特種加工

特種加工是指那些不屬於傳統加工工藝範疇的加工方法,它不同於使用刀具、磨具等直接利用機械能切除多餘材料的傳統加工方法。特種加工是近幾十年發展起來的新工藝,是對傳統加工工藝方法的重 要補充與發展,仍在繼續研究開發和改進。直接利用電能、熱能、聲能、光能、化學能和電化學能，有時也結合機械能對工件進行的加工。特種加工中以採用電能為主的電火花加工和電解加工應用較廣，泛稱電加工。

20世紀40年代發明的電火花加工開創了用軟工具、不靠機械力來加工硬工件的方法。50年代以後先後出現電子束加工、等離子弧加工和激光加工。這些加工方法不用成型的工具，而是利用密度很高的能量束流進行加工。對於高硬度材料和複雜形狀、精密微細的特殊零件,特種加工有很大的適用性和發展潛力,在模具、量具、刀具、儀器儀表、飛機、航天器和微電子元器件等製造中得到越來越廣泛的應用。

特種加工的發展方向主要是：提高加工精度和表面質量，提高生產率和自動化程度，發展幾種方法聯合使用的複合加工，發展納米級的超精密加工等。

特種加工是20世紀40年代發展起來的，由於材料科學、高新技術的發展和激烈的市場競爭、發展尖端國防及科學研究的急需，不僅新產品更新換代日益加快，而且產品要求具有很高的強度重量比和性能價格比，並正朝着高速度、高精度、高可靠性、耐腐蝕、高温高壓、大功率、尺寸大小兩極分化的方向發展。為此，各種新材料、新結構、形狀複雜的精密機械零件大量湧現，對機械製造業提出了一系列迫切需要解決的新問題。例如， 各種難切削材料的加工；各種結構形狀複雜、尺寸或微小或特大、精密零件的加工；薄壁、彈性元件等剛度、特殊零件的加工等。

對此，採用傳統加工方法十分困難，甚至無法加工。於是，人們一方面通過研究高效加工的刀具和刀具材料、自動優化切削參數、提高刀具可靠性和在線刀具監控系統、開發新型切削液、研製新型自動機牀等途徑，進一步改善切削狀態，提高切削加工水平，並解決了一些問題；另一方面，則衝破傳統加工方法的束縛，不斷地探索、尋求新的加工方法，於是一種本質上區別於傳統加工的特種加工便應運而生，並不斷獲得發展。後來，由於新穎製造技術的進一步發展，人們就從廣義上來定義特種加工，即 將電、磁、聲、光、化學等能量或其組合施加在工件的被加工部位上，從而實現材料被去除、變形、改變性能或被鍍覆等的非傳統加工方法統稱為特種加工。

1、與加工對象的機械性能無關，有些加工方法，如激光加工、電火花加工、等離子弧加工、電化學加工等，是利用熱能、化學能、電化學能等，這些加工方法與工件的硬度強度等機械性能無關，故可加工各種硬、軟、脆、熱敏、耐腐蝕、高熔點、高強度、特殊性能的金屬和非金屬材料。

2、非接觸加工，不一定需要工具，有的雖使用工具，但與工件不接觸，因此，工件不承受大的作用力，工具硬度可低於工件硬度，故使剛性極低元件及彈性元件得以加工。

3、微細加工，工件表面質量高，有些特種加工，如超聲、電化學、水噴射、磨料流等，加工餘量都是微細進行，故不僅可加工尺寸微小的孔或狹縫，還能獲得高精度、極低粗糙度的加工表面。

4、不存在加工中的機械應變或大面積的熱應變，可獲得較低的表面粗糙度，其熱應力、殘餘應力、冷作硬化等均比較小，尺寸穩定性好。

5、兩種或兩種以上的不同類型的能量可相互組合形成新的複合加工，其綜合加工效果明顯，且便於推廣使用。

6、特種加工對簡化加工工藝、變革新產品的設計及零件結構工藝性等產生積極的影響。

特種加工技術在國際上被稱為21世紀的技術，對新型武器裝備的研製和生產，起到舉足輕重的作用。隨着新型武器裝備的發展，國內外對特種加工技術的需求日益迫切。不論飛機、導彈，還是其它作戰平台都要求降低結構重量，提高飛行速度，增大航程，降低燃油消耗，達到戰技性能高、結構壽命長、經濟可承受性好。為此，上述武器系統和作戰平台都要求採用整體結構、輕量化結構、先進冷卻結構等新型結構，以及鈦合金、複合材料、粉末材料、金屬間化合物等新材料。

為此，需要採用特種加工技術，以解決武器裝備製造中用常規加工方法無法實現的加工難題，所以特種加工技術的主要應用領域是：

難加工材料，如鈦合金、耐熱不鏽鋼、高強鋼、複合材料、工程陶瓷、金剛石、紅寶石、硬化玻璃等高硬度、高韌性、高強度、高熔點材料。

難加工零件，如複雜零件三維型腔、型孔、羣孔和窄縫等的加工。

低剛度零件，如薄壁零件、彈性元件等零件的加工。

以高能量密度束流實現焊接、切割、制孔、噴塗、表面改性、刻蝕和精細加工。

與傳統機械加工方法相比具有許多獨到之處：

(1)加工範圍不受材料物理 、機械性能的限制，能加工任何硬的、軟的、脆的、耐熱或高熔點金屬以及非金屬材料。

(2)易於加工複雜型面、微細表面以及柔性零件。

(3)易獲得 良好的表面質量，熱應力、殘餘應力、冷作硬化、熱影響區等均比較小。

(4)各種加工方法易複合形成新工藝方法，便於推廣應用。

特種加工工藝是直接利用各種能量，如電能、光能、化學能、電化學能、聲能、熱能及機械能等進行加工的方法。

1、“以柔克剛”，特種加工的工具與被加工零件基本不接觸，加工時不受工件的強度和硬度的制約，故可加工超硬脆材料和精密微細零件，甚至工具材料的硬度可低於工件材料的硬度。

2、加工時主要用電、化學、電化學、聲、光、熱等能量去除多餘材料，而不是主要靠機械能量切除多餘材料。

3、加工機理不同於一般金屬切削加工，不產生宏觀切屑，不產生強烈的彈、塑性變形，故可獲得很低的表面粗糙度，其殘餘應力、冷作硬化、熱影響度等也遠比一般金屬切削加工小。

4、加工能量易於控制和轉換，故加工範圍廣，適應性強。

電火花加工是利用工具電極與工件電極之間脈衝性的火花放電，產生瞬時高温將金屬蝕除。又稱放電加工、電蝕加工、電脈衝加工。電火花加工主要用於加工各種高硬度的材料（如硬質合金和淬火鋼等）和複雜形狀的模具、零件，以及切割、開槽和去除折斷在工件孔內的工具（如鑽頭和絲錐）等。

電火花加工機牀通常分為電火花成型機牀、電火花線切割機牀和電火花磨削機牀，以及各種專門用途的電火花加工機牀，如加工小孔、螺紋環規和異形孔紡絲板等的電火花加工機牀。

它是電火花加工機牀的主要品種，根據機牀結構分為龍門式、滑枕式、懸臂式、框形立柱式和台式電火花成型機牀，此外還可根據加工精度分為普通、精密和高精度電火花成型機牀。

電火花成型機牀一般由本體、脈衝電源、自動控制系統、工作液循環過濾系統和夾具附件等部分組成。機牀本體包括牀身 、立柱、主軸頭和工作台等部分，其作用主要是支承、固定工件和工具電極，並通過傳動機構實現工具電極相對於工件的進給運動。脈衝電源的作用是提供電火花加工的能量，有弛張式、閘流管式、電子管式、可控硅式和晶體管式脈衝電源，以晶體管式脈衝電源使用最廣。自動控制系統由自動調節器和自適應控制裝置組成。自動調節器及其執行機構用於電火花加工過程中維持一定的火花放電間隙，保證加工過程正常、穩定地進行。自適應控制裝置主要對間隙狀態變化的各種參數進行單參數或多參數的自適應調節，以實現最佳的加工狀態。工作液循環過濾系統是實現電火花加工必不可少的組成部分，一般採用煤油、變壓器油等作為工作液 。工作液循環過濾系統由儲液箱 、過濾器、泵和控制閥等部件組成。過濾方法有介質過濾、離心過濾和靜電過濾等。夾具附件包括電極的專用夾具、油杯、軌跡加工裝置（平動頭）、電極旋轉頭和電極分度頭等。

電火花線切割加工是電火花加工的一個分支，是一種直接利用電能和熱能進行加工的工藝方法，它用一根移動着的導線（電極絲）作為工具電極對工件進行切割，故稱線切割加工。線切割加工中，工件和電極絲的相對運動是由數字控制實現的，故又稱為數控電火花線切割加工，簡稱線切割加工。

（1）按走絲速度分：可分為慢速走絲方式和高速走絲方式線切割機牀。

（2）按加工特點分：可分為大、中、小型以及普通直壁切割型與錐度切割型線切割機牀。

（3）按脈衝電源形式分：可分為RC電源、晶體管電源、分組脈衝電源及自適應控制電源線切割機牀。

（1）工具電極

電火花加工用的工具是電火花放電時的電極之一，故稱為工具電極，有時簡稱電極。由於電極的材料常常是銅，因此又稱為銅公。

（2）放電間隙

放電間隙是放電時工具電極和工件間的距離，它的大小一般在0.01～0.5 mm之間，粗加工時間隙較大，精加工時則較小。

（3）脈衝寬度ti(μs)

脈衝寬度簡稱脈寬(也常用ON、TON等符號表示)，是加到電極和工件上放電間隙兩端的電壓脈衝的持續時間。為了防止電弧燒傷，電火花加工只能用斷斷續續的脈衝電壓波。一般來説，粗加工時可用較大的脈寬，精加工時只能用較小的脈寬。

（4）脈衝間隔to(μs))

脈衝間隔簡稱脈間或間隔(也常用OFF、TOFF表示)，它是兩個電壓脈衝之間的間隔時間。間隔時間過短，放電間隙來不及消電離和恢復絕緣，容易產生電弧放電，燒傷電極和工件；脈間選得過長，將降低加工生產率。加工面積、加工深度較大時，脈間也應稍大。

（5）放電時間(電流脈寬)te(μs)

放電時間是工作液介質擊穿後放電間隙中流過放電電流的時間，即電流脈寬，它比電壓脈寬稍小，二者相差一個擊穿延時td。ti和te對電火花加工的生產率、表面粗糙度和電極損耗有很大影響，但實際起作用的是電流脈寬te。

（6）擊穿延時td(μs)

從間隙兩端加上脈衝電壓後，一般均要經過一小段延續時間td，工作液介質才能被擊穿放電，這一小段時間td稱為擊穿延時(見圖3-2)。擊穿延時td與平均放電間隙的大小有關，工具欠進給時，平均放電間隙變大，平均擊穿延時td就大；反之，工具過進給時，放電間隙變小，td也就小。

（7）脈衝週期tP(μs)

一個電壓脈衝開始到下一個電壓脈衝開始之間的時間稱為脈衝週期，顯然tP=ti+to

（8）脈衝頻率fP(Hz)

脈衝頻率是指單位時間內電源發出的脈衝個數。顯然，它與脈衝週期tP互為倒數，即

（9）有效脈衝頻率fe(HZ)

有效脈衝頻率是單位時間內在放電間隙上發生有效放電的次數，又稱工作脈衝頻率。

（10）脈衝利用率λ

脈衝利用率λ是有效脈衝頻率fe與脈衝頻率fp之比，又稱頻率比， 亦即單位時間內有效火花脈衝個數與該單位時間內的總脈衝個數之比。

（11）脈寬係數τ

脈寬係數是脈衝寬度ti與脈衝週期tp之比。

（12）佔空比ψ

佔空比是脈衝寬度ti與脈衝間隔to之比，ψ=ti/to。粗加工時佔空比一般較大，精加工時佔空比應較小， 否則放電間隙來不及消電離恢復絕緣，容易引起電弧放電。

（13）開路電壓或峯值電壓(V)

開路電壓是間隙開路和間隙擊穿之前td時間內電極間的最高電壓(見圖3-2)。一般晶體管方波脈衝電源的峯值電壓=60～80 V，高低壓複合脈衝電源的高壓峯值電壓為175～300 V。峯值電壓高時，放電間隙大，生產率高，但成形複製精度較差。

（14）火花維持電壓

火花維持電壓是每次火花擊穿後，在放電間隙上火花放電時的維持電壓，一般在25 V左右，但它實際是一個高頻振盪的電壓。

（15）加工電壓或間隙平均電壓U(V)

加工電壓或間隙平均電壓是指加工時電壓表上指示的放電間隙兩端的平均電壓，它是多個開路電壓、火花放電維持電壓、短路和脈衝間隔等電壓的平均值。

（16）加工電流I(A)

加工電流是加工時電流表上指示的流過放電間隙的平均電流。精加工時小，粗加工時大，間隙偏開路時小，間隙合理或偏短路時則大。

（17）短路電流Is(A)

短路電流是放電間隙短路時電流表上指示的平均電流。它比正常加工時的平均電流要大20%～40%。

（18）峯值電流(A)

峯值電流是間隙火花放電時脈衝電流的最大值(瞬時)，在日本、英國、美國常用Ip表示。雖然峯值電流不易測量，但它是影響加工速度、表面質量等的重要參數。在設計製造脈衝電源時，每一功率放大管的峯值電流時預先計算好的，選擇峯值電流實際是選擇幾個功率管進行加工。

（19）短路峯值電流(A)

短路峯值電流是間隙短路時脈衝電流的最大值，它比峯值電流要大20%～40%，與短路電流Is相差一個脈寬係數的倍數。

隨着數字控制技術的發展 ，電火花加工機牀已數控化，並採用微型電子計算機進行控制。機牀功能更加完善，自動化程度大為提高，實現了電極和工件的自動定位、加工條件的自動轉換、電極的自動交換、工作台的自動進給、平動頭的多方向伺服控制等。低損耗電源、微精加工電源、適應控制技術和完善的夾具系統的採用，顯著提高了加工速度、加工精度和加工穩定性，擴大了應用範圍。電火花加工機牀不僅向小型 、精密和專用方向發展 ，而且向能加工汽車車身、大型衝壓模的超大型方向發展。

（1）電火花加工機牀加工工藝單電極法

用單個電極加工工件，一般用於形狀簡單、精度要求不高的工件。單電極加工也可用平動頭搖動實現工件的粗、中、精加工。

（2）電火花加工機牀加工工藝多電極法

同一個工件加工用多個電極，一般分為粗、中、細三次依次進行加工，用於精密型加工。

（3）電火花加工機牀加工工藝分解電極法

根據工件的幾何形狀，把電極分解成若干個，用主型腔電極加工型腔主要部分，再用副型腔電極加工出尖角、窄縫型腔等部位。

（4）電火花加工機牀加工規準

粗加工，一般採用較大的電流，較大的on time。

中加工，一般採用中等的電流，中等on time。

精加工，一般採用較小的電流、高頻及較小的on time。電火花加工是直接利用電能對零件進行加工的一種方法。電火花加工設備應由以下部分組成：脈衝電源、間隙自動調節器、機牀本體、工作液及其循環過濾系統。間隙自動調節器自動調節極間距離，使工具電極的進給速度與電蝕速度相適應。火花放電必須在絕緣液體介質中進行。

國外激光加工設備和工藝發展迅速，現已擁有100kW的大功率CO?2激光器、kW級高光束質量的Nd:YAG固體激光器，有的可配上光導纖維進行多工位、遠距離工作。激光加工設備功率大、自動化程度高，已普遍採用CNC控制、多座標聯動，並裝有激光功率監控、自動聚焦、工業電視顯示等輔助系統。

激光制孔的最小孔徑已達0.002mm，已成功地應用自動化六座標激光制孔專用設備加工航空發動機渦輪葉片、燃燒室氣膜孔，達到無再鑄層、無微裂紋的效果。激光切割適用於由耐熱合金、鈦合金、複合材料製成的零件。薄材切割速度可達15m/min，切縫窄，一般在0.1～1mm之間，熱影響區只有切縫寬的10%～20%，最大切割厚度可達45mm，已廣泛應用於飛機三維蒙皮、框架、艦船船身板架、直升機旋翼、發動機燃燒室等。

激光焊接薄板已相當普遍，大部分用於汽車工業、宇航和儀表工業。激光精微焊接技術已成為航空電子設備、高精密機械設備中微型件封裝結點的微型連接的重要手段。激光表面強化、表面重熔、合金化、非晶化處理技術應用越來越廣，激光微細加工在電子、生物、醫療工程方面的應用已成為無可替代的特種加工技術。激光快速成型技術已從研究開發階段發展到實際應用階段，已顯示出廣闊的應用前景。

國內70年代初已開始進行激光加工的應用研究，但發展速度緩慢。在激光制孔、激光熱處理、焊接等方面雖有一定的應用，但質量不穩定。已研製出具有光纖傳輸的固體激光加工系統，並實現光纖耦合三光束的同步焊接和石英錶芯的激光焊接。完成了激光燒結快速成型原理樣機研製，並採用環氧聚脂和樹脂砂燒結粉末材料，快速成型出典型零件，如葉輪、齒輪。

激光加工技術今後幾年應結合已取得的預研成果，針對需求，重點開展無缺陷氣膜小孔的激光加工及實時檢控技術、高強鋁(含鋁鋰、鋁鎂)合金的激光焊接技術、金屬零件的激光粉末燒結快速成型技術、激光精密加工及重要構件的激光衝擊強化等項目的研究。實現高温渦輪發動機氣膜孔無缺陷加工，可使葉片使用壽命達2000小時以上；以焊代替數控加工飛機次承力構件，以及帶筋壁板的以焊代鉚；實現重要零部件的表面強化，提高安全性、可靠性等，從而使先進的激光製造技術在軍事工業中發揮更大的作用。

電子束加工技術在國際上日趨成熟，應用範圍廣。國外定型生產的40kV～300kV的電子槍(以60kV、150kV為主)，已普遍採用CNC控制，多座標聯動，自動化程度高。電子束焊接已成功地應用在特種材料、異種材料、空間複雜曲線、變截面焊接等方面。正在研究焊縫自動跟蹤、填絲焊接、非真空焊接等，最大焊接熔深可達300mm，焊縫深寬比20：1。電子束焊已用於運載火箭、航天飛機等主承力構件大型結構的組合焊接，以及飛機梁、框、起落架部件、發動機整體轉子、機匣、功率軸等重要結構件和核動力裝置壓力容器的製造。如：F-22戰鬥機採用先進的電子束焊接，減輕了飛機重量，提高了整機的性能；“蘇-27”及其它系列飛機中的大量承力構件，如起落架、承力隔框等，均採用了高壓電子束焊接技術。

國內多種型號的飛機及發動機和多種型號的導彈殼體、油箱、尾噴管等結構件均已採用了電子束焊接。因此，電子束焊接技術的應用越來越廣泛，對電子束焊接設備的需求量也越來越大。

國外的電子束焊機，以德國、美國、法國、烏克蘭等為代表，已達到了工程化生產。其特點是採用變頻電源，設備的體積、噪聲、高壓性能等方面都有很大提高；在控制系統方面，運用了先進的計算機技術，採用了先進的CNC及PLC技術，使設備的控制更可靠，操作更簡便、直觀。

國外真空電子束物理氣相沉積技術，已用於航空發動機渦輪葉片高温防腐隔熱陶瓷塗層，提高了塗層的抗熱衝擊性能及壽命。電子束刻蝕、電子束輻照固化樹脂基複合材料技術正處於研究階段。

電子束加工技術今後應積極拓展專業領域，緊密跟蹤國際先進技術的發展，針對需求，重點開展電子束物理氣相沉積關鍵技術研究、主承力結構件電子束焊接研究、電子束輻照固化技術研究、電子束焊機關鍵技術研究等。

表面功能塗層具有高硬度、耐磨、抗蝕功能，可顯著提高零件的壽命，在工業上具有廣泛用途。美國及歐洲國家多數用微波ECR等離子體源來製備各種功能塗層。等離子體熱噴塗技術已經進入工程化應用，已廣泛應用在航空、航天、船舶等領域的產品關鍵零部件耐磨塗層、封嚴塗層、熱障塗層和高温防護層等方面。

等離子焊接已成功應用於18mm鋁合金的儲箱焊接。配有機器人和焊縫跟蹤系統的等離子體焊在空間複雜焊縫的焊接也已實用化。微束等離子體焊在精密零部件的焊接中應用廣泛。我國等離子體噴塗已應用於武器裝備的研製，主要用於耐磨塗層、封嚴塗層、熱障塗層和高温防護塗層等。

真空等離子體噴塗技術和全方位離子注入技術已開始研究，與國外尚有較大差距。等離子體焊接在生產中雖有應用，但焊接質量不穩定。離子束及等離子體加工技術今後應結合已取得的成果，針對需求，重點開展熱障塗層及離子注入表面改性的新技術研究，同時，在已取得初步成果的基礎上，進一步開展等離子體焊接技術研究。

國外電解加工應用較廣，除葉片和整體葉輪外已擴大到機匣、盤環零件和深小孔加工，用電解加工可加工出高精度金屬反射鏡面。電解加工機牀最大容量已達到5萬安培，並已實現CNC控制和多參數自適應控制。電火花加工氣膜孔採用多通道、納秒級超高頻脈衝電源和多電極同時加工的專用設備，加工效率2～3秒/孔，表面粗糙度Ra0.4μm，通用高檔電火花成型及線切割已能提供微米級加工精度，可加工3μm的微細軸和5μm的孔。精密脈衝電解技術已達10μm左右。電解與電火花複合加工，電解磨削、電火花磨削已用於生產。

超聲波加工基本原理：在工件和工具間加入磨料懸浮液, 由超聲波發生器產生超聲振盪波, 經換能器轉換成超聲機械振動, 使懸浮液中的磨粒不斷地撞擊加工表面, 把硬而脆的被加工材料局部破壞而撞擊下來。在工件表面瞬間正負交替的正壓衝擊波和負壓空化作用下強化了加工過程。因此,超聲波加工實質上是磨料的機械衝擊與超聲波衝擊及空化作用的綜合結果。

在傳統超聲波加工的基礎上發展了旋轉超聲波加工, 即工具在不斷振動的同時還以一定的速度旋轉, 這將迫使工具中的磨粒不斷地衝擊和劃擦工件表面, 把工件材料粉碎成很小的微粒去除, 以提高加工效率。

超聲波加工精度高, 速度快, 加工材料適應範圍廣, 可加工出複雜型腔及型面, 加工時工具和工件接觸輕, 切削力小, 不會發生燒傷、變形、殘餘應力等缺陷, 而且超聲加工機牀的結構簡單, 易於維護。

傳統的機械加工都是用手工操作普通機牀作業的，加工時用手搖動機械刀具切削金屬，靠眼睛用卡尺等工具測量產品的精度的。現代工業早已使用電腦數字化控制的機牀進行作業了，數控機牀可以按照技術人員事先編好的程序自動對任何產品和零部件直接進行加工了。這就是我們説的“數控加工”。

數控加工廣泛應用在所有機械加工的任何領域，更是模具加工的發展趨勢和重要和必要的技術手段。“CNC”是英文Computerized Numerical Control（計算機數字化控制）的縮寫。數控技術，簡稱數控（Numerical Control）。它是利用數字化的信息對機牀運動及加工過程進行控制的一種方法。用數控技術實施加工控制的機牀，或者説裝備了數控系統的機牀稱為數控(NC)機牀。

數控系統包括：數控裝置、可編程控制器、主軸驅動器及進給裝置等部分.數控機牀是機、電、液、氣、光高度一體化的產品。要實現對機牀的控制，需要用幾何信息描述刀具和工件間的相對運動以及用工藝信息來描述機牀加工必須具備的一些工藝參數。例如：進給速度、主軸轉速、主軸正反轉、換刀、冷卻液的開關等。這些信息按一定的格式形成加工文件(即正常説的數控加工程序)存放在信息載體上(如磁盤、穿孔紙帶、磁帶等)，然後由機牀上的數控系統讀入(或直接通過數控系統的鍵盤輸入，或通過通信方式輸入)，通過對其譯碼，從而使機牀動作和加工零件.現代數控機牀是機電一體化的典型產品,是新一代生產技術、計算機集成製造系統等的技術基礎。

現代數控機牀的發展趨向是高速化、高精度化、高可 靠性、多功能、複合化、智能化和開放式結構。主要發展動向是研製開發軟、硬件都具有開放式結構的智能化全功能通用數控裝置。數控技術是機械加工自動化的基礎，是數控機牀的核心技術，其水平高低關係到國家戰略地位和體現國家綜合實力的水平. 它隨着信息技術、微電子技術、自動化技術和檢測技術的發展而發展。

數控加工中心是一種帶有刀庫並能自動更換刀具，對工件能夠在一定的範圍內進行多種加工操作的數控機牀。在加工中心上加工零件的特點是：被加工零件經過一次裝夾後，數控系統能控制機牀按不同的工序自動選擇和更換刀具；自動改變機牀主軸轉速、進給量和刀具相對工件的運動軌跡及其它輔助功能，連續地對工件各加工面自動地進行鑽孔、鍃孔、鉸孔、鏜孔、攻螺紋、銑削等多工序加工。由於加工中心能集中地、自動地完成多種工序，避免了人為的操作誤差、減少了工件裝夾、測量和機牀的調整時間及工件週轉、搬運和存放時間，大大提高了加工效率和加工精度，所以具有良好的經濟效益。加工中心按主軸在空間的位置可分為立式加工中心與卧式加工中心。

特種加工技術在某種場合上，是對傳統機械切削加工的補充，它拓展了機械加工的應用領域，同時在機械加工工藝上取得了突破性進展，特別適用於難加工材料(硬、脆、軟、韌)的加工及難成形零件(複雜曲面、異型孔、微小孔、深孔、窄縫、薄壁等)的加工。在這些情況下使用特種加工，不僅提高了生產加工能力，同時又能取得良好的經濟效益。

特種加工獨具的特點，使得它與傳統機械加工相比，在加工工藝性上具有以下較為突出的優勢：

(1)特種加工所使用工具(電極或刀具)的硬度一般小於被加工材料的硬度，某些特種加工方法無須用工具。如電火花加工、電解加工使用的電極的硬度均低於工件的硬度，電子束、激光束、離子束等加工方法不用工具，它們用電子束、激光束的光點進行加工。這些特種加工方法利用光能、熱能、化學能、電化學能等進行加工，與材料的機械性能無關，因而從根本上解決了特殊材料的可加工性問題。

(2)特種加工完全不同於機械切削加工的加工機理，使得它避開了在傳統加工中受到設備及工具等加工條件的限制，簡化了複雜的加工過程，能夠以簡捷的工作形式完成各種複雜型腔、曲面、異型孔、微小孔和窄縫的加工，使特殊結構工件的結構工藝性得到根本的好轉。

(3)特種加工的加工過程中工具與工件之間不接觸或間接接觸。因此不存在明顯的機械切削力，工件很少產生機械變形和熱變形，加上細微的加工餘量，故大大提高了零件加工的尺寸精度和表面精度。少數機械特種加工方法需要接觸工件，但由於切削狀態的改變或切削條件的改善，工件實際的機械變形或熱變形也都很小，使加工精度明顯提高。

(4)一些特種加工及複合特種加工在某些應用場合中具有經濟實用、快速高效及加工過程易於自動化的特點，因而降低了產品的製造成本，提高了產品的生產率 ^[1]  。