特种加工亦称“非传统加工”或“现代加工方法”，泛指用电能、热能、光能、电化学能、化学能、声能及特殊机械能等能量达到去除或增加材料的加工方法，从而实现材料被去除、变形 、改变性能或被镀覆等。
功能特点
电火花线切割加工
1、与加工对象的机械性能无关，有些加工方法，如激光加工、电火花加工、等离子弧加工、电化学加工等，是利用热能、化学能、电化学能等，这些加工方法与工件的硬度强度等机械性能无关，故可加工各种硬、软、脆、热敏、耐腐蚀、高熔点、高强度、特殊性能的金属和非金属材料。
2、非接触加工，不一定需要工具，有的虽使用工具，但与工件不接触，因此，工件不承受大的作用力，工具硬度可低于工件硬度，故使刚性极低元件及弹性元件得以加工。
3、微细加工，工件表面质量高，有些特种加工，如超声、电化学、水喷射、磨料流等，加工余量都是微细进行，故不仅可加工尺寸微小的孔或狭缝，还能获得高精度、极低粗糙度的加工表面。
4、不存在加工中的机械应变或大面积的热应变，可获得较低的表面粗糙度，其热应力、残余应力、冷作硬化等均比较小，尺寸稳定性好。
5、两种或两种以上的不同类型的能量可相互组合形成新的复合加工，其综合加工效果明显，且便于推广使用。
6、特种加工对简化加工工艺、变革新产品的设计及零件结构工艺性等产生积极的影响。
运用领域
特种加工技术在国际上被称为21世纪的技术，对新型武器装备的研制和生产，起到举足轻重的作用。随着新型武器装备的发展，国内外对特种加工技术的需求日益迫切。不论飞机、导弹，还是其它作战平台都要求降低结构重量，提高飞行速度，增大航程，降低燃油消耗，达到战技性能高、结构寿命长、经济可承受性好。为此，上述武器系统和作战平台都要求采用整体结构、轻量化结构、先进冷却结构等新型结构，以及钛合金、复合材料、粉末材料、金属间化合物等新材料。
为此，需要采用特种加工技术，以解决武器装备制造中用常规加工方法无法实现的加工难题，所以特种加工技术的主要应用领域是：
难加工材料，如钛合金、耐热不锈钢、高强钢、复合材料、工程陶瓷、金刚石、红宝石、硬化玻璃等高硬度、高韧性、高强度、高熔点材料。
难加工零件，如复杂零件三维型腔、型孔、群孔和窄缝等的加工。
低刚度零件，如薄壁零件、弹性元件等零件的加工。
以高能量密度束流实现焊接、切割、制孔、喷涂、表面改性、刻蚀和精细加工。
微细加工的特种加工方法包括激光加工、电化学加工、离子束加工和微电子加工等。
一、激光加工
激光加工是一种高精度加工技术，其利用激光束对工件进行切割、钻孔、打标等。该技术具有处理精度高、灵活性好、加工速度快等优点，被广泛应用于微细加工领域。例如，在微电子、光电子、医疗、航空等行业中，激光加工技术都有着广泛的应用。激光雕刻加工是激光系统最常用的应用。根据激光束与材料相互作用的机理，大体可将激光加工分为激光热加工和光化学反应加工两类。激光热加工是指利用激光束投射到材料表面产生的热效应来完成加工过程，包括激光焊接、激光雕刻切割、表面改性、激光镭射打标、激光钻孔和微加工等；光化学反应加工是指激光束照射到物体，借助高密度激光高能光子引发或控制光化学反应的加工过程。包括光化学沉积、立体光刻、激光雕刻刻蚀等。
优势
激光加工属于无接触加工，并且高能量激光束的能量及其移动速度均可调，因此可以实现多种加工的目的。它可以对多种金属、非金属加工，特别是可以加工高硬度、高脆性及高熔点的材料。激光加工柔性大主要用于切割、表面处理、焊接、打标和打孔等。激光表面处理包括激光相变硬化、激光熔敷、激光表面合金化和激光表面熔凝等。
激光加工技术主要有以下独特的优点：
①使用激光加工，生产效率高，质量可靠，经济效益。
②可以通过透明介质对密闭容器内的工件进行各种加工；在恶劣环境或其他人难以接近的地方，可用机器人进行激光加工。
③激光加工过程中无“刀具”磨损，无“切削力”作用于工件。
④可以对多种金属、非金属加工，特别是可以加工高硬度、高脆性及高熔点的材料。
⑤激光束易于导向、聚焦实现作各方向变换，极易与数控系统配合、对复杂工件进行加工，因此它是一种极为灵活的加工方法。
⑥无接触加工，对工件无直接冲击，因此无机械变形，并且高能量激光束的能量及其移动速度均可调，因此可以实现多种加工的目的。
⑦激光加工过程中，激光束能量密度高，加工速度快，并且是局部加工，对非激光照射部位没有或影响极小，因此，其热影响区小，工件热变形小，后续加工量小。
⑧激光束的发散角可<1毫弧，光斑直径可小到微米量级,作用时间可以短到纳秒和皮秒，同时，大功率激光器的连续输出功率又可达千瓦至10kW量级，因而激光既适于精密微细加工，又适于大型材料加工。激光束容易控制，易于与精密机械、精密测量技术和电子计算机相结合，实现加工的高度自动化和达到很高的加工精度。
激光加工技术已在众多领域得到广泛应用，随着激光加工技术、设备、工艺研究的不断深进，将具有更广阔的应用远景。由于加工过程中输入工件的热量小，所以热影响区和热变形小；加工效率高，易于实现自动化。
激光切割
激光切割技术广泛应用于金属和非金属材料的加工中，可大大减少加工时间，降低加工成本，提高工件质量。激光切割是应用激光聚焦后产生的高功率密度能量来实现的。与传统的板材加工方法相比，激光切割其具有高的切割质量、高的切割速度、高的柔性（可随意切割任意形状）、广泛的材料适应性等优点。
（1）激光熔化切割
在激光熔化切割中，工件被局部熔化后借助气流把熔化的材料喷射出去。因为材料的转移只发生在其液态情况下，所以该过程被称作激光熔化切割。
激光光束配上高纯惰性切割气体促使熔化的材料离开割缝，而气体本身不参与切割。
——激光熔化切割可以得到比气化切割更高的切割速度。气化所需的能量通常高于把材料熔化所需的能量。在激光熔化切割中，激光光束只被部分吸收。
——最大切割速度随着激光功率的增加而增加，随着板材厚度的增加和材料熔化温度的增加而几乎反比例地减小。在激光功率一定的情况下，限制因数就是割缝处的气压和材料的热传导率。
——激光熔化切割对于铁制材料和钛金属可以得到无氧化切口。
——产生熔化但不到气化的激光功率密度，对于钢材料来说，在104 W/cm2～105 W/cm2之间。
（2） 激光火焰切割
激光火焰切割与激光熔化切割的不同之处在于使用氧气作为切割气体。借助于氧气和加热后的金属之间的相互作用，产生化学反应使材料进一步加热。对于相同厚度的结构钢，采用该方法可得到的切割速率比熔化切割要高。
另一方面，该方法和熔化切割相比可能切口质量更差。实际上它会生成更宽的割缝、明显的粗糙度、增加的热影响区和更差的边缘质量。
——激光火焰切割在加工精密模型和尖角时是不好的（有烧掉尖角的危险）。可以使用脉冲模式的激光来限制热影响。
——所用的激光功率决定切割速度。在激光功率一定的情况下，限制因数就是氧气的供应和材料的热传导率。
（3）激光气化切割
在激光气化切割过程中，材料在割缝处发生气化，此情况下需要非常高的激光功率。
为了防止材料蒸气冷凝到割缝壁上，材料的厚度一定不要大大超过激光光束的直径。该加工因而只适合于应用在必须避免有熔化材料排除的情况下。该加工实际上只用于铁基合金很小的使用领域。
该加工不能用于，象木材和某些陶瓷等，那些没有熔化状态因而不太可能让材料蒸气再凝结的材料。另外，这些材料通常要达到更厚的切口。
——在激光气化切割中，最优光束聚焦取决于材料厚度和光束质量。
——激光功率和气化热对最优焦点位置只有一定的影响。
——所需的激光功率密度要大于108W/cm2，并且取决于材料、切割深度和光束焦点位置。
——在板材厚度一定的情况下，假设有足够的激光功率，最大切割速度受到气体射流速度的限制。
激光焊接
激光焊接是激光材料加工技术应用的重要方面之一，焊接过程属热传导型，即激光辐射加热工件表面，表面热量通过热传导向内部扩散，通过控制激光脉冲的宽度、能量、峰功率和重复频率等参数，使工件熔化，形成特定的熔池。由于其独特的优点，已成功地应用于微、小型零件焊接中。与其它焊接技术比较，激光焊接的主要优点是：激光焊接速度快、深度大、变形小。能在室温或特殊的条件下进行焊接，焊接设备装置简单。
激光钻孔
随着电子产品朝着便携式、小型化的方向发展，对电路板小型化提出了越来越高的需求，提高电路板小型化水平的关键就是越来越窄的线宽和不同层面线路之间越来越小的微型过孔和盲孔。传统的机械钻孔最小的尺寸仅为100μm ，这显然已不能满足要求，代而取之的是一种新型的激光微型过孔加工方式。用CO2激光器加工在工业上可获得过孔直径达到在30-40μm的小孔或用UV 激光加工10μm左右的小孔。在世界范围内激光在电路板微孔制作和电路板直接成型方面的研究成为激光加工应用的热点，利用激光制作微孔及电路板直接成型与其它加工方法相比其优越性更为突出，具有极大的商业价值。
激光打孔
采用脉冲激光器可进行打孔,脉冲宽度为0.1～1毫秒，特别适于打微孔和异形孔,孔径约为0.005～1毫米。激光打孔已广泛用于钟表和仪表的宝石轴承、金刚石拉丝模、化纤喷丝头等工件的加工。在造船、汽车制造等工业中,常使用百瓦至万瓦级的连续CO2激光器对大工件进行切割,既能保证精确的空间曲线形状，又有较高的加工效率。对小工件的切割常用中、小功率固体激光器或CO2激光器。在微电子学中，常用激光切划硅片或切窄缝，速度快、热影响区小。用激光可对流水线上的工件刻字或打标记，并不影响流水线的速度，刻划出的字符可永久保持。
激光微调
采用中、小功率激光器除去电子元器件上的部分材料，以达到改变电参数（如电阻值、电容量和谐振频率等）的目的。激光微调精度高、速度快，适于大规模生产。利用类似原理可以修复有缺陷的集成电路的掩模，修补集成电路存储器以提高成品率，还可以对陀螺进行精确的动平衡调节。
激光热处理
用激光照射材料，选择适当的波长和控制照射时间、功率密度，可使材料表面熔化和再结晶，达到淬火或退火的目的。激光热处理的优点是可以控制热处理的深度，可以选择和控制热处理部位，工件变形小,可处理形状复杂的零件和部件,可对盲孔和深孔的内壁进行处理。例如，气缸活塞经激光热处理后可延长寿命；用激光热处理可恢复离子轰击所引起损伤的硅材料。
激光加工的应用范围还在不断扩大，如用激光制造大规模集成电路，不用抗蚀剂，工序简单,并能进行0.5微米以下图案的高精度蚀刻加工，从而大大增加集成度。此外，激光蒸发、激光区域熔化和激光沉积等新工艺也在发展中。
激光热加工是指利用激光束投射到材料表面产生的热效应来完成加工过程。
激光加工是激光系统最常用的应用。根据激光束与材料相互作用的机理，大体可将激光加工分为激光热加工和光化学反应加工两类。激光热加工是指利用激光束投射到材料表面产生的热效应来完成加工过程，包括激光焊接、激光切割、表面改性、激光打标、激光钻孔和微加工等；光化学反应加工是指激光束照射到物体，借助高密度高能光子引发或控制光化学反应的加工过程。包括光化学沉积、立体光刻、激光刻蚀等。
由于激光具有高亮度、高方向性、高单色性和高相干性四大特性，因此就给激光加工带来一些其它加工方法所不具备的特性。由于它是无接触加工，对工件无直接冲击，因此无机械变形；激光加工过程中无'刀具'磨损，无'切削力'作用于工件；激光加工过程中，激光束能量密度高，加工速度快，并且是局部加工，对非激光照射部位没有或影响极小。因此，其热影响的区小工件热变形小后续加工最小；由于激光束易于导向、聚焦、实现方向变换，极易与数控系统配合、对复杂工件进行加工因此它是一种极为灵活的加工方法；生产效率高，加工质量稳定可靠，经济效益和社会效益好。
激光加工作为先进制造技术已广泛应用于汽车、电子、电器、航空、冶金、机械制造等国民经济重要部门，对提高产品质量、劳动生产率、自动化、无污染、减少材料消耗等起到愈来愈重要的作用。
激光加工优点
①激光功率密度大，工件吸收激光后温度迅速升高而熔化或汽化，即使熔点高、硬度大和质脆的材料(如陶瓷、金刚石等)也可用激光加工；
②激光头与工件不接触，不存在加工工具磨损问题；
③工件不受应力，不易污染；
④可以对运动的工件或密封在玻璃壳内的材料加工；
⑤激光束的发散角可小于1毫弧，光斑直径可小到微米量级,作用时间可以短到纳秒和皮秒,同时,大功率激光器的连续输出功率又可达千瓦至十千瓦量级，因而激光既适于精密微细加工,又适于大型材料加工；
⑥激光束容易控制,易于与精密机械、精密测量技术和电子计算机相结合，实现加工的高度自动化和达到很高的加工精度；⑦在恶劣环境或其他人难以接近的地方，可用机器人进行激光加工。
激光加工在服装行业具体应用：
因为激光加工工艺具有自动化程度高、加工精确高、速度快、效率高、操作简单方便等特点，适应了国际服装生产技术潮流所以激光加工技术以及设备正在以惊人的速度在服装行业内得到推广和普及。
一、激光切割应用：
激光切割过程中，不会使布料变形或起皱，激光切割尺寸精度高，激光切割形状可随着图稿进行任意更改，增加了设计的实用性和创造性。另外，激光切割技术是用“激光刀”代替金属刀，激光切割任何面料，能瞬间将切口熔化并凝固，缝隙小、精确度高达到自动“锁边”的功能。传统工艺用刀模切割或热加工，切口易脱丝、发黄、发硬。
二、激光雕刻应用：
激光雕刻是利用软件技术，按设计图稿输入数据进行自动雕刻。激光雕刻是激光加工技术在服装行业中运用最成熟、最广泛的技 术，能雕刻任何复杂图形标志，还可以进行射穿的镂空雕刻和表面雕刻，从而雕刻出深浅不一、质感不同、具有层次感和过渡颜色效果的各种图案。
三、激光打标应用：
激光打标具有打标精度高、速度快、标记清晰等特点。激光打标兼容了激光切割、雕刻技术的各种优点，可以在各种材料上进行精密加工，还可以加工尺寸小且复杂的图案，激光标记具有永不磨损的防伪性能。
激光加工技术在电子工业中的应用
激光加工技术属于非接触性加工方式，所以不产生机械挤压或机械应力，特别符合电子行业的加工要求。另外，还由于激光加工技术的高效率、无污染、高精度、热影响区小，因此在电子工业中得到广泛应用。
1.激光划片
激光划技术是生产集成电路的关键技术，其划线细、精度高(线宽为15-25μm，槽深5-200μm)、加工速度快(可达200mm/s)，成品率达 99.5%以上。集成电路生产过程中，在一块基片上要制备上千个电路，在封装前要把它们分割成单个管芯。传统的方法是用金刚石砂轮切割，硅片表面因受机械力而产生辐射状裂纹。用激光划线技术进行划片，把激光束聚焦在硅片表面，产生高温使材料汽化而形成沟槽。通过调节脉冲重叠量可精确控制刻槽深度，使硅片很容易沿沟槽整齐断开，也可进行多次割划而直接切开。由于激光被聚焦成极小的光斑，热影响区极小，切划50μm深的沟槽时，在沟槽边25μm的地方温升不会影响有源器件的性能。激光划片是非接触加工，硅片不会受机械力而产生裂纹。因此可以达到提高硅片利用率、成品率高和切割质量好的目的。还可用于单晶硅、多晶硅、非晶硅太阳能电池的划片以及硅、锗、砷化稼和其他半导体衬底材料的划片与切割。
2.激光微调
激光微调技术可对指定电阻进行自动精密微调，精度可达0.01%一0.002%，比传统方法的精度和效率高，成本低。集成电路、传感器中的电阻是一层电阻薄膜，制造误差达上15一20%，只有对之进行修正，才能提高那些高精度器件的成品率。激光可聚焦成很小的光斑，能量集中，加工时对邻近的元件热影响极小，不产生污染，又易于用计算机控制，因此可以满足快速微调电阻使之达到精确的预定值的目的。加工时将激光束聚焦在电阻薄膜上，将物质汽化。微调时首先对电阻进行测量，把数据传送给计算机，计算机根据预先设计好的修调方法指令光束定位器使激光按一定路径切割电阻，直至阻值达到设定值，同样可以用激光技术进行片状电容的电容量修正及混合集成电路的微调。优越的定位精度，使激光微调系统在小型化精密线形组合信号器件方面提高了产量和电路功能。
3.激光打标
激光打标是利用高能量密度的激光对工件进行局部照射，使表层材料汽化或发生颜色变化的化学反应，从而留下永久性标记的一种打标方法。激光打标有雕刻和掩模成像两种方式:掩模式打标用激光把模版图案成像到工件表面而烧蚀出标记。雕刻式打标是一种高速全功能打标系统。激光束经二维光学扫描振镜反射后经平场光学镜头聚焦到工件表面，在计算机控制下按设定的轨迹使材料汽化，可以打出各种文字、符号和图案等，字符大小可以从毫米到微米量级，激光标记是永久性的，不易磨损，这对产品的防伪有特殊的意义。已大量用在给电子元器件、集成电路打商标型号、给印刷电路板打编号等。近年来紫外波段激光技术发展很快，由于材料在紫外波激光作用下发生电子能带跃迁，打破或削弱分子间的结合键，从而实现剥蚀加工，加工边缘十分齐整，因此在激光标记技术中异军突起，尤其受到微电子行业的重视。
二、电化学加工
电化学加工是一种以电化学反应为驱动力的加工方法，其应用于微细加工领域。该技术具有高精度、高效率等优点，可以在不受热影响和机械损伤的情况下对工件进行加工。在微细结构制造、微电子器件加工信号传输等领域均有广泛应用。电化学加工(electrochemical machining ) 利用电化学反应（或称电化学腐蚀）对金属材料进行加工的方法。与机械加工相比，电化学加工不受材料硬度、韧性的限制，已广泛用于工业生产中。常用的电化学加工有电解加工、电磨削、电化学抛光、电镀、电刻蚀和电解冶炼等。
电化学加工(Electrochemical Machining，ECM)是特种加工的一个重要分支，目前已成为一种较为成熟的特种加工工艺，被广泛应用于众多领域。
电化学加工使用硅整流的稳压电源，并以全波整流取代了过去的半波整流，保持5%以内的纹波，不仅提高了加工速度，而且还遏制了间隙内的电弧和防止污物沉积于阴极。在调压方面，使用了饱和感抗器调压和晶闸管调压两种方式。前者更适应目前电化学加工的水平。电源规格分为3档：小型电源，电流为50～500安，用于加工小孔、去除毛刺、抛光和用于中小型的阴极进行电解车削；中型电源，电流为1000～5000安，用于加工中等面积（50～150厘米2）的型孔和型腔；大型电源，电流为10000～40000安，用于加工大型零件，加工面积可达200～1000厘米2或更大一些。通常使用的电压范围为12～20伏。对硬质合金、钨、铜、铜锌合金等材料进行电解加工时，要求使用特殊电源。因为若用普通的直流电源进行加工，则这些材料点格中的某些原子不易离子化，而点格中的另一些原子却受到大量腐蚀。例如，碳化钨点格中的碳原子，在正电位条件下不能加工掉，而必须有负电位（即电源电流有负半波）；加工铜锌合金用的电源，不但要有负半波，而且对电流的波形，正半波与负半波的间隔和排列方式都有一定的要求。使用特殊电源也可解决间隙内某些相对惰性离子的积聚以及由此改变间隙电阻和电场分布的问题，从而能有效地提高加工精度。
由于电化学加工时，间隙内难免会产生短路，通常电源系统都具有良好的短路保护功能，以使阴极和工件在产生火花和短路时不发生损伤。
中国在20世纪50年代就开始应用电解加工方法对炮膛进行加工，现已广泛应用于航空发动机的叶片，筒形零件、花键孔、内齿轮、模具、阀片等异形零件的加工。近年来出现的重复加工精度较高的一些电解液以及混气电解加工工艺，大大提高了电解加工的成型精度，简化了工具阴极的设计，促进了电解加工工艺的进一步发展。
电解加工
利用阳极溶解的电化学反应对金属材料进行成型加工的方法。
当工具阴极不断向工件推进时，由于两表面之间间隙不等，间隙最小的地方，电流密度最大，工件阳极在此处溶解得最快。因此，金属材料按工具阴极型面的形状不断溶解，同时电解产物被电解液冲走，直至工件表面形成与阴极型面近似相反的形状为止，此时即加工出所需的零件表面。
电解加工采用低压直流电源（6～24伏），大工作电流。为了能保持连续而平稳地向电解区供给足够流量和适宜温度的电解液，加工过程一般在密封装置中进行。
导电磨削
又称电解磨削。是电解作用和机械磨削相结合的加工过程。导电磨削时，工件接在直流电源的阳极上，导电的砂轮接在阴极上，两者保持一定的接触压力，并将电解液引入加工区。当接通电源后，工件的金属表面发生阳极溶解并形成很薄的氧化膜，其硬度比工件低得多，容易被高速旋转的砂轮磨粒刮除，随即又形成新的氧化膜，又被砂轮磨去。如此进行，直至达到加工要求为止。
电化学抛光
又称电解抛光。直接应用阳极溶解的电化学反应对机械加工后的零件进行再加工，以提高工件表面的光洁度。电解抛光比机械抛光效率高，精度高，且不受材料的硬度和韧性的影响，有逐渐取代机械抛光的趋势。电解抛光的基本原理与电解加工相同，但电解抛光的阴极是固定的，极间距离大（1.5～200毫米），去除金属量少。电解抛光时，要控制适当的电流密度。电流密度过小时金属表面会产生腐蚀现象，且生产效率低；当电流密度过大时，会发生氢氧根离子或含氧的阴离子的放电现象，且有气态氧析出，从而降低了电流效率。
电镀
用电解的方法将金属沉积于导体（如金属）或非导体（如塑料、陶瓷、玻璃钢等）表面，从而提高其耐磨性，增加其导电性，并使其具有防腐蚀和装饰功能。对于非导体制品的表面，需经过适当地处理（用石墨、导电漆、化学镀处理，或经气相涂层处理），使其形成导电层后，才能进行电镀。电镀时，将被镀的制品接在阴极上，要镀的金属接在阳极上。电解液是用含有与阳极金属相同离子的溶液。通电后，阳极逐渐溶解成金属正离子，溶液中有相等数目的金属离子在阴极上获得电子随即在被镀制品的表面上析出，形成金属镀层。例如在铜板上镀镍，以含硫酸镍的水溶液作电镀液。通电后，阳极上的镍逐渐溶解成正离子，而在阴极的铜板表面上不断有镍析出。
电刻蚀
又称电解刻蚀。应用电化学阳极溶解的原理在金属表面蚀刻出所需的图形或文字。其基本加工原理与电解加工相同。由于电刻蚀所去除的金属量较少，因而无需用高速流动的电解液来冲走由工件上溶解出的产物。加工时，阴极固定不动。电刻蚀有以下4种加工方法。
①按要刻的图形或文字，用金属材料加工出凸模作为阴极，被加工的金属工件作为阳极，两者一起放入电解液中。接通电源后，被加工件的表面就会溶解出与凸模上相同的图形或文字。
②将导电纸（或金属箔）裁剪或用刀刻出所需加工的图形或文字，然后粘贴在绝缘板材上，并设法将图形中各个不相连的线条用导线在绝缘板背面相连，作为阴极。适于图形简单，精度要求不高的工件。
③对于图形复杂的工件，可采用制印刷电路板的技术，即在双面敷铜板的一面形成所需加工的正的图形，并设法将图形中各孤立线条与敷铜板的另一面相连，作为阴极。不适于加工精细且不相连的图形。
④在待加工的金属表面涂一层感光胶，再将要刻的图形或文字制成负的照相底片覆在感光胶上，采用光刻技术将要刻除的部分暴露出来。这时阳极仍是待加工的工件，而阴极可用金属平板制成。
电解冶炼
利用电解原理，对有色和稀有金属进行提炼和精炼。分为水溶液电解冶炼和焙盐电解冶炼两种。
水溶液电解冶炼在冶金工业中广泛用于提取和精炼铜、锌、铅、 镍等金属。例如铜的电解提纯：将粗铜（含铜99%）预先制成厚板作为阳极，纯铜制成薄片作阴极，以硫酸和硫酸铜的混和液作为电解液。通电后，铜从阳极溶解成铜离子向阴极移动，到达阴极后获得电子而在阴极析出纯铜（亦称电解铜）。粗铜中杂质如比铜活泼的铁和锌等会随铜一起溶解为离子。由于这些离子与铜离子相比不易析出，所以电解时只要适当调节电位差即可避免这些离子在阳极上析出。比铜不活泼的杂质如金和银等沉积在电解槽的底部。
应用
(1)模具型腔加工：电解加工适应难加工材料(高镍合金钢、粉末合金)、复杂结构的优势。电解加工在模具制造领域中已占据了重要地位。
(2) 叶片型面加工：这类加工效率高，生产周期短;加工质量好;但设备、阴极均较复杂，须采用三头或斜向进给机床、复合双动阴极。国外自动生产线上已采用此方案，国内开始试制。
(3)型孔及小孔加工
4. 枪、炮管膛线加工：传统的枪管膛线制造工艺为挤线法，该法生产效率高，但挤线冲头制造困难，毛坯材料损耗严重，且校正、电镀、回火等辅助工序较多。
5. 整体叶轮加工：通常整体叶轮多为不锈钢、钛合金或高温耐热合金等难切削材料;再加之其为整体结构且叶片型面复杂，使得其制造非常困难。
7. 数控展成电解加工：数控展成电解加工工具阴极形状简单(棒状、球状及条状)，设计制造方便，且适用范围广，大大缩短了生产准备周期，因而可适应多品种、小批量生产趋势，弥补电解加工在小量、单件加工时经济性差的缺点。
8. 微精电解加工：目前微精电解加工还处于研究和试验阶段，其应用还局限于一些特殊的场合，如电子工业中微小零件的电化学蚀刻加工(美国IBM公司)、微米级浅槽加工(荷兰飞利浦公司)、微型轴电解抛光(日本东京大学)已取得了很好的加工效果，精度已可达微米级。
微米级加工
随着科技的发展，面向精密微机电器件的微细加工技术已经成为各国研究的热点。微细加工技术主要有聚焦离子束、电子束、激光微细加工、微细电火花加工以及微细电化学加工等。电化学加工的原理是利用电化学反应去除工件材料，理论上可以达到离子级的加工精度，但由于存在杂散腐蚀、加工稳定性差等缺陷，因此加工精度不够高。将电化学加工应用于微细加工必须提高定域蚀除能力，解决微能脉冲加工电源、工具电极制作以及加工状态的检测控制等问题 [1]。
三、离子束加工
离子束加工是一种利用高速离子束对物质进行加工的技术。该技术具有对工件几乎没有任何机械或热影响、加工精度高等特点。离子束加工在硅片加工、微型机械制造、纳米结构制造等领域中有着广泛的应用。
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电子束加工和离子束加工是近年来得到较大发展的新型特种加工。他们在精密微细加工方面，尤其是在微电子学领域中得到较多的应用。通常来说，电子束加工主要用于打孔、焊接等热加工和电子束光刻化学加工，而离子束加工则主要用于离子刻蚀、离子镀膜和离子注入等加工。
电子束加工原理
电子束加工（Electron Beam Machining 简称EBM）起源于德国。1948年德国科学家斯特格瓦发明了第一台电子束加工设备。它是一种利用高能量密度的电子束对材料进行工艺处理的方法统。
在真空条件下，利用电子枪中产生的电子经加速、聚焦后能量密度为106～109w/cm2的极细束流高速冲击到工件表面上极小的部位，并在几分之一微秒时间内，其能量大部分转换为热能，使工件被冲击部位的材料达到几千摄氏度，致使材料局部熔化或蒸发，来去除材料。
1、只使材料局部加热就可进行电子束热处理；
2、使材料局部熔化就可以进行电子束焊接；
3、提高电子束能量密度，使材料熔化和汽化，就可进行打孔、切割等加工；
4、利用较低能量密度的电子束轰击高分子材料时产生化学变化的原理，即可进行电子束光刻加工。
电子束主要加工装置
电子束加工装置主要由以下几部分组成：
电子枪
获得电子束的装置，它包括：
1、电子发射阴极—用钨或钽制成，在加热状态下发射电子。
2、控制栅极—既控制电子束的强弱，又有初步的聚焦作用。
3、加速阳极—通常接地，由于阴极为很高的负压，所以能驱使电子加速。
真空系统
保证电子加工时所需要的真空度。一般电子束加工的的真空度维持在1.33×10-2~ 1.33×10-4 Pa。
控制系统和电源
控制系统包括束流聚焦控制、束流位置控制、束流强度控制以及工作台位移控制。
束流聚焦控制：提高电子束的能量密度，它决定加工点的孔径或缝宽。
聚焦方法：一是利用高压静电场是电子流聚焦成细束；另一种方法是利用“电磁透镜”靠磁场聚焦。
束流位置控制：改变电子的方向。
工作台位移控制：加工时控制工作台的位置。
电源：对电压的稳定性要求较高，常用稳压电源。
电子束加工工艺的特点
电子束能够极其微细地聚焦(可达l～0.1 μm)，故可进行微细加工。
加工材料的范围广。能加工各种力学性能的导体、半导体和非导体材料。
加工效率很高。
加工在真空中进行，污染少，加工表面不易被氧化。
电子束加工需要整套的专用设备和真空系统，价格较贵，故在生产中受到一定程度的限制。
离子束加工原理
在真空条件下，将离子源产生的离子束经过加速、聚焦后投射到工件表面。由于离子带正电荷，其质量数比电子大数千倍甚至上万倍，它撞击工件时具有很大撞击动能，通过微观的机械撞击作用从而实现对工件的加工。
离子束与电子束加工原理基本相同。主要是不同是离子带正电荷，其质量比电子大数千倍乃至数万倍，故在电场中加速较慢，但一旦加至较高速度，就比电子束具有更大的撞击动能。
电子束加工是靠电能转化为热能进行加工的。离子束加工是靠电能转化为动能进行加工的。
离子束加工的分类
离子束加工的物理基础是离子束射到材料表面时所发生的撞击效应、溅射效应和注入效应。通常分以下四类：
离子刻蚀
采用能量为0.1～5keV、直径为十分之几纳米的的氩离子轰击工件表面时，此高能离子所传递的能量超过工件表面原子（或分子）间键合力时，材料表面的原子（或分子）被逐个溅射出来，以达到加工目的。这种加工本质上属于一种原子尺度的切削加工，通常又称为离子铣削。
离子刻蚀可用于加工空气轴承的沟槽、打孔、加工极薄材料及超高精度非球面透镜，还可用于刻蚀集成电路等的高精度图形。
离子溅射沉积
采用能量为0.1～5keV的氩离子轰击某种材料制成的靶材，将靶材原子击出并令其沉积到工件表面上并形成一层薄膜。实际上此法为一种镀膜工艺 。
离子镀膜
离子镀膜一方面是把靶材射出的原子向工件表面沉积，另一方面还有高速中性粒子打击工件表面以增强镀层与基材之间的结合力（可达10～20MPa）。
该方法适应性强、膜层均匀致密、韧性好、沉积速度快，目前已获得广泛应用。
离子注入
用5～500keV能量的离子束，直接轰击工件表面，由于离子能量相当大，可使离子钻进被加工工件材料表面层，改变其表面层的化学成分，从而改变工件表面层的机械物理性能。
该方法不受温度及注入何种元素及粒量限制，可根据不同需求注入不同离子（如磷、氮、碳等）。注入表面元素的均匀性好，纯度高，其注入的粒量及深度可控制，但设备费用大、成本高、生产率较低。
离子束加工工艺的特点：
加工精度高
离子束加工是目前最精密、最微细的加工工艺。离子刻蚀可达纳米级精度，离子镀膜可控制在亚微米级精度，离子注入的深度和浓度亦可精确地控制。
环境污染少
离子束加工在真空中进行，特别适宜于对易氧化的金属、合金和半导体材料进行加工。
加工质量高
离子束加工是靠离子轰击材料表面的原子来实现的，加工应力和变形极小，适宜于对各种材料和低刚件零件进行加工。
电子束加工与离子束加工工艺比较
原理比较
电子束加工是在真空条件下，利用聚焦后能量密度极高的电子束，以极高的速度冲击到工件表面极小面积上，在极短的时间（几分之一微秒）内，其能量的大部分转变为热能，使被冲击部分的工件材料达到几千摄氏度以上的高温，从而引起材料的局部熔化和气化，被真空系统抽走。控制电子束能量密度的大小和能量注入时间，就可以达到不同的加工目的。如只使材料局部加热就可进行电子束热处理；使材料局部熔化就可以进行电子束焊接；提高电子束能量密度，使材料熔化和气化，就可以进行打孔、切割等加工；利用较低能量密度的电子束轰击高分子光敏材料时产生化学变化的原理，即可以进行电子束光刻加工。
离子束加工的原理和电子束加工基本类似，也是在真空条件下，将离子源产生的离子束经过加速聚焦，使之撞击到工件表面。不同的是离子带正电荷，其质量比电子大数千、数万倍，如氩离子的质量是电子的7.2万倍，所以一旦离子加速到较高速度时，离子束比电子束具有更大的撞击动能，它是靠微观的机械撞击能量，而不是靠动能转化为热能来加工的。离子束加工的物理基础是离子束射到材料表面时所发生的撞击效应、溅射效应和注入效应。具有一定动能的离子斜射到工件材料表面时，可以将表面的原子撞击出来，这就是离子的撞击效应和溅射效应；如果将工件直接作为离子轰击的靶材，工件表面就会受到离子刻蚀；如果将工件放置在靶材附近，靶材原子就会溅射到工件表面而被溅射沉积吸附，使工件表面镀上一层靶材原子的镀膜；如果离子能量足够大并垂直工件表面撞击时，离子就会钻进工件表面，这就是离子的注入效应。
特点比较
电子束加工的特点：
①由于电子束能够极其细微地聚焦，甚至能聚焦到0.1μm，所以加工面积和切缝可以很小，是一种精密微细的加工方法。
②电子束能量密度很高，使照射部分的温度超过材料的熔化和气化温度，去除材料主要靠瞬间蒸发，是一种非接触式加工。工件不受机械力作用，不产生宏观应力和变形。加工材料范围很广，对脆性、韧性、导体、非导体及半导体材料都可以加工。
③电子束的能量密度高，因而加工生产效率很高，例如，每秒钟可以在2.5mm厚的钢板上钻50个直径为0.4mm的孔。
④可以通过磁场或电子对电子束的强度、位置、聚焦等进行直接控制，所以整个加工过程便于是先自动化。特别是在电子束曝光中，从加工位置找准到加工图形的扫描。都可实现自动化。在电子束打孔和切割时，可以通过电气控制加工异型孔，实现曲面弧形切割等。
⑤由于电子束加工是在真空中进行，因而污染少，加工表面不会氧化，特别适用于加工易氧化的金属及合金材料，一级纯度要求极高的半导体材料。
⑥电子束加工需要一整套专用设备和真空系统，价格较贵，生产应用有一定的局限性。
离子束加工的特点：
①由于离子束可以通过电子光学系统进行聚焦扫描，离子束轰击材料是逐层去除原子，离子束流密度及离子能量可以精确控制，所以离子刻蚀可以达到纳米（0.001μm）级的加工精度。离子镀膜可以控制在亚微米级精度，离子注入的深度和浓度也可极精确地控制。因此，离子束是所有特种加工方法中最精密、最微细的加工方法，是当代纳米加工技术的基础。
②由于离子束加工是在高真空中进行，所以污染少，特别适用于对易氧化的金属、合金材料和高纯度半导体材料的加工。
③离子束加工是靠离子轰击材料表面的原子来实现的。它是一种微观作用，宏观压力很小，所以加工应力、热变形等极小，加工质量高，适合于对各种材料和低刚度零件的加工。
④离子束加工设备费用贵、成本高，加工效率低，因此应用范围受到一定限制。
应用比较
总体而言，电子束加工的加工效率更高，适用范围更广；而离子束加工的加工精度更大，是所有特种加工之中最精密、最细微的一种加工方式。
离子束加工的应用范围正在日益扩大、不断创新。目前用于改变零件尺寸和表面物理力学性能的离子束加工有：用于从工件上作去除加工的离子刻蚀加工；用于给工件表面涂覆的离子镀膜加工；用于表面改性的离子注入加工等。
电子束与离子束的加工装置都有真空系统、控制系统和电源等部分。主要不同的是电子束加工用的是电子枪，离子束加工用的是离子源系统。电子束加工相对于离子束加工，加工效率更高，使用范围也更广;离子束加工的加工精度更高，是所有特种加工方法中最精密、最微细的加工方法。
近年来，随着纳米科技和半导体集成电路产业的飞速发展，具有多功能、高分辨率的电子束加工和聚焦离子束加工技术受到人们空前的重视，它们已成为当前微米纳米加工的重要手段。
四、微电子加工
微电子加工是一种将电子器件制造技术与微细加工技术相结合的新型加工方法。其应用于集成电路制造、微机械制造、微系统制造、生物医药领域等，是实现微细加工的重要手段之一。
精密加工在微电子制造中扮演着至关重要的角色，主要体现在以下几个方面：1. 尺寸控制 ：微电子器件，如集成电路、微传感器、微执行器等，其特征尺寸往往在微米乃至纳米级别。精密加工技术能够实现在如此微小尺度上的精确加工，确保电路图案的准确转移和元件的微型化，这对于提高集成电路的集成度、缩小电子产品的体积至关重要。2. 表面质量 ：微电子器件的性能很大程度上取决于其表面质量和洁净度。精密加工能减少表面缺陷，避免污染物的引入，这对于提高电子产品的可靠性和延长使用寿命极为重要。3. 高集成度与性能 ：随着信息技术的发展，对微电子器件的集成度和性能要求越来越高。精密加工技术，包括光刻、刻蚀、沉积等，是实现更小特征尺寸、更高密度布线和更复杂结构的关键，从而满足高性能、低功耗等要求。4. 新材料与新工艺 ：在微电子技术的持续发展中，不断有新材料（如新型半导体材料、介电材料等）和新工艺（如三维集成技术）被引入。精密加工技术能够支持这些新材料和新工艺的应用，推动技术创新和产业升级。5. 定制化与灵活性 ：精密加工还提供了高度的定制化生产能力，使得制造商能够根据特定应用需求，灵活设计和生产具有特殊性能的微电子组件。6. 成本效益 ：虽然精密加工设备和技术的初期投资可能较高，但长期来看，通过提高生产效率、减少废品率、缩短产品上市时间，实际上降低了单位产品的成本，增强了企业的市场竞争力。综上所述，精密加工技术是微电子制造领域的基石，对于推动信息技术进步、促进电子产品的小型化、高性能化以及满足日益增长的市场需求具有不可替代的作用。
微电子技术的制造流程主要包括晶圆加工、光刻、薄膜沉积、离子注入、化学机械抛光、封装测试等步骤。首先，晶圆加工是将硅片加工成圆形薄片，然后通过光刻技术在硅片上形成芯片的图形。接着，薄膜沉积是将各种材料沉积到硅片上，形成导电层、绝缘层等。离子注入是通过注入离子改变硅片的导电性能。化学机械抛光是为了使表面更加平整。最后，封装测试是将芯片封装到塑料或陶瓷封装体中，并进行功能测试。
微电子技术的制造流程主要包括晶圆加工、光刻、薄膜沉积、离子注入、化学机械抛光、封装测试等步骤。首先，晶圆加工是将硅片加工成圆形薄片，然后通过光刻技术在硅片上形成芯片的图形。接着，薄膜沉积是将各种材料沉积到硅片上，形成导电层、绝缘层等。离子注入是通过注入离子改变硅片的导电性能。化学机械抛光是为了使表面更加平整。最后，封装测试是将芯片封装到塑料或陶瓷封装体中，并进行功能测试。
微电子技术的制造流程主要包括晶圆加工、光刻、薄膜沉积、离子注入、化学机械抛光、封装测试等步骤。首先，晶圆加工是将硅片加工成圆形薄片，然后通过光刻技术在硅片上形成芯片的图形。接着，薄膜沉积是将各种材料沉积到硅片上，形成导电层、绝缘层等。离子注入是通过注入离子改变硅片的导电性能。化学机械抛光是为了使表面更加平整。最后，封装测试是将芯片封装到塑料或陶瓷封装体中，并进行功能测试。
微细加工技术在制造业、电子、医疗和航空领域等方面有着广泛的应用。本文重点介绍了微细加工的特种加工方法，包括激光加工、电化学加工、离子束加工和微电子加工。这些加工方法均有其特殊的应用场景，可以满足不同领域的加工需求。
特种加工方法加工：1电火花加工：a成型加工b线切割工 能量形式：电能，热能 作用原理：熔化，气化
特种加工方法加工：2电化学加工：a电解加工b电解磨削c电铸，电镀 能量形式：a电化学能b电化学机械能c电化学能 作用原理：a阳极溶解b阳极溶解，磨削c阴极沉积
特种加工方法加工：3激光加工：a切割，打孔b表面改性 能量形式：光能，热能 作用原理：a熔化，气化b熔化，相变
特种加工方法加工：4电子束加工：a切割b打孔 能量形式：电能，热能 作用原理：熔化，气化
特种加工方法加工：5离子束加工：a刻蚀b镀膜 能量形式：电能，动能 作用原理：原子撞击
特种加工方法加工：6超声加工：a切割b打孔 能量形式：声能，机械能 作用原理：磨料高频撞击
五、超声加工
超声加工是利用超声频作小振幅振动的工具，并通过它与工件之间游离于液体中的磨料对被加工表面的捶击作用，使工件材料表面逐步破碎的特种加工，英文简称为 USM。超声加工常用于穿孔、切割、焊接、套料和抛光。
技术简介
超声波随着技术的发展越来越为人们所应用，他通过自身的一些特性一步步奠定自己在切削、拉丝模、深小孔加工等的地位。超声加工在几十年里的到了迅猛发展，尤其是在难加工材料领域解决了很多关键的工艺问题，取得了良好的效果。难加工材料促进了超声加工技术的发展，从而进一步促进了新材料的发展，可以预测，超声加工技术的应用将会越来越广泛
技术历史
1927年，美国物理学家伍德和卢米斯最早作了超声加工试验，利用强烈的超声振动对玻璃板进行雕刻和快速钻孔，但当时并未应用在工业上；1951年，美国的科恩制成第一台实用的超声加工机。
二十世纪50年代中期，日本、苏联将超声加工与电加工(如电火花加工和电解加工等)、切削加工结合起来，开辟了复合加工的领域。这种复合加工的方法能改善电加工或金属切削加工的条件，提高加工效率和质量。1964年，英国又提出使用烧结或电镀金刚石工具的超声旋转加工的方法，克服了一般超声加工深孔时，加工速度低和精度差的缺点。
工作原理
超声波发生器将工频交流电能转变为有一定功率输出的超声频电振荡，换能器将超声频电振荡转变为超声机械振动，通过振幅扩大棒（变幅杆）使固定在变幅杆端部的工具振产生超声波振动，迫使磨料悬浮液高速地不断撞击、抛磨被加工表面使工件成型 。
使用材料
超声波加工塑性材料用刚玉磨料，脆性材料用碳化硅磨料，加工硬质合金用碳化硼磨料，加工金刚石则用金刚石粉磨料。
焊接原理
通过上焊件把超声能量传送到焊区，由于焊区即两个焊接的交界面处声阻大，因此会产生局部高温。又由于塑料导热性差，一时还不能及时散发，聚集在焊区，致使两个塑料的接触面迅速熔化，加上一定压力后，使其融合成一体。当超声波停止作用后，让压力持续，有些许保压时间，使其凝固成型，这样就形成一个坚固的分子链，达到焊接的目的，焊接强度能接近于原材料本体强度 。
应用方法
一、 熔接法：
以超音波超高频率振动的焊头在适度压力下，使二块塑胶的接合面产生磨擦热而瞬间熔融接合，焊接强度可与本体媲美，采用合适的工件和合理的接口设计，可达到水密及气密，并免除采用辅助品所带来的不便，实现高效清洁的熔接。
二、 铆焊法：
将超音波超高频率振动的焊头，压着塑胶品突出的梢头，使其瞬间发热融成为铆钉形状，使不同材质的材料机械铆合在一起。
三、 埋植：
藉着焊头之传道及适当之压力，瞬间将金属零件（如螺母、螺杆等）挤入预留入塑胶孔内，固定在一定深度，完成后无论拉力、扭力均可媲美传统模具内成型之强度，可免除射出模受损及射出缓慢之缺点。
四、 成型：
本方法与铆焊法类似，将凹状的焊头压着于塑胶品外圈，焊头发出超音波超高频振动后将塑胶溶融成形而包覆于金属物件使其固定，且外观光滑美观、此方法多使用在电子类、喇叭之固定成形，及化妆品类之镜片固定等。
五、 点焊：
A、 将二片塑胶分点熔接无需预先设计焊线，达到熔接目的。
B、 对比较大型工件，不易设计焊线的工件进行分点焊接，而达到熔接效果，可同时点焊多点。
六、 切割封口：
运用超音波瞬间发振工作原理，对化纤织物进行切割，其优点切口光洁不开裂、不拉丝。
不受材料是否导电的限制；工具对工件的宏观作用力小、热影响小，因而可加工薄壁、窄缝和薄片工件；被加工材料的脆性越大越容易加工，材料越硬或强度、韧性越大则越难加工；由于工件材料的碎除主要靠磨料的作用，磨料的硬度应比被加工材料的硬度高，而工具的硬度可以低于工件材料；可以与其他多种加工方法结合应用，如超声振动切削、超声电火花加工和超声电解加工等。
超声加工主要用于各种硬脆材料，如玻璃、石英、陶瓷、硅、锗、铁氧体、宝石和玉器等的打孔(包括圆孔、异形孔和弯曲孔等)、切割、开槽、套料、雕刻、成批小型零件去毛刺、模具表面抛光和砂轮修整等方面。
超声打孔的孔径范围是0.1～90毫米，加工深度可达100毫米以上，孔的精度可达0.02～0.05毫米。表面粗糙度在采用W40碳化硼磨料加工玻璃时可达1.25～O.63微米，加工硬质合金时可达0.63～0.32微米。
超声加工机一般由由电源(即超声发生器)、振动系统(包括超声换能器和变幅杆)和机床本体三部分组成。
超声发生器将交流电转换为超声频电功率输出，功率由数瓦至数千瓦，最大可达10千瓦。通常使用的超声换能器有磁致伸缩的和电致伸缩的两类。磁致伸缩换能器又有金属的和铁氧体的两种，金属的通常用于千瓦以上的大功率超声加工机；铁氧体的通常用于千瓦以下的小功率超声加工机。电致伸缩换能器用压电陶瓷制成，主要用于小功率超声加工机。
变幅杆起着放大振幅和聚能的作用，按截面积变化规律有锥形、余弦线形、指数曲线形、悬链线形、阶梯形等。机床本体一般有立式和卧式两种类型，超声振动系统则相应地垂直放置和水平放置 。
技术发展
二维超声技工技术
超声振动切削技术
长春汽车工业高等专科学校采用超声振动切削方法对一汽变速箱厂生产的一直齿齿轮的滚齿加工进行了工艺实验,通过生产现场各种工艺参数实验及小批量试生产,收到了令人满意的效果,具有较好的发展前景。
北京装甲兵技术学院提出了一种超声微振车削的新工艺。其特点是功率小(50 W)、振幅小(2~5μm),同样可获得一般振动车削的效果。
超声振动切削的应用也日趋广泛，对其的研究主要应从几个方面进行：
（1）研制和采用新的刀具材料；
（2）研制和采用高效的振动切削系统；
（3）对振动切削机理深入研究；
（4）超声椭圆振动切削的研究与推广；
（5）超声铣削加工技术。
超声振动切削是使刀具以20-40KHz的频率、沿切削方向高速振动的一种特种切削技术。这是一种革命性的新型车加工工艺，可以应对许多传统车加工解决不了的难题，超硬或超软的材料，如树脂、铜、硬质合金甚至陶瓷等，都可以在车床上进行超声振动车削获得很好的加工效果，金属材料加工完即是镜面，而且类似碳纤维复合材料和各种含加强质的非均质材料更能体现出其优势。
超声振动切削从微观上看是一种断续切削，在一个振动周期中，刀具的实际切削时间很短，一个振动周期内绝大部分时间里刀具与工件、刀具与切屑完全分离，刀具与工件、切屑断续接触，依靠瞬间的高速切削将工切屑切下，宏观切削力和产生的热量大大减少，且没有普通切削时的“让刀”现象。从切削力测量系统的测量结果来看，超声振动切削的切削力约为普通切削的六分之一！
得益于切削力小，对于薄壁件加工也有了先天优势，图中不锈钢件上部壁厚为0.4mm
超声振动切削的主要特点：
1、可大幅提高表面光洁度
2、加工后表面形成压应力
3、切削区温度接近常温
4、可大幅提高刀片寿命
5、切削力可减少数倍
6、不产生积屑瘤
超声振动切削还有一大先天优势，那就是加工后的零件表面粗糙度水平很高，金属件加工后表面粗糙度普遍可以达到Ra0.4以下！微观地看，刀片在高频振动下每次在工件表面留下的痕迹就是一个很小的小平面，随着工件的转动和刀片的超高频振动，这些小平面就会连在一起铺满工件表面，由于每个小平面的粗糙度都很好，相互之间又搭边互有覆盖，所以结果就是工件表面的宏观粗糙度也非常好，真正实现以车代磨。
利用这种振动切削，在普通机床上就可以进行精密加工，工件的圆度、圆柱度、平面度、平行度、直线度等形位公差主要取决于机床主轴及导轨精度，最高可以接近机床本身的精度，使以车代磨、以钻代铰、以铣代磨成为可能。与高速硬切削相比，不需要很高的机床刚性，并且不破坏工件表面金相组织。在曲线轮廓零件的精加工中，可以借助数控车床、加工中心等进行仿形加工，可以节约高昂的数控磨床购置费用。
微细超声加工
微细超声加工在原理上与常规的超声加工相似，是通过减小工具直径、磨料粒度和超声振幅来实现。以微机械为代表的微细制造是现代制造技术中的一个重要组成部分，晶体硅、光学玻璃、工程陶瓷等脆硬材料在微机械中的广泛应用，使脆硬材料的高精度三维微细加工技术成为世界各国制造业的一个重要研究课题。超声加工与电火花加工、电解加工、激光加工等技术相比，既不依赖于材料的导电性又没有热物理作用，与光刻加工相比又可加工高深宽比三维形状，这决定了超声加工技术在陶瓷、半导体硅等非金属硬脆材料加工方面有着得天独厚的优势。
数控超声加工
当前，制造业现代化水平不断提高，机床向数控方向不断发展，而我国制造行业和企业的生产加工装备绝大多数仍是传统的机床，比如车床、铣床、磨床、钻床、镗床等，其刀具相对工件作直线运动，使得其加工精度远远不能满足需求，直接影响企业的生存和发展。将超声加工技术应用到数控机床上，使得刀具相对工件作不规则运动，使工件精度得以进一步提高 。
超声加工不仅是克服了一些特殊材料不易被加工的缺点，而且还提高了加工精度，缩短了加工时长，提高了效率。而且它在切削、磨削、光整加工中的地位是不可替代的。
超声加工技术的新进展，比如微细超声加工、数控超声加工技术等。这些技术的研究又促进了我们对新材料的研究，又反过来促进技术的发展，这使得超声加工技术的不断发展与完善。超声加工不仅仅是在工业上得到了应用，而且还在医学、生活中等得到了应用。在生活中得到广泛应用的就是超声清洗技术，它帮助人们解决了对一些物品清洗困难的问题，比如抽油烟机、手表整体机芯、表带等。
因此，可以预见，超声加工技术在未来将得到不可限量的发展，不断的覆盖到各个领域与行业 。
安装在 CNC 铣床上的超声波传感器，用于监控加工质量
奥格斯堡 AI（人工智能）生产网络——成立于 2021 年 1 月，总部位于德国奥格斯堡——汇集了奥格斯堡大学、弗劳恩霍夫铸造研究所、复合材料和加工技术研究所和德国航空航天中心轻量化生产技术中心（DLR ZLP）。目的是在材料、制造技术和基于数据的建模之间的接口上联合研究基于人工智能的生产技术。人工智能可以支持生产过程的一个应用实例是纤维增强复合材料的加工。
在新成立的人工智能生产网络中，科学家们正在研究人工智能如何优化生产流程。例如，在航空航天或机械工程的许多价值链的末端，数控机床加工由纤维增强聚合物复合材料制成的部件的最终轮廓。这种加工工艺对铣刀提出了很高的要求。奥格斯堡大学的研究人员认为，通过使用监控 CNC铣削系统的传感器有可能优化加工过程。他们目前正在使用人工智能来评估这些传感器提供的数据流。
工业制造过程通常非常复杂，影响结果的因素很多。例如，设备和加工工具磨损很快，尤其是碳纤维等硬质材料。因此，识别和预测临界磨损程度的能力对于提供高质量的修剪和机加工复合材料结构至关重要。对工业 CNC铣床的研究表明，合适的传感器技术与人工智能相结合，可以提供此类预测和改进。
结构声与机器学习大多数现代数控铣床都有一些内置的基本传感器，例如记录能量消耗、进给力和扭矩。然而，这些数据并不总是足以解决铣削过程中的细节问题。为此，在奥格斯堡大学开发了用于分析结构声的超声波传感器，并将其集成到工业CNC铣床中。这些传感器检测铣削过程中产生的超声波范围内的结构传播声音信号，然后通过系统传播到传感器。
用于超声波传感器研究的工业数控铣床，通过结构声可以得出关于加工过程状态的结论。“这是一个对我们来说就像拉弓对小提琴一样有意义的指标，”人工智能生产网络主管解释说。“音乐专业人士可以立即从小提琴的声音中判断出它是否调准以及演奏者对乐器的掌握程度。” 但是这种方法如何适用于 CNC 机床？机器学习是关键。
为了根据超声波传感器记录的数据优化CNC 铣削过程，与 Sause合作的研究人员利用了所谓的机器学习。声学信号的某些特征可能表示不利的过程控制，这表明铣削部件的质量较差。因此，可以利用这些信息直接调整和改进铣削工艺。为此，使用记录的数据和相应的状态（例如加工好或坏）训练算法。然后，操作铣床的人员可以对呈现的系统状态信息做出反应，或者系统可以通过编程自动做出反应。
预测性维护-采取前瞻性行动
机器学习不仅可以直接在工件上优化铣削过程，还可以尽可能经济地规划生产工厂的维护周期。功能部件需要尽可能长时间地在机器中工作以提高经济效益，但必须避免因部件损坏而导致的自发故障。
预测性维护是一种 AI 使用收集的传感器数据计算何时应该更换零件的方法。对于正在研究的 CNC 铣床，算法会识别声音信号的某些特征何时发生变化。通过这种方式，它不仅可以识别加工刀具的磨损程度，还可以预测更换刀具的正确时间。这个和其他人工智能流程正在被纳入奥格斯堡的人工智能生产网络。三个主要的合作伙伴组织正在与其他生产设施合作，以创建一个可以以模块化和材料优化的方式重新配置的制造网络。
超声铣削加工系统
ULTRASOUND MILLING SYSTEM
高表面完整性：断续切削所产生的热量大大减少，不易产生积屑瘤，工件被加工面晶格组织保持完好，能获得较高的表面完整性。
超声光整加工系统
ULTRASOUND FINISHING SYSTEM
对金属材料表面使用塑性变形技术，使表面晶粒细化至微米，形成纳米层，大幅度提高金属工件表面强度、耐疲劳以及耐腐蚀性，延长被加工零件使用寿命。具有弹性压力小、摩擦力小，可以获得较高的表面粗糙度、表面硬度、表面耐磨性、耐腐烛性和耐疲劳强度。
硬质氧化全称硬质阳极氧化处理。铝合金的硬质阳极氧化处理主要目的是，提高铝及铝合金的各种性能，包括耐蚀性、耐磨性、耐候性、绝缘性及吸附性等。它既适用于变形铝合金，也可能用于压铸造铝合金零部件。
工艺简介
硬质氧化全称硬质阳极氧化处理。硬质阳极氧化膜一般要求厚度为25-150um，大部分硬质阳极氧化膜的厚度为50-80um，膜厚小于25um的硬质阳极氧化膜，用于齿键和螺线等使用场合的零部件，耐磨或绝缘用的阳极氧化膜厚度约为50um，在某些特殊工艺条件下，要求生产厚度为125um以上的硬质阳极氧化膜，但是必须注意阳极氧化膜越厚，其外层的显微硬度可以越低，膜层表面的粗糙度增加。硬质阳极氧化的槽液，一般是硫酸溶液以及硫酸添加有机酸，如草酸、氨基磺酸等。另外，可通过降低阳极氧化温度或降低硫酸浓度来实现硬质阳极氧化处理。对于铜含量大于5%或硅含量大于8%的变形铝合金，或者高硅的压铸造铝合金，也许还应考虑增加一些阳极氧化的特殊措施。例如：对于2XXX系铝合金，为了避免铝合金在阳极氧化过程中被烧损，可采用385g/L的硫酸加上15g/L草酸作为电解槽液，电流密度也应该提高到2.5A/dm以上。
工艺方法
硬质阳极氧化电解方法很多，例如：硫酸、草酸、丙二醇、磺基水杨酸及其它的无机盐和有机酸等。所用电源可分为直流、交流，交直流叠加，脉冲及叠加脉冲电源等几种，广泛应用的有下列几种硬质阳极氧化。
（1）硫酸硬质阳极氧化法；
（2）草酸硬质阳极氧化法。
（3）混酸型硬质阳极氧化
其中，硫酸法是得到较广泛应用的一种硬质氧化法 。
原理
硬质阳极氧化原理
单纯硫酸型铝合金硬质阳极氧化原理和普通阳极氧化没有本质区别，如果是混酸型硬质氧化则存在一些附反应。
1 .阴极反应：4H+ +4e=2H2↑
2. 阳极反应：4OH－－4e=2H2O+O2↑
3. 铝氧化：阳极上析出的氧呈原子状态,比分子状态的氧更为活泼，更易与铝起反应：2Al+3O→Al2O3
4 .氧化于阳极膜溶解的动平衡： 氧化膜随着通电时间的增加，电流增大而促使氧化膜增厚。与此同时，由于（Al2O3）的化学性质有两重性，即它在酸性溶液中呈碱性氧化物，在碱性溶液中呈酸性氧化物。无疑在硫酸溶液中氧化膜液发生溶解，只有氧化膜的生成速度大于它的溶解速度，氧化膜才有可能增厚，当溶解速度与生成速度相等时，氧化膜不再增厚。当氧化速度过分大于溶解速度时，铝和铝合金制件表面易生成带粉状的氧化膜 。
工艺要求
为了得到质量较好的硬质阳极氧化膜，并能保证零件所需要尺寸，必须按下列要求来进行加工。
锐角倒圆
锐角倒圆
被加工零件不允许有锐角、毛刺以及其它各种尖锐的有棱角的地方因为硬质氧化，一般阳极氧化时间均是很长的，而且氧化过程（Al+O2→A12O3+ Q ）本身就是一个放热反应。又由于一般零件棱角的地方往往又是电流较为集中的部位所以这些部位最易引起零件的局部过热，使零件被烧伤。因此铝和铝合金所有棱角均应进行倒角处理，并且倒角y圆半径不应小于0.5毫米。
表面光洁度
硬质阳极氧化后，零件表面的光洁度是有所改变的，对于较粗糙的表面来说，经此处理后可以显得比原来平整一些，而对于原始光洁度较高的零件来说，往往经过此种处理后，显示的表面光洁光亮度反而有所降低，降低的幅度在1～2级左右。
尺寸余量
因硬质氧化膜的厚度较高，所以如需要进一步加工的铝零件或以后需要装配的零件，应事先留有一定的加工余量，及指定装夹部位。
因硬质阳极氧化时，要改变零件尺寸，故在机械加工时，要事先预测，氧化膜的可能厚度和尺寸公差，而后在确定阳极氧化前的零件实际尺寸，以便处理后，符合规定的公差范围。
一般来说，零件增加的尺寸大致为生成氧化膜厚度的一半左右 [3]。
夹具
因硬质阳极氧化的零件在氧化过程中，要承受很高的电压和较高的电流，一定要使夹具和零件能保持极良好的接触，否则将因接触不良而造成击穿或烧伤零件接触部位的毛病。所以要求对不同形状的零件，以及零件氧化后的具体要求来设计和制造专用夹具。
局部保护
如在同一个零件上，既有普通阳极氧化又要有硬质阳极氧化的部位因根据零件的光洁度和精密度来安排具体工序。通常首先进行普通的阳极氧化，在进行硬质阳极氧化，把不需要进行硬质阳极氧化的表面加以绝缘，绝缘的方法有用喷枪或毛刷，将以配制好硝基胶或过氢乙烯胶涂抹于不需要处理的表面，绝缘层要涂的薄而均匀，每涂一层应在低温下干燥30～60分钟共涂2～4层即可。
工艺特点
硬质阳极氧化的电解液时在-10℃～+5℃左右的温度下电解 。由于硬质阳极氧化所生成的氧化膜层具有较高的电阻，会直接影响到电流强度的氧化作用。为了取得较厚的氧化膜，势必要增加外电压，其目的是为了消除电阻大的影响，而使电流密度保持一定，但电流较大时会产生激烈的发热现象，加上生成氧化膜时会放出大量的热量，使零件周围电解液温度剧烈上升，温度上升将会加速氧化膜的溶解，使氧化膜无法变厚。另外，发热现象在膜层与金属的接触处最严重，如不及时解决，加工零件的局部表面会因温度上升而被烧坏。
解决办法：就是采用冷却设备和搅拌相结合。冷却设备使电解液强行降温，搅拌是为了使整槽电解液温度均匀，以利于获得较高质量的硬质氧化膜。
影响因素
铝和铝合金表面上能否生成优质的硬质氧化膜层，主要取决于电解液的成份浓度，温度，电流密度，及其原材料的成分。
电解液的浓度
采用硫酸电解液进行硬质阳极氧化时，一般在10%～30%浓度范围内，浓度低时，氧化膜硬度高，特别是纯铝比较明显，但对铜含量较高的铝合金（CY12）例外。因为含铜量较高的铝合金易生成CuAl2的化合物，这种化合物在氧化时溶解速度较快，极易烧毁铝零件。所以一般不适合用低浓度的硫酸电解液，必须在高浓度（H2SO4在 300～400g/L）中进行氧化处理或采用交直流电叠加法处理。
温度对膜层的影响
电解液温度对氧化膜的耐磨性影响极大，一般来说，如果温度下降，那么铝和铝合金的阳极氧化膜耐磨性能就增高，这是由于电解液对于膜的溶解速度下降所造成的，为了获得较高硬度的氧化膜。我们要掌握温度在±2℃范围内进行硬质阳极氧化处理为好 。
一、硬质阳极氧化的简介
硬质阳极氧化是一种通过电化学反应在金属表面生成一层氧化膜的表面处理工艺，其特点包括硬度高、摩擦系数低、耐腐蚀性好等。硬质阳极氧化广泛应用于航空航天、汽车、机械、建筑等领域，是一种重要的表面处理工艺。
二、硬质阳极氧化流程
1.预处理
预处理是硬质阳极氧化的重要步骤，包括清洗、除油、酸洗等。清洗可以用化学清洗、机械清洗、水洗等方法，除油则可以使用溶剂去除表面的油脂，酸洗可以去除表面的氧化物和杂质，保证阳极氧化的质量。
2.阳极氧化
阳极氧化是硬质阳极氧化的核心步骤，通过电解让金属表面生成一层厚度平均、致密的氧化膜，其主要作用是提高金属表面的硬度、耐磨性和耐腐蚀性。在阳极氧化过程中，要注意控制电压、电流密度等参数，保证氧化膜的质量。
3.染色
在阳极氧化后，金属表面会形成一层无色的氧化膜，为了使氧化膜具有更多的颜色选择，需要进行染色处理。染色一般采用金属染料或化学染料，金属染料染出的颜色比较稳定，但种类比较少，化学染料种类比较多，但颜色比较不稳定，容易脱色。
4.封孔
阳极氧化后的金属表面会生成微小的氧化孔洞，为了防止这些孔洞进一步腐蚀、污染，需要进行封孔处理。封孔处理一般采用热水封孔、镉封孔等方法，这些方法都可以填补氧化孔洞，延长产品的使用寿命。
三、结语
硬质阳极氧化是一种重要的表面处理工艺，其技术含量较高，需要严格进行各个步骤的控制。本文介绍了硬质阳极氧化流程的各个步骤，包括预处理、阳极氧化、染色、封孔等，并详细介绍了每个步骤的原理和方法。希望本文对读者有所启发。