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，加工時無明顯的機械作用力，可加工脆性材料、精密細微零件、薄壁和弱剛性零件等。該方法利用電能、化學能、聲能、熱能去除被加工材料，瞬時能量密度很高，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；離子束加工可對零件表面進行超精密、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產生的電蝕作用蝕除導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，簡稱EDM。

電火花加工適用于精密小型腔、窄縫、溝槽、拐角等復雜部件的加工。當刀具難于夠到復雜表面時，在需要深度切削的地方，在長徑比特別高的地方，電火花加工工藝優于銑削加工。對于高技術零件的加工，銑削電極再放電可提高成功率，相比高昂貴的刀具費用相比，放電加工更合適。

另外，在規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展的今天，電火花加工發展空間受到了一定的擠壓。在此同時，高速銑也給電火花加工帶來了更大的技術進步。如：采用高速銑來制造電極，由于狹小區域加工的實現和高質量的表面結果，讓電極的設計數量大大降低。另外用高速銑來制造電極也可以使生產效率提高到一個新的層次，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）基本設備：電火花加工機床。

3）主要特點

能加工普通切削加工方法難以切削的材料和復雜形狀工件；加工時無切削力；不產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，便于實現自動化；加工后表面產生變質層，在某些應用中須進一步去除；工作液的凈化和加工中產生的煙霧污染處理比較麻煩。

電火花加工具有如下特點

可以加工任何高強度、高硬度、高韌性、高脆性以及高純度的導電材料；加工時無明顯機械力，適用于低剛度工件和微細結構的加工：脈沖參數可依據需要調節，可在同一臺機床上進行粗加工、半精加工和精加工；電火花加工后的表面呈現的凹坑，有利于貯油和降低噪聲；生產效率低于切削加工；放電過程有部分能量消耗在工具電極上，導致電極損耗，影響成形精度。

（4）使用范圍

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

電火花加工必須具備三個條件

1. 必須采用脈沖電源

2. 必須采用自動進給調節裝置，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度（10～107Ω ·m）的液體介質中進行。

不是所有的模具鋼材都可以進行鏡面電火花加工

有些模具鋼材的電火花加工能容易達到鏡面效果，而有些模具鋼材無論如何也達不到鏡面效果。同時，模具鋼材的硬度高些，電火花加工鏡面的效果更好。請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

利用連續移動的細金屬絲（稱為電極絲）作電極，對工件進行脈沖火花放電蝕除金屬、切割成型。英文為Wire cut Electrical Discharge Machining，簡稱WEDM，又稱線切割。

（2）基本設備：電火花線切割加工機床。

（3）主要特點

電火花線切割加工，除具有電火花加工的基本特點外，還有一些其他特點：

不需要制造形狀復雜的工具電極，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；

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

（4）使用范圍

主要用于加工：各種形狀復雜和精密細小的工件，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；各種微細孔槽、窄縫、任意曲線等。具有加工余量小、加工精度高、生產周期短、制造成本低等突出優點，已在生產中獲得廣泛的應用，目前國內外的電火花線切割機床已占電加工機床總數的60％以上。

電火花線切割加工是實現工件尺寸加工的一種技術。在一定設備條件下，合理的制定加工工藝路線是保證工件加工質量的重要環節。

電火花線切割加工模具或零件的過程，一般可分以下幾個步驟。

對圖樣進行分析和審核

分析圖樣對保證工件加工質量和工件的綜合技術指標是有決定意義的第一步。以沖裁模為例，在消化圖樣時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.非導電材料；

4.厚度超過絲架跨距的零件；

5.加工長度超過x,y拖板的有效行程長度，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考慮。

編程注意事項

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，是關系到模具的壽命及沖制件毛刺大小的關鍵因素之一。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際經驗數據，比國際上流行的大間隙沖模要小一些。因為線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、遠遠相交處，特別是小角度的拐角上都應加過渡圓。過渡圓的大小 可根據沖裁材料厚度、模具形狀和要求壽命及沖制件的技術條件考慮，隨著沖制件的曾厚，過渡圓亦可相應增大。一般可在0.1—0.5㎜范圍內選用。

對于沖件材料較薄、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過渡圓。因為電極絲加工軌跡會在內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.計算和編寫加工程序

編程時，要根據配料的情況，選擇一個合理的裝夾位置，同時確定一個合理的起割點和切割路線。

起割點應取在圖形的拐角處，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紙帶

根據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行校對，用校對好的紙帶把程序輸入控制器后才能試切樣板，對簡單有把握的工件可以直接加工。對尺寸精度要求高、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。如發現不符合要求，應及時分析，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廢的一個重要環節。

根據實際情況，也可以直接由鍵盤輸入，或從編程機直接把程序傳輸到控制器中。

3.電解加工（Electro Chemical Machining）

（1）基本原理

基于電解過程中的陽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

電解加工對于難加工材料、形狀復雜或薄壁零件的加工具有顯著優勢。電解加工已獲得廣泛應用，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）優點

加工范圍廣。電解加工幾乎可以加工所有的導電材料，并且不受材料的強度、硬度、韌性等機械、物理性能的限制，加工后材料的金相組織基本上不發生變化。它常用于加工硬質合金、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，是利用光的能量經過透鏡聚焦后在焦點上達到很高的能量密度，在極小時間內使材料熔化或氣化而被蝕除下來，實現加工。

（2）主要特點

激光加工技術具有材料浪費少、在規模化生產中成本效應明顯、對加工對象具有很強的適應性等優勢特點。在歐洲，對高檔汽車車殼與底座、飛機機翼以及航天器機身等特種材料的焊接，基本采用的是激光技術。

（3）使用范圍

激光加工作為激光系統最常用的應用，主要技術包括：激光焊接、激光切割、表面改性、激光打標、激光鉆孔、微加工及光化學沉積、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聚電子束的熱效應或電離效應對材料進行的加工。

（2）主要特點

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

（3）使用范圍

電子束加工的材料范圍廣，加工面積可以極小；加工精度可以達到納米級，實現分子或原子加工；生產率高；加工所產生的污染小，但加工設備成本高；可以加工微孔、窄縫等，還可用來進行焊接和細微的光刻。真空電子束焊接橋殼技術是電子束加工在汽車制造業中的主要應用。

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下，將離子源產生的離子流，經加速、聚焦達到工件表面上而實現加工。

（2）主要特點

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，實現納米級乃至分子、原子級的超精密加工。離子束加工時，所產生的污染小，加工應力變形極小，對被加工材料的適應性強，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壓馬達上的溝槽，分辨率高，精度、重復一致性好。離子束蝕刻應用的另一個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構件。離子束蝕刻還應用于減薄材料，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、半導體材料、高熔點材料亦均可鍍覆。

離子束鍍膜技術可用于鍍制潤滑膜、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金屬或非金屬進行切割、焊接和噴涂等的特種加工方法。

（2）主要特點

1）微束等離子弧焊可以焊接箔材和薄板；

2）具有小孔效應，能較好實現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，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，生產率高，應力變形小；

4）設備比較復雜，氣體耗量大，只宜于室內焊接。

（3）使用范圍

廣泛用于工業生產，特別是航空航天等軍工和尖端工業技術所用的銅及銅合金、鈦及鈦合金、合金鋼、不銹鋼、鉬等金屬的焊接，如鈦合金的導彈殼體、飛機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的工具，并通過它與工件之間游離于液體中的磨料對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

可以加工任何材料，特別適用于各種硬、脆的非導電材料的加工，對工件的加工精度高，表面質量好，但生產率低。

（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.化學加工

（1）基本原理

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

（2）主要特點

1）能加工任意能切削金屬材料，不受硬度、強度等性能的限制；

2）適合大面積加工，并可同時加工多件；

3）不產生應力、裂紋、毛刺，表面粗糙度達Ra1.25-2.5μm；

4）操作簡便；

5）不適宜加工對窄狹槽、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雜型孔。

審核編輯 ：李倩