1.3特种加工对被加工材料、结构和加工工艺的影响

1.3　特种加工对被加工材料、结构和加工工艺的影响

虽然目前特种加工的应用还没有传统机械加工那样广泛，但随着高新技术的不断发展，它的应用也越来越普及，并引起了机械制造领域内的许多变化。例如，对材料的可加工性的影响，对工艺路线安排的影响，对新产品试制过程的影响，对产品零件结构设计和零件结构工艺性好坏的标准影响，等等，这些都会对产品设计、材料选用、新产品开发及加工工艺过程等产生许多变革。具体主要有以下5个方面:

(1)提高了难加工材料的可加工性

一般情况下认为淬火钢、不锈钢、钛合金、硬质合金、金刚石、石英、玻璃及陶瓷等是难加工的材料。但现已广泛使用的金刚石、聚晶金刚石、聚晶立方氮化硼等制造的刀具、工具、拉丝模和航空航天工业大量使用的钛合金、高温合金等，都可采用电火花、电解、激光等多种方法来加工。工件材料的可加工性不再与其硬度、强度、韧性、脆性等有直接的关系。对于电火花、线切割等加工技术而言，淬火钢比未淬火钢更容易加工，这不但扩大了材料的使用和加工范围，也对今后推动新材料的研发和应用具有重要意义。

(2)零件的典型工艺路线被改变

在传统的加工过程中，淬火热处理工序后工件硬度高只能安排磨削加工，而其他的切削加工、成型加工等都必须安排在淬火之前，这是作为机械工艺人员应遵循的工艺准则。但特种加工技术改变了这种一成不变的工艺安排程序。由于特种加工不受工件材料硬度的影响，可淬火后再进行成型加工，避免加工后再淬火热处理引起的工件加工面的变形。电火花成型加工、电火花线切割加工、电解加工等一般都必须先进行淬火处理后再加工，这就是特种加工和传统加工的工艺安排的不同。特种加工的出现还对以往工序的“分散”和“集中”产生影响。以加工齿轮、连杆等型腔锻模为例，由于特种加工过程中没有显著的机械作用力，机床、夹具、工具的强度、刚度不是主要矛盾，即使是较大的、复杂的加工表面，往往使用一个复杂工具、简单的运动轨迹，经过一次安装、一道工序加工出来，工序比较集中。

(3)缩短新产品试制周期

试制新产品时，采用特种加工技术特别是快速成型技术可直接加工出各种标准和非标准直齿轮，微型电动机定子、转子硅钢片，各种变压器铁芯，各种特殊、复杂的二次曲面体零件，没有必要再去设计和制造相应的刀具、夹具、量具及辅具等二次工具，这样会大大缩短新产品的试制周期，对新产品的快速开发和应用有很大的促进作用。

(4)对产品零件的结构设计带来变化

为了减少应力集中，花键孔、轴以及枪炮膛线的齿根部分最好做成小圆角，但拉削加工时刀齿做成圆角对排屑不利，容易磨损，刀齿只能设计与制造成清棱清角的齿根。而采用电解加工技术时，由于存在尖角变圆的现象，非采用小圆角的齿根不可。各种复杂冲模，如山形硅钢片冲模，整体模具制造加工困难，经常采用镶拼式结构的镶拼模，现在采用电火花、线切割加工技术后，可制成整体式结构，大大提高了模具的强度和刚度。喷气发动机涡轮也由于电解加工技术的出现，可采用整体式结构，这对发动机的寿命和使用性能都有很大的提高。

(5)对传统的结构工艺性的衡量标准产生重要影响

根据传统结构工艺性的标准，一般认为方孔、异形孔、小深孔、弯孔、窄缝等加工困难，是工艺性差的典型。在机械结构设计中，非常“忌讳”这样一些“结构工艺性”差的结构，有的甚至是机械结构的“禁区”。对于电火花穿孔加工、电火花线切割等特种加工来说，加工异形孔和加工圆孔的难易程度是一样的，因此，“结构工艺性”的好坏会因特种加工而发生改变。一些其他的难加工的结构，如喷丝头异形小孔或窄缝、涡轮叶片上大量的小冷却深孔，静压轴承和静压导轨的内油囊型腔、炮管中的膛线、精密栅网等，采用特种加工技术以后都变难为易了。过去淬火处理以前忘了钻定位销孔、铣槽等工艺，淬火处理后这种工件只能报废，现在则可用电火花打孔、切槽等进行补救。相反，现在有时为了避免淬火处理产生开裂、变形等缺陷，故意将钻孔、开槽等工艺安排在淬火处理之后，使工艺路线安排更为灵活。总之，有了特种加工，原来“结构工艺性”好或坏的衡量标准发生了变化，作为一个现代机械工程技术人员熟悉和了解各种特种加工的工艺方法是很有必要的。