深細(xì)孔、異形孔、深槽、窄縫和切割薄片等；加工各種成形刀具、樣板和螺紋環(huán)規(guī)等工具和量具。

電火花加工必須具備三個(gè)條件

1. 必須采用脈沖電源

2. 必須采用自動(dòng)進(jìn)給調(diào)節(jié)裝置，以保持工具電極與工件電極間微小的放電間隙

3. 火花放電必須在具有一定絕緣強(qiáng)度（10～107Ω ·m）的液體介質(zhì)中進(jìn)行。

不是所有的模具鋼材都可以進(jìn)行鏡面電火花加工

有些模具鋼材的電火花加工能容易達(dá)到鏡面效果，而有些模具鋼材無論如何也達(dá)不到鏡面效果。同時(shí)，模具鋼材的硬度高些，電火花加工鏡面的效果更好。請(qǐng)參考下表各種材料與鏡面加工性能。

2.電火花線切割加工

（1）基本原理

利用連續(xù)移動(dòng)的細(xì)金屬絲（稱為電極絲）作電極，對(duì)工件進(jìn)行脈沖火花放電蝕除金屬、切割成型。英文為Wire cut Electrical Discharge Machining，簡(jiǎn)稱WEDM，又稱線切割。

（2）基本設(shè)備：電火花線切割加工機(jī)床。

（3）主要特點(diǎn)

電火花線切割加工，除具有電火花加工的基本特點(diǎn)外，還有一些其他特點(diǎn)：

不需要制造形狀復(fù)雜的工具電極，就能加工出以直線為母線的任何二維曲面；

能切割0.05毫米左右的窄縫；

加工中并不把全部多余材料加工成為廢屑，提高了能量和材料的利用率；

在電極絲不循環(huán)使用的低速走絲電火花線切割加工中，由于電極絲不斷更新，有利于提高加工精度和減少表面粗糙度；

電火花線切割能達(dá)到的切割效率一般為20-60毫米2/分，最高可達(dá)300毫米2/分；加工精度一般為±0.01至±0.02毫米，最高可達(dá)±0.004毫米；表面粗糙度一般為Ra2.5至1.25微米，最高可達(dá)Ra0.63微米；切割厚度一般為40-60毫米，最厚可達(dá)600毫米。

（4）使用范圍

主要用于加工：各種形狀復(fù)雜和精密細(xì)小的工件，例如沖裁模的凸模、凹模、凸凹模、固定板、卸料板等；成形刀具、樣板、電火花成型加工用的金屬電極；各種微細(xì)孔槽、窄縫、任意曲線等。具有加工余量小、加工精度高、生產(chǎn)周期短、制造成本低等突出優(yōu)點(diǎn)，已在生產(chǎn)中獲得廣泛的應(yīng)用，目前國(guó)內(nèi)外的電火花線切割機(jī)床已占電加工機(jī)床總數(shù)的60％以上。

電火花線切割加工是實(shí)現(xiàn)工件尺寸加工的一種技術(shù)。在一定設(shè)備條件下，合理的制定加工工藝路線是保證工件加工質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。

電火花線切割加工模具或零件的過程，一般可分以下幾個(gè)步驟。

對(duì)圖樣進(jìn)行分析和審核

分析圖樣對(duì)保證工件加工質(zhì)量和工件的綜合技術(shù)指標(biāo)是有決定意義的第一步。以沖裁模為例，在消化圖樣時(shí)首先要挑出不能或不易用電火花線切割加工的工件圖樣，大致有如下幾種：

1.表面粗糙度和尺寸精度要求很高，切割后無法進(jìn)行手工研磨的工件；

2.窄縫小于電極絲直徑加放電間隙的工件，或圖形內(nèi)拐角處不允許帶有電極死板井架放電間隙所形成的圓角的工件；

3.非導(dǎo)電材料；

4.厚度超過絲架跨距的零件；

5.加工長(zhǎng)度超過x,y拖板的有效行程長(zhǎng)度，且精度要求較高的工件。

在符合線切割加工工藝的條件下，應(yīng)著重在表面粗糙度、尺寸精度、工件厚度、工件材料、尺寸大小、配合間隙和沖制件厚度等方面仔細(xì)考慮。

編程注意事項(xiàng)

1.沖模間隙和過渡圓半徑的確定

合理確定沖模間隙。沖模間隙的合理選用，是關(guān)系到模具的壽命及沖制件毛刺大小的關(guān)鍵因素之一。不同材料的沖模間隙一般選擇在如下范圍：

軟的沖裁材料，如紫銅、軟鋁、半硬鋁、膠木板、紅紙板、云母片等，凸凹模間隙可選為沖材厚度的10%—15%。

硬質(zhì)沖裁材料，如鐵皮、鋼片、硅鋼片等，凸凹模間隙可選為沖裁厚度的15%—20%。

這是一些線切割加工沖裁模的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，比國(guó)際上流行的大間隙沖模要小一些。因?yàn)榫€切割加工的工件表面有一層組織脆松的熔化層，加 工電參數(shù)越大，工件表面粗糙度越差，熔化層越厚。隨著模具沖次的增加，這層脆松的表面會(huì)漸漸磨去，是模具間隙逐漸增大。

合理確定過渡圓半徑。為了提高一般冷沖模具的使用壽命，在線線、線圓、遠(yuǎn)遠(yuǎn)相交處，特別是小角度的拐角上都應(yīng)加過渡圓。過渡圓的大小 可根據(jù)沖裁材料厚度、模具形狀和要求壽命及沖制件的技術(shù)條件考慮，隨著沖制件的曾厚，過渡圓亦可相應(yīng)增大。一般可在0.1—0.5㎜范圍內(nèi)選用。

對(duì)于沖件材料較薄、模具配合間隙較小、沖件又不允許加大的過渡圓，為了得到良好的凸凹模配合間隙，一般在圖形拐角處也要加一個(gè)過渡圓。因?yàn)殡姌O絲加工軌跡會(huì)在內(nèi)拐角處自然加工出半徑等于電極絲半徑加單面放電間隙的過渡圓。

2.計(jì)算和編寫加工程序

編程時(shí)，要根據(jù)配料的情況，選擇一個(gè)合理的裝夾位置，同時(shí)確定一個(gè)合理的起割點(diǎn)和切割路線。

起割點(diǎn)應(yīng)取在圖形的拐角處，或在容易將凸尖修去的部位。

切割路線主要以防止或減少模具變形為原則，一般應(yīng)考慮使靠近裝夾著一邊的圖形最后切割為易。

3.穿制加工用的程序紙帶和校對(duì)紙帶

根據(jù)程序單把紙帶制作完畢后，一定把程序單與制作好的紙帶逐條進(jìn)行校對(duì)，用校對(duì)好的紙帶把程序輸入控制器后才能試切樣板，對(duì)簡(jiǎn)單有把握的工件可以直接加工。對(duì)尺寸精度要求高、凸凹模配合間隙小的模具，必須要用薄料試切，從事切件上可檢查其精度和配合間隙。如發(fā)現(xiàn)不符合要求，應(yīng)及時(shí)分析，找出問題，修改程序直至合格后才能正式加工模具。這一步驟是避免工件報(bào)廢的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。

根據(jù)實(shí)際情況，也可以直接由鍵盤輸入，或從編程機(jī)直接把程序傳輸?shù)娇刂破髦小?/p>

3.電解加工（Electro Chemical Machining）

（1）基本原理

基于電解過程中的陽(yáng)極溶解原理并借助于成型的陰極，將工件按一定形狀和尺寸加工成型的一種工藝方法，稱為電解加工。

（2）使用范圍

電解加工對(duì)于難加工材料、形狀復(fù)雜或薄壁零件的加工具有顯著優(yōu)勢(shì)。電解加工已獲得廣泛應(yīng)用，如炮管膛線、葉片、整體葉輪、模具、異型孔及異型零件、倒角和去毛刺等加工。并且在許多零件的加工中，電解加工工藝已占有重要甚至不可替代的地位。

（3）優(yōu)點(diǎn)

加工范圍廣。電解加工幾乎可以加工所有的導(dǎo)電材料，并且不受材料的強(qiáng)度、硬度、韌性等機(jī)械、物理性能的限制，加工后材料的金相組織基本上不發(fā)生變化。它常用于加工硬質(zhì)合金、高溫合金、淬火鋼、不銹鋼等難加工材料。

（4）局限性

加工精度和加工穩(wěn)定性不高；加工成本較高，且批量越小，單件附加成本越高。

4.激光加工

（1）基本原理

激光加工，是利用光的能量經(jīng)過透鏡聚焦后在焦點(diǎn)上達(dá)到很高的能量密度，在極小時(shí)間內(nèi)使材料熔化或氣化而被蝕除下來，實(shí)現(xiàn)加工。

（2）主要特點(diǎn)

激光加工技術(shù)具有材料浪費(fèi)少、在規(guī)?；a(chǎn)中成本效應(yīng)明顯、對(duì)加工對(duì)象具有很強(qiáng)的適應(yīng)性等優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)。在歐洲，對(duì)高檔汽車車殼與底座、飛機(jī)機(jī)翼以及航天器機(jī)身等特種材料的焊接，基本采用的是激光技術(shù)。

（3）使用范圍

激光加工作為激光系統(tǒng)最常用的應(yīng)用，主要技術(shù)包括：激光焊接、激光切割、表面改性、激光打標(biāo)、激光鉆孔、微加工及光化學(xué)沉積、立體光刻、激光刻蝕等。

5.電子束加工

（1）基本原理

電子束加工是利用高能量的會(huì)聚電子束的熱效應(yīng)或電離效應(yīng)對(duì)材料進(jìn)行的加工。

（2）主要特點(diǎn)

能量密度高，穿透能力強(qiáng)，一次熔深范圍廣，焊縫寬比大，焊接速度快，熱影響區(qū)小，工作變形小。

（3）使用范圍

電子束加工的材料范圍廣，加工面積可以極??；加工精度可以達(dá)到納米級(jí)，實(shí)現(xiàn)分子或原子加工；生產(chǎn)率高；加工所產(chǎn)生的污染小，但加工設(shè)備成本高；可以加工微孔、窄縫等，還可用來進(jìn)行焊接和細(xì)微的光刻。真空電子束焊接橋殼技術(shù)是電子束加工在汽車制造業(yè)中的主要應(yīng)用。

6.離子束加工（Ion Beam Machining）

（1）基本原理

離子束加工是在真空狀態(tài)下，將離子源產(chǎn)生的離子流，經(jīng)加速、聚焦達(dá)到工件表面上而實(shí)現(xiàn)加工。

（2）主要特點(diǎn)

由于離子流密度及離子能量可以精確控制，因而能精確控制加工效果，實(shí)現(xiàn)納米級(jí)乃至分子、原子級(jí)的超精密加工。離子束加工時(shí)，所產(chǎn)生的污染小，加工應(yīng)力變形極小，對(duì)被加工材料的適應(yīng)性強(qiáng)，但加工成本高。

（3）使用范圍

離子束加工依其目的可以分為蝕刻及鍍膜兩種。

1）蝕刻加工

離子蝕刻用于加工陀螺儀空氣軸承和動(dòng)壓馬達(dá)上的溝槽，分辨率高，精度、重復(fù)一致性好。離子束蝕刻應(yīng)用的另一個(gè)方面是蝕刻高精度圖形，如集成電路、光電器件和光集成器件等電子學(xué)構(gòu)件。離子束蝕刻還應(yīng)用于減薄材料，制作穿透式電子顯微鏡試片。

2）離子束鍍膜加工

離子束鍍膜加工有濺射沉積和離子鍍兩種形式。離子鍍可鍍材料范圍廣泛，不論金屬、非金屬表面上均可鍍制金屬或非金屬薄膜，各種合金、化合物、或某些合成材料、半導(dǎo)體材料、高熔點(diǎn)材料亦均可鍍覆。

離子束鍍膜技術(shù)可用于鍍制潤(rùn)滑膜、耐熱膜、耐磨膜、裝飾膜和電氣膜等。

7.等離子弧加工

（1）基本原理

等離子弧加工，是利用等離子弧的熱能對(duì)金屬或非金屬進(jìn)行切割、焊接和噴涂等的特種加工方法。

（2）主要特點(diǎn)

1）微束等離子弧焊可以焊接箔材和薄板；

2）具有小孔效應(yīng)，能較好實(shí)現(xiàn)單面焊雙面自由成形；

3）等離子弧能量密度大，弧柱溫度高，穿透能力強(qiáng)，10-12mm厚度鋼材可不開坡口，能一次焊透雙面成形，焊接速度快，生產(chǎn)率高，應(yīng)力變形?。?/p>

4）設(shè)備比較復(fù)雜，氣體耗量大，只宜于室內(nèi)焊接。

（3）使用范圍

廣泛用于工業(yè)生產(chǎn)，特別是航空航天等軍工和尖端工業(yè)技術(shù)所用的銅及銅合金、鈦及鈦合金、合金鋼、不銹鋼、鉬等金屬的焊接，如鈦合金的導(dǎo)彈殼體、飛機(jī)上的一些薄壁容器等。

8.超聲加工

（1）基本原理

超聲加工是利用超聲頻作小振幅振動(dòng)的工具，并通過它與工件之間游離于液體中的磨料對(duì)被加工表面的捶擊作用，使工件材料表面逐步破碎的特種加工，英文簡(jiǎn)稱為USM。超聲加工常用于穿孔、切割、焊接、套料和拋光等。

（2）主要特點(diǎn)

可以加工任何材料，特別適用于各種硬、脆的非導(dǎo)電材料的加工，對(duì)工件的加工精度高，表面質(zhì)量好，但生產(chǎn)率低。

（3）使用范圍

超聲加工主要用于各種硬脆材料，如玻璃、石英、陶瓷、硅、鍺、鐵氧體、寶石和玉器等的打孔（包括圓孔、異形孔和彎曲孔等）、切割、開槽、套料、雕刻、成批小型零件去毛刺、模具表面拋光和砂輪修整等方面。

9.化學(xué)加工

（1）基本原理

化學(xué)加工（Chemical Etching），是利用酸、堿或鹽溶液對(duì)工件材料的腐蝕溶解作用，以獲得所需形狀、尺寸或表面狀態(tài)的工件的特種加工。

（2）主要特點(diǎn)

1）能加工任意能切削金屬材料，不受硬度、強(qiáng)度等性能的限制；

2）適合大面積加工，并可同時(shí)加工多件；

3）不產(chǎn)生應(yīng)力、裂紋、毛刺，表面粗糙度達(dá)Ra1.25-2.5μm；

4）操作簡(jiǎn)便；

5）不適宜加工對(duì)窄狹槽、孔；

6）不宜消除表面不平、劃痕等缺陷。

（3）使用范圍

適于大面積厚度減薄加工；適于在薄壁件上加工復(fù)雜型孔。

審核編輯 ：李倩