صنایع پیشرفته تکنولوژیکی نظیر هوانوردی، راکتورهای هسته ای، خودروسازی و... همواره به موادی نیاز دارند که از نسبت «استحکام به وزن» بالایی برخوردار باشند (آلیاژهای مقاوم در برابر دماهای بالا).

پژوهشگران علم مواد نیز موادی را به وجود می آورند که دارای استحکام، سختی و چقرمگی بالاتر و همچنین خواص متنوع دیگر باشند. این امر، به رشد و توسعه جنس ابزار برش بهتر منجر شده و از کاهش بهره وری پیشگیری می کند.

در فرایندهای ماشینکاری سنتی، افزایش سختی جنس قطعه کار، باعث کاهش سرعت برش اقتصادی می شود. دست یابی به جنس ابزاری سخت و مقاوم که بتواند موادی نظیر تیتانیوم، فولاد زنگ نزن، نیمونیک ها و دیگرآلیاژهای مشابه با مقاومت حرارتی و استحکام بالا HSTR ، کامپوزیت های تقویت شده با الیاف، استلیت ها (آلیاژهایی با پایه کبالت)، سرامیک ها و آلیاژهایی را که ماشینکاری آنها مشکل است، در سرعت های برش اقتصادی برش بزند، دیگر امکان پذیر نیست. تولید شکل های پیچیده در چنین موادی با استفاده از روش های سنتی، بسیار مشکل است. نیازهای دیگر که در سطحی بالاتر قرار می گیرند، عبارتند از: پرداخت بهتر، مقادیر کمترتلرانس ها، نرخ تولید بالاتر، شکل های پیچیده، انتقال اتوماتیک داده ها و ساخت در مقیاس های بسیار کوچک (مینیاتوری). ایجاد سوراخ (با زوایای ورودی کم، غیردایره ای، با اندازه های میکرونی، نسبت ابعادی زیاد، تعداد زیادی سوراخ ریز در یک قطعه کار، سوراخ های منحنی شکل، سوراخ بدون پلیسه و ...) در موادی که سخت ماشینکاری می شوند، موارد دیگری است که فرایندهایی مناسب را می طلبد. ویژگی های یادشده، عموماً در محصولاتی موردنیاز هستند که در صنایعی نظیر هوافضا، راکتورهای هسته ای، موشک ها، توربین ها، خودروها و... استفاده می شوند. برای پاسخگویی به این نیازها، انواع دیگر از فرایندهای ماشینکاری با عنوان فرایندهای غیرسنتی یا به بیانی صحیح تر، فرایندهای پیشرفته ماشینکاری، رشد و توسعه یافته اند.

براساس آنچه گفته شد، نیاز به ماشین های ابزار و فرایندهایی که بتوانند به دقت و سهولت هرچه بیشتر شکل های پیچیده و دقیق را در موادی با کمترین قابلیت ماشینکاری ایجاد کنند، بشدت احساس می شود.

علاوه بر این، ماشین های ابزار باید به سادگی قابل انطباق با اتوماسیون باشند. برای دست یابی به این مهم، تاکنون تعدادی از فرایندهای برداشت ماده، با هدف استفاده به صورت تجاری، توسعه داده شده اند. از آنجا که در این روش ها، از ابزار سنتی برای بریدن مواد استفاده نمی شود، آنها را غیرقراردادی نیز می نامند. در این فرایند برای برداشت ماده از قطعه کار از انرژی به صورت مستقیم استفاده می شود. دامنه کاربرد فرایندهای جدید ماشینکاری توسط خواص قطعه کار، مانند هدایت الکتریکی و حرارتی، دمای ذوب، معادل الکتروشیمیایی و... تعیین می شود. بعضی از این روش های جدید می توانند نقاطی از قطعات کار را ماشینکاری کنند که دسترسی به آنها با روش های قراردادی ماشینکاری، امکان پذیر نیست. استفاده از این روش ها در کارگاه ها، افزایش اجتناب ناپذیر و مطلوبی داشته است. اهمیت این فرایندها با توجه به انجام ماشینکاری دقیق و یا فوق دقیق، بسیار بیشتر می شود. «تانی گوچی» به این نتیجه رسید که دقت های بالا را نمی توان با روش های قراردادی ماشینکاری به دست آورد زیرا در آنها، ماده به شکل براده برداشته می شود. با این وجود، چنین دقت هایی را می توان با استفاده از برخی روش های پیشرفته ماشینکاری به دست آورد که در آنها، ماده به شکل اتم های جدا یا مولکول های جدا و یا گروهی از اتم ها و مولکول ها، برداشته می شود.

فرایندهای پیشرفته ماشینکاری را می توان به سه گروه اصلی: ماشینکاری مکانیکی، ترموالکتریکی و الکتروشیمیایی طبقه بندی کرد . هیچ یک از این فرایندها، تحت تمام شرایط و حالات ماشینکاری، بهترین روش نیستند. بعضی از آنها فقط برای مواد هادی الکتریسته استفاده می شوند و از برخی دیگر می توان برای مواد رسانا و غیررسانای الکتریسته، استفاده کرد. عملکرد بعضی از این روش ها در ماشینکاری موادی مانند آلومینیم که هدایت حرارتی بسیار بالایی دارد، چندان مناسب نیست. همچنین، هر کدام از فرایندها، ویژگی های منحصر بفرد خود را دارند. بنابراین، انتخاب فرایند ماشینکاری مناسب برای وضعیتی خاص (یا نیازهای محصول) بسیار مهم است.

فرایندهای پیشرفته ماشینکاری

روش های پیشرفته ماشینکاری مکانیکی، نظیر: ماشینکاری با جت ذرات ساینده یا جت سایشی AJM، ماشینکاری فراصوتی USM، ماشینکاری با جت آب WJMبا موفقیت های محدودی توسعه داده شده اند. در این فرایندها، از انرژی جنبشی K.Eذرات ساینده یا جت آب، برای برداشت ماده از قطعه کار استفاده می شود. ماشینکاری با استفاده از جت آب و ذرات ساینده AWJM نیز از انرژی جنبشی K.E ذرات ساینده همراه با جت آب، استفاده می کند. پرداخت کاری با استفاده از ذرات ساینده مغناطیسی   MAFروش دیگری است که در آن، از برس ساینده مغناطیسی برای کاهش ناهمواری های موجود بر سطوحی که قبلاً ماشینکاری شده اند، استفاده می شود. بتازگی، فرایند پرداخت کاری جدیدی به نام ماشینکاری با جریان ذرات ساینده AFM گسترش یافته است. با این وجود، عملکرد این روش ها به سختی، استحکام و دیگر خواص فیزیکی و مکانیکی قطعه کار بستگی دارد. نکته موردنیاز، توسعه روشی (روش هایی) است که عملکرد آن مستقل از خصوصیات فیزیکی، متالوژیکی و مکانیکی قطعه کار باشد. روش های ترموالکتریکی قادرند بر برخی موانع غلبه کنند. بنابراین، از فرایندهای ترموالکتریکی و همچنین فرایندهای الکتروشیمیایی، بیشتر و بیشتر در صنایع فلزکاری استفاده می شود.

در روش های ترموالکتریکی، انرژی یا به صورت گرما (ماشینکاری با قوس پلاسما PAM یا به صورت نور ماشینکاری با اشعه لیزر LBM) و یا بمباران الکترونی (ماشینکاری با اشعه الکترونی EBM) تأمین می شود. در این شیوه، انرژی بر محدوده ای کوچک از قطعه کار متمرکز شده که منجر به ذوب، یا ذوب همراه با تبخیر می شود. PAM، به عنوان فرایند ماشینکاری خشن، شناخته شده است. LBM و EBM برای ایجاد برش ها و سوراخ های دقیق و ظریف، مناسب هستند. ماشینکاری با تخلیه الکتریکی EDM قادر به ماشینکاری اقتصادی و با دقت بالای مواد است. از این روش، به طوری گسترده برای ماشینکاری مواد سخت و چقرمه، اما هادی الکتریسیته استفاده می شود. با این وجود، فرایند یادشده در مواردی که پرداخت سطح خیلی خوب، صدمه کم به سطح ماشینکاری شده و نرخ برداشت ماده MRR زیاد موردنیاز است، مناسب نیست. بنابراین، حتی فرایندهای پیشرفته ماشینکاری AMPs مکانیکی و ترموالکتریکی نیز، راه حلی رضایت بخش برای برطرف کردن برخی مشکلات ماشینکاری موادی که ماشینکاری آنها مشکل است، ارائه نمی دهند.

ماشینکاری شیمیایی ChM فرایند حکاکی یا کنده کاری شیمیایی است، که به دلیل MRR بسیار پایین و مشکلات موجود در یافتن محلول شیمیایی مناسب برای حکاکی قطعه کار، کاربردهایی بسیار محدود دارد.   از سوی دیگر، ماشینکاری الکتروشیمیایی ECM کاربردهایی بسیار گسترده دارد. این فرایند در واقع فرایند حل شدن کنترل شده «آند» با MRR بالا است که به هیچ یک از خواص فیزیکی و مکانیکی قطعه کار بستگی ندارد، اما قطعه کار باید از نظر الکتریکی رسانا باشد. در این روش سایش ابزار، تنش های پسماند و صدمه حرارتی در قطعه کار ایجاد نمی شود و لبه های ماشینکاری شده نیز فاقد پلیسه هستند. با این وجود، اکثر فرایندهای پیشرفته ماشینکاری نمی توانند به طور کامل جایگزین فرایندهای قراردادی ماشینکاری شوند. ماشینکاری بیوشیمیایی BM فرایندی در حال پیشرفت است که به منظور ماشینکاری پلاستیک های تجزیه پذیربه کار می رود و کاربردهایی بسیار محدود دارد.

بهترین عوامل به هنگام انتخاب یک فرایند، عبارتند از: قابلیت فرایند، عوامل فیزیکی، شکلی که باید ماشینکاری شود، خواص جنس قطعه کار، و مقرون به صرفه بودن فرایند.

? فرایندهای مختلط (ترکیبی)

به منظور افزایش توانمندی های فرایندهای ماشینکاری، دو و یا بیش از دو فرایند ماشینکاری با یکدیگر ترکیب می شوند تا از مزایای هر یک، بتوان بهره برد. مثلاً، سنگ زنی قراردادی یا معمولی، پرداخت سطح خوب و مقادیر تلرانس پایینی دارد، اما قطعات ماشینکاری شده توسط آن، دارای پلیسه، منطقه متأثر از حرارت و تنش های پسماند هستند. از آنجا که قطعات ماشینکاری شده به روش الکتروشیمیایی، فاقد چنین عیوبی هستند، فرایندی مختلط به نام سنگ زنی الکتروشیمیایی   ECG رشد و توسعه داده شده است. به همین ترتیب، فرایندهای مختلط دیگری نظیر ماشینکاری الکتروشیمیایی جرقه ای ECSM6، ماشینکاری   الکتروشیمیایی قوسی ECAM ، سنگ زنی سایشی با تخلیه الکتریکی   EDAG و ... نیز ایجاد شده اند