特种加工技术(第二版)章 (1)
特种加工技术习题集
特种加工技术习题第一章概述1、特种加工与传统切削加工方法在加工原理上的主要区别有哪些？2、特种加工的本质特点是什么？3、机械常规工艺与特种加工工艺之间有何关系？第二章电火花加工1、电火花加工必须解决的问题有哪些2、什么是电火花加工的机理？电火花放电过程大致可分为哪四个连续的阶段？3、电火花加工的优缺点有哪些？4、简要叙述电火花加工的应用场合。
5、在电火花加工中，工作液的作用有哪些？6、简述电火花加工用的脉冲电源的作用和输出要求。
7、什么是极性效应？在电火花加工中如何充分利用极性效应？8、试比较常用电极和优缺点及使用场合。
9、什么是覆盖效应？请举例说明覆盖效应的用途。
10、在实际加工中如何处理加工速度、电极损耗、表面粗糙度之间的关系？第三章电火花线切割加工1、线切割机床有那些常用的功能和分类？2、简述快走丝线切割机床的工作过程3、电火花加工与电火花线切割加工的异同点是什么？4、试分析影响线切割加工速度的因素。
5、试分析影响线切割加工中工件表面粗糙度和加工精度的因素。
6、按3B格式编出电极丝中心轨迹为如下图形的程序。
第四章电化学加工1、简述电化学反应加工的基本原理。
2、为什么说电化学加工过程中的阳极溶解是氧化过程，而阴极沉积是还原过程？第五章快速成型加工1、简述快速成形技术（RP）的原理。
2、简述快速成形技术的特点。
3、简述立体光造型（SLA）工作原理。
第六章激光加工1、简述激光加工的基本原理。
2、简述激光加工的特点。
第七章超声波加工1、简述超声波加工的原理。
2、简述超声波加工的主要特点。
第八章电子束、离子束加工1、简述电子束加工原理和特点。
2、简述离子束加工原理和特点。
3、电子束和离子束加工为什么必须在真空条件下进行？。
《数控特种加工技术(第二版)》教学资源-第2章数控电火花加工
二、电火花加工的特点
• 电火花加工具有如下特点：
• （1）便于加工用机械加工难以加工或无法加工的材料，如淬火钢、 硬质合金、耐热合金等。
数 控 特 种
• （2）由于可以简单地将工具电极的形状复制到工件上，因此特别适 用于复杂表面形状工件的加工，如复杂型腔模具加工等。由于加工中 工具电极和工件不直接接触，没有机械加工的切削力，因此，适宜于 加工低刚度工件及作微细加工。
于加工模具等具有复杂表面和有特殊要求的零部件，在民用和国防工
业中获得越来越多的应用。
2.1 电火花加工的原理、特点及应用范围
• 一、电火花加工的原理
• 电火花加工原理如图2-1所示。工件1和工具电极（简称为电极）4分 别接脉冲电源2的两极，并均浸泡在工作液中，电极在自动进给调节
装置的驱动下，与工件间保持一定的放电间隙。电极的表面（微观）
控 • 电火花加工（Electrical Discharge Machining，简记为EDM）是利用
特
浸在工作液中的两极间脉冲放电时产生的电蚀作用蚀除导电材料的特
种
种加工方法，又称放电加工或电蚀加工。
加 工 技 术
• 电火花加工于1943年由苏联学者 Б.Р.拉扎连科夫妇研究发明后，随着 脉冲电源和控制系统的改进而迅速发展起来。目前这一工艺技术已广 泛应用于加工淬火钢、不锈钢、模具钢、硬质合金等难加工材料；用
电火花加工应具备以下条件：
• （1）工件与电极之间应保持一定的放电间隙。放电间隙不
能过大或过小，间隙过大，极间电压不能击穿极间介质，
无法产生电火花；间隙过小，容易形成短路接触，同样不
数 控
能产生电火花。为此，在电火花加工过程中必须具有电极 自动进给和调节装置，使工件与电极之间保持一定放电间
(高教)模具特种加工技术(第2版)-习题答案
（高教）模具特种加工技术(第2版)-习题答案项目一1．判断题（√）1）电火花加工中若能合理利用覆盖效应则有助于降低电极的损耗。
（√）2）电加工加工中，电极接负极的叫正极性加工。
（√）3）电火花加工中，应尽量利用极性效应减少电极的损耗。
（×）4）电火花成形机床不能加工硬质合金等极硬的材料。
（×）5）电火花成形机床可以加工各种塑料零件。
（×）6）因局部温度很高，电火花加工不但可以加工可导电的材料，也可以加工不导电的材料。
（×）7）电火花加工中，工具和工件之间存在显著的机械切削力。
2．单项选择题1）下列加工方法中产生的力最小的是（D ）。
A．铣削B．磨削C．车削D．电火花2）下列叙述正确的是（A ）。
A．电火花加工中，工件接脉冲电源正极的加工叫正极性加工。
B．电火花加工中，电极、工件的材料通常都一样。
C．短脉冲加工中，工件往往接负极。
D．电火花加工中，可以不采用脉冲电源。
３）电火花成形机床加工时，为安全起见工作液面要高于工件，一般为（C ）。
A.0～5mmB.5～10mmC.30～50mmD.150～200mm４）某国产机床型号为DM7120，其中D表示（ B ）。
A.线切割机床B.电加工机床C.电火花加工机床D.数控加工机床５）电火花成形机床主要加工对象为（ C ）。
A.木材B.塑料C.金属等导电材料D.陶瓷６）下列液体中，最适宜作为电火花成形机床工作液的是( C )。
A.汽油B.矿泉水C.煤油D.自来水３．问答题1）电火花加工后工件表面是否有许多微小的凹坑？结合电火花加工原理解释原因。
是，电火花加工原理2）电火花加工后电极的表面是否还是电极材料的原有颜色？如果不是，请解释原因。
不是，覆盖效应3）根据加工前后测量的电极长度，查看电极尺寸是否缩短？如果电极尺寸缩短，比较一下电极缩短量与加工出的深度值是否相等？如果不等，请解释原因。
缩短，极性效应项目二1．判断题（√）1）脉冲间隔的主要作用之一是使工作液体恢复结缘。
特种加工技术ppt课件
激光切割、打孔 激光处理、表面改性 切割、打孔、焊接 蚀刻、镀覆、注入 切割（喷镀） 切割、打孔、雕刻 化学铣削 光刻
光能、热能 光能、热能 电能、热能 电能、动能 电能、热能 声能、机械能 化学能 化学能
熔化、汽化 熔化、相变 熔化、汽化 原子撞击 熔化、汽化（涂覆） 磨料高频撞击 腐蚀 光化学腐蚀
– 电化学能与机械能作用方式 ■电解磨削ECG、电解珩磨ECH
– 声能与机械作用能作用方式：超声波加工USM – 光能与热能作用方式：激光加工LBM – 电能与机械作用能作用方式：离子束加工IM – 液流能与机械作用能：挤压珩磨AFH、水射流WJC
第一章 概论
表1-1 常用特种加工方法的分类
特种加工方法
第一章 概论
1.3 特种加工的分类
与其他先进制造技术一样，特种加工正在研究、开发推广和 应用之中，具有很好的发展潜力和应用前景。依据加工能量的来 源和作用形式列举如表1-1所示常用的特种加工方法。
– 电能与热能作用方式 ■电火花EDM、线切割WEDM、电子束EBM、等离子PAM
– 电能与化学能作用方式 ■电解ECM、电铸、电刷镀
2 特种加工解决的问题
1) 难切削材料(如宝石、金刚石、钛合金等)的加工; 2) 特殊复杂表面的加工; 3) 超精、光整及具有特殊要求的表面加工(航空航天、国防工业中表 面质量和精度要求高的陀螺仪、伺服阀及低刚度细长轴)。
第一章 概论
3 加工原理
将电、热、光、声、化学等能量或其组合施加到 工件被加工的部位上，从而实现材料去除。
第一章 概论
尽管特种加工优点突出，应用日益广泛，但是各 种特种加工的能量来源、作用形式、工艺特点却不尽 相同，其加工特点与应用范围自然也不一样，而且各 自还都具有一定的局限性。
《特种加工技术》习题(1)
特种加工技术习题1、单项选择题1、特种加工的英文缩写是：（）A：EDM B：NTM C：LBM D：EBM2、电火花成型加工的英文缩写是：（）A：EDM B：NTM C：LBM D：EBM3、电火花加工用的脉冲电源是电火花成型机床的核心部分，最早使用的脉冲电源是：（）A：弛张式 B：闸流管式 C：晶体管式 D：高低压复合式4、电火花数控指令中，功能是“移动轴直到接触感知”的代码是：（）A：G20 B：G40 C：G80 D：G905、电火花数控指令中，功能是“忽略接触感知”的代码是：（）A：M00 B：M05 C：M08 D：M096、某机床为数控电火花线切割快走丝机床，工作台横向行程320mm，按中国国标规定其型号应是：（）A：DK7132 B：DK7232 C：DK7632D：DK77327、某机床为数控电火花线切割慢走丝机床，工作台横向行程320mm，按中国国标规定其型号应是：（）A：DK7132 B：DK7232 C：DK7632D：DK77328、若放电间隙没有击穿，间隙上有大于50V的电压，但间隙内没有电流流过，则该放电状态为：A：开路 B：火花放电 C：短路D：电弧放电9、若间隙内绝缘性能良好，工作液介质被击穿后能有效的拋出、蚀除金属，则该放电状态为：A：开路 B：火花放电 C：短路 D：电弧放电10、一个电压脉冲开始到下一个电压脉冲开始之间的时间称为（）A：脉冲宽度 B：脉冲间隔 C：脉冲频率 D：脉冲周期11、影响加工速度的因素分为电参数和非电参数两大类，在题设影响因素中不属于电参数因素是（）A：脉冲宽度 B：脉冲间隔 C：加工面积 D：峰值电流12、影响加工速度的因素分为电参数和非电参数两大类，在题设影响因素中不属于非电参数因素是（）A：脉冲宽度 B：加工深度 C：加工面积 D：冲油方式13、采用电火花穿孔加工方法加工凹模。
如凹模的尺寸为20mm，单边火花间隙值为0.11 mm,则工具电极相应的尺寸为( )A：20.22 mm B：20.11 mm C：19.89 mm D：19.78mm14、试确定题设加工方法中,不属于电火花成型加工方法的是( )A：单工具电极直接成型法 B：多电极更换法C：分解电极加工法 D：阶梯工具电极加工法。
特种加工基础实训教程(第2版)第 1 章 概论
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１.３特种加工在制造业中的应用
• （３） 推动传统制造方法不断改革和发展。 由于诸如电子束加工和 离子束加工等特种加工技术对于超微细加工新技术的有力支持， 促 进了所谓原子、 分子级加工方法的发展， 同时也满足了半导体大规 模集成电路生产发展的需求。 另外， 特种加工技术融入传统制造工 艺中形成的超声振动切削、 电磁成型等， 都对制造工业产生了积极 有力的促进作用。
上一页Biblioteka 返回１.２ 特种加工的特点及分类
• 特种加工在加工机理和加工形式上与传统切削加工和成型加工具有本 质上的区别， 主要有以下特点：
• （１） 与传统切削和成型方法不同， 特种加工材料的去除和分离是 直接由电能、 化学能、光能、 声能和热能等能量实现的， 而机械能 仅仅作为产生或转化上述能量的原始动力能使用。
• （２） 利用机械能或间接用声能、 热能、 电化学能进行加工的方法 适用于切割、 穿孔、研磨、 去毛刺、 蚀刻、 磨削、 拉削和套料等 加工。
• （３） 利用化学溶液酸、 碱、 盐等对金属产生化学反应的特种加工 可以用于化学铣切、照相制版、 光刻、 蚀刻等加工。
• （４） 利用电子束、 激光束、 等离子束、 电火花放电产生热量的热 特种加工适用于打孔、成型、 磨削、 车削、 切割、 开割、 划线等 加工。
• 由于特种加工方法的广泛利用， 极大地促进了机械制造工业、 特别 是模具工业的发展，使得一些传统加工方法获得了强有力的工艺支持。 同时， 机械制造工业和模具制造工业不断提出新的挑战， 也使得各 种特种加工技术获得了新的生机。 随着各种新型材料的不断出现和 新工艺要求的不断提出， 特种加工技术正在以日新月异的面貌活跃 在加工制造领域中。
特种加工技术1
现代特种加工技术摘要：随着科学技术的迅猛发展，对产品结构的要求日趋复杂，对产品性能的要求日益增加，因此随之产生了特种加工技术，本文介绍了激光加工、电子束加工、离子束加工、超声加工等特种加工的原理、特点和应用。
关键词：特种加工激光电子束离子束超声波1 概述随着科学技术的迅猛发展，对产品结构的要求日趋复杂，对产品性能的要求日益增加，特别是在航空、航天和军事尖端技术中更为突出。
有些产品要求具备很高的强度重量比；由此而产品在精度、工作速度、功率及小型化方面要求很高；有些产品则要求在高温、高压和腐蚀环境中能可靠的进行工作。
为了适应以上要求，各种新结构、新材料和复杂形状的精密零件大量涌现，其结构形状的复杂性、材料的可加工性以及加工精度和表面完整性方面的要求，用一般的机械加工是难以实现的，这就不断地向传统的切削加工技术提出新的挑战。
传统切削加工技术的本质和特点：一是靠刀具材料比工件材料更硬来实现切削；二是靠机械能把工件上多余的材料切除。
一般情况下，这是行之有效的方法。
但是，当工件材料越来越硬，加工表面越来越复杂的情况下，原来行之有效的方法就转化为限制生产率和影响加工质量的不利因素。
于是人们开始探索用软的工具加工硬的材料，不仅用机械能而且还采用电、化学、光、声等能量进行加工。
到目前为止，已经找到了多种这一类的加工方法，为区别于现有的金属切削加工，统称为特种加工。
与传统机械加工方法相比具有许多独到之处：(1)加工范围不受材料物理、机械性能的限制，能加工任何硬的、软的、脆的、耐热或高熔点金属以及非金属材料。
(2)易于加工复杂型面、微细表面以及柔性零件。
(3)易获得良好的表面质量，热应力、残余应力、冷作硬化、热影响区等均比较小。
(4)各种加工方法易复合形成新工艺方法，便于推广应用。
2激光加工（1）激光加工原理激光加工是利用光的能量经过透镜聚焦后在焦点上达到很高的能量密度，靠光热效应来加工的。
激光加工不需要工具、加工速度快、表面变形小，可加工各种材料。
第一节-特种加工技术
2.电火花加工的局限性：
(1)电火花加工生产效率低。 (2)被加工的工件只能是导体. (3)存在电极损耗,这就影响了成型精度。 (4)加工表面有变质层。 (5)加工过程必须在工作液中进行。电火花加工时 放电部位必须在工作液中,否则将引起异常放电。 (6)线切割加工有厚度极限。
60年代初,上海科学院电工研究所成功研制了我国第一台靠模仿形电 火花线切割 机床。随后又出现了具有我国特色的冷冲模工艺,即直接采用凸模打凹 模的方法,使凸凹模配合的均匀性得到了保证,大大简化了工艺过程。
60年代末,上海电表厂张维良工程师在阳极切割的基础上发明了我国 独有的高速走丝线切割机床。上海复旦大学研制出电火花线切割数控 系统。
电火花加工
一、加工原理
电火花加工是利用浸在工作液中的两极间脉冲放电时 产生的电蚀作用蚀除导电材料的特种加工方法，又称放电 加工或电蚀加工，英文简称EDM.
电火花加工的基本概念和特点
电火花加工的基本概念：
电火花加工又称放电加工（Electrical Discharge Machining 简称EMD）。它是在加工过程中,使工具和工件 之间不断产生脉冲性的火花放电,靠放电时产生的局部、瞬时 的高温将金属蚀除下来。这种利用火花放电产生的腐蚀现象 对金属材料进行加工的方法叫电火花加工。
国外电火花加工的发展
目前计算机技术广泛应用于工业领域,电火花加工实 现了数控化和无人化。美国、日本的一些电火花加工设 备生产公司依靠其精密机械制造的雄厚实力,通过两轴、 三轴和多轴数控系统、自动工具交换系统及采用多方向 伺服的平动、摇动方案,解决了电火花加工技术中一系列 实质性的问题。随着具有高精度、高刚度、高自动化、 高加工表面粗糙度的机床不断出现,使加工的功能及范围 不断扩大。如今,在国际上,电火花加工可以加工大至数十 吨重的模具和零件,小至只有几微米的微孔。
《特种加工技术》课程教学大纲
《特种加工技术》课程教学大纲英文名称：Technology of Special Machining课程类型：专业课学时/学分：40/2.5适用专业：数控应用技术（专科）一、课程性质、目的和任务性质：数控电火花线切割加工技术是高校工程专科数控加工技术专业所必修的一门专业课。
任务：1．初步掌握数控电火花线切割机床的结构与工作原理；2．熟悉数控电火花线切割加工的编程方法；3．初步掌握数控电火花线切割的加工工艺；4．熟悉数控电火花线切割机床的精度检验方法；5．熟悉CAXA数控电火花线切割加工的软件。
二、教学基本要求1．熟悉线切割加工的放电基本原理、走丝原理及X、Y坐标工作台运动原理，了解其特点和分类。
2．了解线切割加工的主要名词术语及安全技术规程。
3．了解线切割机床的使用规则及维护保养方法。
4．了解线切割机床的型号和主要技术参数。
5．了解线切割机床的各部分结构特点和工作原理。
6．初步掌握线切割基本编程方法。
7、了解线切割加工的步骤和要求。
8、基本掌握常用夹具和工件的正确装夹方法。
9、了解线切割工作液对工艺指标的影响。
10、熟悉电极丝对线切割工艺性能的影响。
11、熟悉穿丝孔加工及其影响。
12、初步掌握线切割工艺参数的选择；了解线切割加工产生废品的原因和预防方法。
13、基本掌握线切割加工的某些工艺技巧。
14、了解线切割机床的常用量具。
15、熟悉线切割机床的精度检验、数控精度检验及工作精度。
16、熟悉CAXA数控电火花线切割加工的软件。
三、课程内容第一章数控电火花线切割加工原理第二章数控电火花线切割机床第三章数控电火花线切割编程第四章数控电火花线切割工艺第五章数控电火花线切割机床的精度检验方法第六章CAXA数控电火花线切割加工四、实验1.线切割机床自动编程方法实验（4学时）2. 线切割机床加工参数关系实验（4学时）五、学时分配六、选用教材教材：《数控电火花线切割加工技术》 2000年2月第一版哈尔滨工业大学出版社参考教材：1.复旦大学主编，《数字程序控制线切割机床》，国防工业出版社2．王志尧，《电火花线切割工艺》，原子能出版社七、说明1．修订大纲的指导思想为适应国内外特种加工技术飞速发展的形势，其教学必须及时在体系和内容上加以更新，以便能适应培养高素质特种加工技术应用人才的需要。
(完整版)特种加工技术第一章概述
特种加工的定义：
特种加工是将电能、热能、光能、声能 和磁能等物理能量及化学能量或其组合 乃至与机械能组合直接施加到被加工的 部位上，从而实现产品结构形状的加工 方法；以及应用现代科技手段进行精微 细化和复合化加工的方法统称。 (NTM， Non-Traditional Machining)
§1.3 特种加工的分类：
难点内容： 传统机械加工面临的新问题（P1) 特种加工的特点(P4) 特种加工对传统机械制造领域的影响
§1.1特种加工产生的原因及发展
科技产品的发展趋势的客观要求： 制造技术向高精度、高速度、高温度、高压、
大功率、小型化方向发展； 使用的材料越来越难加工、零件形状越来越复
杂、表面精度及粗糙度要求越来越高
任何硬度、强度、韧性、脆性的金属和非 金属加工。
专长加工复杂、微细表面和低刚度零件 超精加工、镜面光整加工、纳米级加工
传统加工
特种加工
机械能 切削力
电能、光能 声能、热能
化学能
对机械制造业的影响：
特种加工的发展带来了现代制造领域的变革： 提高了材料的可加工性，拓宽了材料应用范围。 改变了零件的传统的工序集中典型工艺路线制造 方式。 改变了新产品的试制模式，缩短了新产品开发周 期。 很大程度上影响了产品零件的结构设计。 传统的结构工艺性好坏衡量标准的重新审视。 成为微细加工和纳米加工的主要手段。
四轴联动线切割机床切切割扭曲变截面
激光切割机
超声波加工
§ 1.5特种加工的地位和作用：
是一个国家制造业发展水平的重要标志。 是拓宽市场，培育新产业的重要途径之一。 是不断降低能耗，实行节能环保的客观需要。 是开拓人类科技发展未来之路，造业面临的新挑战
特种加工技术习题集附答案
补充资料《特种加工技术》习题集0总论1.特种加工在国外也叫做“非传统加工技术”，其“特”在何处？2.试述特种加工技术与传统加工技术的并存关系，并说明特种加工技术对现代制造业存在的必然性和影响。
3.人们常言“打破传统，锐意创新”，特种加工技术的产生和发展对于科研和工程技术人员从事发明创新工作有何启迪？试举例说明生产、生活中还有哪些可以变害为利产生发明和创新的例子？第1章电火花成形加工（EDM SINKING）一、简答题4.试述电火花加工的工作原理及工艺特点。
5.电火花加工机床有哪些附件？其各自的用途如何？6.电火花工作液有哪些供液方式？各自的优缺点如何？7.常用的电火花工具电极材料有哪些？8.电火花磨削与传统机械磨削有何差异？9.试述电火花铣削的工作原理、特点及工艺实施形式。
10.“反拷法”是何含义？其应用场合如何？11.“群电极”是什么含义？如何制备？应用于何种场合？12.简述共轭回转电火花加工的工作原理及特点。
13.超大深径比的深小孔加工的难点何在？对策如何？二、选择题1.电火花深小孔加工应当选择以下作为工作液；A.自来水；B.煤油；C.去离子水(工业纯水) ；D.乳化液2.电火花共轭回转加工的最早发明人是：A.中国人；B.美国人C.俄国人D.德国人3. 欲将小型交叉孔口毛刺去除彻底干净，最好采用加工方法来完成。
A.锉刀；B.砂带磨削C.砂轮磨削D.电火花工艺4.欲保证最高的加工精度，电火花加工中工作液供给方式最好采用。
A.静态淹没工件；B.侧面冲液C.工具电极部抽吸D.工具电极部射出5.对于象筛网零件有成千上万个小孔需要加工，为保证生产率，电火花加工宜采用以下工具电极.A.单个实心电极逐个加工；B.单个空心电极逐个加工C. 实心群电极D.空心管群电极三、判断题1.电火花加工中的吸附效应都发生在正极上。
（ F ）2.电火花成型加工时，电极在长度方向上损耗后无法得到补偿，需要更换电极。
（F）3.电火花成型加工中的自动进给调节系统应保证工具电极的进给速度等于工件的蚀除速度；（ T）4.电火花成型加工和穿孔加工相比，前者要求电规准的调节围相对较小。
特种加工技术2
4.2激光切割
二、激光切割 激光切割（如图所示）的原理与激光 打孔相似，但工件与激光束要相对移动。在 实际加工中，采用工作台数控技术，可以实 现激光数 控切割。
激光器
激光束
辅助气体
平面镜 聚焦透镜 喷嘴 钛合金
CO2气体激光器切割钛合金示意图
激光切割特性
1）能切割任何难加工的高熔点材料、耐高温和硬脆 材料
行业
应用实例
航空 航天工业
涡轮发动机叶片、火箭壳体的加
强筋、导弹发射架、仪器壳体等零 部件，储存高压气体的铝制和钛制 容器、继电器
汽车工业
齿轮箱、汽车底盘、车轮钢圈
电子和 微电子工业
仪表和电器，如仪表壳体、显像
管、微电机齿轮轴、微型接插件、 测量仪器的弹簧、军用锂电池、微 型雷管和热敏元件等
激光焊接机 它的作用是实现光束与工件之间的相对 运动，完成激光焊接，分焊接专机和通用焊 接机两种。后者常采用数控系统，有直角坐 标二维、三 维焊接机或 关节型激光
按工作物质分 ：
气体激光器
固体激光器 液体激光器 半导体激光器 自由电子激光器
按输出方式分：
连续输出 脉冲输出
•按激励方式分，有光激励、电激励、热激励、 化学激励和核激励激光器等；
梅曼和第一只激光器
红宝石激光器
气体激光器
固体激光器
液体激光器
半导体激光器
2 激光加工应用
（3) 激光的应用
1）处理速度快 2）变形小 3）效率高
4.5激光微调
五、激光电阻微调 在微电子电路中所采用的电阻有薄膜电 阻和厚膜电阻。前者厚度为几十纳米至几微 米，常用钽或镍铬合金，通过真空蒸镀制 作；后者厚度为几微米至几十微米，主要用 钯、钌、氧化铊等，由浆料印刷法制作。两 种电阻在微调前的阻值偏差可达5％～25 ％，而很多电路却要求小于1％。因此，必须 进行电阻微调，以保证电路的技术指标。
特种加工技术2
特种加工技术摘要：特种加工是一种利用化学电声光能对金属或非金属材料进行加工的方法特种加工亦称“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。
特种加工的发展:特种加工的特点与广泛应用已经引起了机械制造工艺技术领域的很多变革：（1）提高了材料的可加工性，材料的可加工性不再与硬度、强度、脆性等直接关系；（2）改变了零件的传统加工工艺路线，不必考虑淬火安排的前后问题；（3）改变了产品结构的传统设计，一些分体加工可以采用整体结构；（4）对传统的结构工艺性重新评价，方孔窄缝并非不允许出现。
虽然特种加工已解决了传统机械切削方法所遇到的诸多问题，在提高加工能力、产品质量、生产效率和经济效益上显示出巨大的优越性，但目前仍存在一些问题，一些加工设备所需投资大、使用维修费用高、加工过程中废液的排放不当会造成环境污染、有些特种加工的特种加工是20世纪40年代发展起来的，由于材料科学、高新技术的发展和激烈的市场竞争、发展尖端国防及科学研究的急需，不仅新产品更新换代日益加快，而且产品要求具有很高的强度重量比和性能价格比，并正朝着高速度、高精度、高可靠性、耐腐蚀、高温高压、大功率、尺寸大小两极分化的方向发展。
为此，各种新材料、新结构、形状复杂的精密机械零件大量涌现，对机械制造业提出了一系列迫切需要解决的新问题。
例如，各种难切削材料的加工；各种结构形状复杂、尺寸或微小或特大、精密零件的加工；薄壁、弹性元件等刚度、特殊零件的加工等。
特种技术加工特点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，这些加工方法与工电火花线切割加工电火花线切割加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。
第1章-特种加工概论 ppt课件
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1.6 特种加工对材料可加工性和结构工艺性的 影响
对零件结构设计带来变革
主要有零件上的尖角与圆角、零件与部件拼镶结构或整体结构的选定
喷气发动机涡轮由于电加工而可采用扭曲叶片带冠整体结构，可大大提高发动机 性能。特种加工使产品零件可以更多地采用整体性结构。
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1.6 特种加工对材料可加工性和结构工艺性的 影响
超精微细加工 电子束、离子束加工，就是近年来提出的超精微 加工，即所谓原子、分子单位的加工方法。
非尺寸加工
液中放电成形加工、电磁成形加工、爆炸成形加 工及放电烧结等等。
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1.6 特种加工对材料可加工性和结构工艺性的 影响
改变对材料的可加工性的认识
难加工材料不再难加工
以往认为金刚石、硬质合金、淬火钢、石英、玻璃、陶瓷等是很难加工的。现 在已经广泛采用金刚石、聚晶（人造）金刚石制造的刀具、工具、拉丝模具， 可以用电火花、电解、激光等多种方法来加工它们。材料的可加工性不再与硬 度、强度、韧性、脆性等成直接、正比关系，对电火花、线切割加工而言，淬 火钢比未淬火钢更易加工。
（加工质量和效率高、多品种小批量、设计制造 一体化、智能决策）
新方法、新技术的研发与应用
（新的加工方法、复合加工）
绿色制造
（用水基液代替有污染的工作液）
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1.6 特种加工对材料可加工性和结构工艺性的 影响
重新衡量结构工艺性的优劣
过去对方孔、小孔、弯孔、窄缝等被认为是工艺性很“坏”的典型。特种加工的采用 改变了这种现象。对于电火花穿孔，电火花线切割工艺来说，加工方孔和加工圆孔的 难易程度是一样的。喷油嘴小孔，喷丝头小异形孔，涡轮叶片大量的小冷却深孔，窄 缝，静压轴承、静压导轨的内油囊型腔，采用电加工后变难为易了。过去淬火前忘了 钻定位销孔、铣槽等工，淬火后这种工件只能报废，现在则大可不必，可用电火花打 孔、切槽进行补救。相反有时为了避免淬火开裂、变形等影响，故意把钻孔、开槽等 工艺安排在淬火之后。
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第二章 电火花加工的基本原理及设备
上述步骤(1)～(4)在一秒内约数千次甚至数万次地往复式 进行，即单个脉冲放电结束，经过一段时间间隔(即脉冲间隔) 使工作液恢复绝缘后，第二个脉冲又作用到工具电极和工件上， 又会在当时极间距离相对最近或绝缘强度最弱处击穿放电，蚀 出另一个小凹坑。这样以相当高的频率连续不断地放电，工件 不断地被蚀除，故工件加工表面将由无数个相互重叠的小凹坑 组成(如图2-2所示)。所以电火花加工是大量的微小放电痕迹 逐渐累积而成的去除金属的加工方式。
第二章 电火花加工的基本原理及设备
(4) 极间介质的消电离(如图2-1(e)所示)。加工液流入放 电间隙，将电蚀产物及残余的热量带走，并恢复绝缘状态。若 电火花放电过程中产生的电蚀产物来不及排除和扩散，产生的 热量将不能及时传出，使该处介质局部过热，局部过热的工作 液高温分解、积炭，使加工无法继续进行，并烧坏电极。因此， 为了保证电火花加工过程的正常进行，在两次放电之间必须有 足够的时间间隔让电蚀产物充分排出，恢复放电通道的绝缘性， 使工作液介质消电离。
第二章 电火花加工的基本原理及设备
1) 弛张式脉冲电源 弛张式脉冲电源是最早使用的电源， 它是利用电容器充电储存电能，然后瞬时放出，形成火花放电 来蚀除金属的。因为电容器时而充电，时而放电，一弛一张， 故又称“弛张式”脉冲电源(如图2-9所示)。由于这种电源是 靠电极和工件间隙中的工作液的击穿作用来恢复绝缘和切断脉 冲电流的，因此间隙大小、电蚀产物的排出情况等都影响脉冲 参数，使脉冲参数不稳定，所以这种电源又称为非独立式电源。
第二章 电火花加工的基本原理及设备 图2-1 电火花加工原理
第二章 电火花加工的基本原理及设备
(1) 极间介质的电离、击穿，形成放电通道(如图2-1(a) 所示)。工具电极与工件电极缓缓靠近，极间的电场强度增大， 由于两电极的微观表面是凹凸不平的，因此在两极间距离最近 的A、B处电场强度最大。
工具电极与工件电极之间充满着液体介质，液体介质中不 可避免地含有杂质及自由电子，它们在强大的电场作用下，形 成了带负电的粒子和带正电的粒子，电场强度越大，带电粒子 就越多，最终导致液体介质电离、击穿，形成放电通道。
第二章 电火花加工的基本原理及设备
2.2.2 电火花加工机床结构
电火花加工机床主要由机床本体、脉冲电源、自动进给 调节系统、工作液过滤和循环系统、数控系统等部分组成，如 图2-6所示。
第二章 电火花加工的基本原理及设备 图2-6 电火花机床
第二章 电火花加工的基本原理及设备
1. 机床本体 机床本体主要由床身、立柱、主轴头及附件、工作台等部 分组成，是用以实现工件和工具电极的装夹固定和运动的机械 系统。床身、立柱、坐标工作台是电火花机床的骨架，起着支 承、定位和便于操作的作用。因为电火花加工宏观作用力极小， 所以对机械系统的强度无严格要求，但为了避免变形和保证精 度，要求具有必要的刚度。主轴头下面装夹的电极是自动调节 系统的执行机构，其质量的好坏将影响到进给系统的灵敏度及 加工过程的稳定性，进而影响工件的加工精度。
第二章 电火花加工的基本原理及设备
(a) 机械式平动头
(b) 数控平动头
图2-8 平动头外形
第二章 电火花加工的基本原理及设备
与一般电火花加工工艺相比较，采用平动头电火花加工有 如下特点：
(1) 可以通过改变轨迹半径来调整电极的作用尺寸，因此 尺寸加工不再受放电间隙的限制。
(2) 用同一尺寸的工具电极，通过轨迹半径的改变，可以 实现转换电规准的修整，即采用一个电极就能由粗至精直接加 工出一副型腔。
第二章 电火花加工的基本原理及设备
电火花加工时粗加工的电火花放电间隙比中加工的放电间 隙要大，而中加工的电火花放电间隙比精加工的放电间隙又要 大一些。当用一个电极进行粗加工时，将工件的大部分余量蚀 除掉后，其底面和侧壁四周的表面粗糙度很差，为了将其修光， 就得转换规准逐挡进行修整。但由于中、精加工规准的放电间 隙比粗加工规准的放电间隙小，若不采取措施则四周侧壁就无 法修光了。平动头就是为解决修光侧壁和提高其尺寸精度而设 计的。
第二章 电火花加工的基本原理及设备
(2) 二者的加工机理、生产率、表面粗糙度等工艺规律基 本相似，可以加工硬质合金等一切导电材料。
(3) 最小角部半径有限制。电火花加工中最小角部半径为 加工间隙，线切割加工中最小角部半径为电极丝的半径加上加 工间隙。
第二章 电火花加工的基本原理及设备
2．不同特点 (1) 从加工原理来看，电火花加工是将电极形状复制到工 件上的一种工艺方法(如图2-3(a)所示)，在实际中可以加工通 孔(穿孔加工)和盲孔(成型加工)(如图2-3(b)、(c)所示)。线 切割加工是利用移动的细金属导线(铜丝或钼丝)做电极，对工 件进行脉冲火花放电、切割成型的一种工艺方法，如图2-4所 示。
粗、中、精加工的电火花放电间隙δ之差，从而达到修光型腔
的目的。具体平动头的结构及原理可以参考其他书籍。
第二章 电火花加工的基本原理及设备
图2-7 平动头扩大间隙原理图
第二章 电火花加工的基本原理及设备
目前，机床上安装的平动头有机械式平动头和数控平动头， 其外形如图2-8所示。机械式平动头由于有平动轨迹半径的存 在，它无法加工有清角要求的型腔；而数控平动头可以两轴联 动，能加工出清棱、清角的型孔和型腔。
第二章 电火花加工的基本原理及设备
第二章 电火花加工的基本 原理及设备
2.1 电火花加工的物理本质及特点 2.2 电火花加工机床简介 2.3 电火花线切割加工机床简介 习题
第二章 电火花加工的基本原理及设备
2.1 电火花加工的物理本质及特点
2.1.1 电火花加工的物理本质
电火花加工基于电火花腐蚀原理，是在工具电极与工件 电极相互靠近时，极间形成脉冲性火花放电，在电火花通道中 产生瞬时高温，使金属局部熔化，甚至气化，从而将金属蚀除 下来。那么两电极表面的金属材料是如何被蚀除下来的呢？这 一过程大致分为以下几个阶段(如图2-1所示)：
第二章 电火花加工的基本原理及设备
(3) 在加工过程中，工具电极的轴线与工件的轴线相偏移， 除了电极处于放电区域的部分外，工具电极与工件的间隙都大 于放电间隙，实际上减小了同时放电的面积，这有利于电蚀产 物的排除，提高加工稳定性。
(4) 工具电极移动方式的改变，可使加工的表面粗糙度大 有改善，特别是底平面处。
第二章 电火花加工的基本原理及设备
图2-4 线切割加工
第二章 电火花加工的基本原理及设备
(2) 从产品形状角度看，电火花加工必须先用数控加工等 方法加工出与产品形状相似的电极；线切割加工中产品的形状 是通过工作台按给定的控制程序移动而合成的，只对工件进行 轮廓图形加工，余料仍可利用。
(3) 从电极角度看，电火花加工必须制作成型用的电极 (一般用铜、石墨等材料制作而成)；线切割加工用移动的细金 属导线(铜丝或钼丝)做电极。
第二章 电火花加工的基本原理及Байду номын сангаас备
放电通道是由大量高速运动的带正电和带负电的粒子以及 中性粒子组成的。由于通道截面很小，通道内因高温热膨胀形 成的压力高达几万帕，高温高压的放电通道急速扩展，产生一 个强烈的冲击波向四周传播。在放电的同时还伴随着光效应和 声效应，这就形成了肉眼所能看到的电火花。
第二章 电火花加工的基本原理及设备
第二章 电火花加工的基本原理及设备
(a) 电火花加工产品
(b) 线切割加工产品
图2-5 加工产品实例
第二章 电火花加工的基本原理及设备
2.2 电火花加工机床简 介
2.2.1 机床型号、规格、分类
在中国大陆外，电火花加工机床的型号没有采用统一标 准，由各个生产企业自行确定，如日本沙迪克(Sodick)公司生 产的A3R、A10R，瑞士夏米尔(Charmilles)技术公司的 ROBOFORM20/30/35，台湾乔懋机电工业股份有限公司的 JM322/430等。
第二章 电火花加工的基本原理及设备
平动头的动作原理是：利用偏心机构将伺服电机的旋转运 动通过平动轨迹保持机构转化成电极上每一个质点都能围绕其 原始位置在水平面内作平面小圆周运动，许多小圆的外包络线 面积就形成加工横截面积，如图2-7所示，其中每个质点运动 轨迹的半径就称为平动量，其大小可以由零逐渐调大，以补偿
(2) 电极材料的熔化、气化热膨胀(如图2-1(b)、(c)所 示)。液体介质被电离、击穿，形成放电通道后，通道间带负 电的粒子奔向正极，带正电的粒子奔向负极，粒子间相互撞击， 产生大量的热能，使通道瞬间达到很高的温度。通道高温首先 使工作液汽化，进而气化，然后高温向四周扩散，使两电极表 面的金属材料开始熔化直至沸腾气化。气化后的工作液和金属 蒸气瞬间体积猛增，形成了爆炸的特性。所以在观察电火花加 工时，可以看到工件与工具电极间有冒烟现象，并听到轻微的 爆炸声。
第二章 电火花加工的基本原理及设备
图2-2 电火花表面局部放大图
第二章 电火花加工的基本原理及设备
2.1.2 电火花加工、电火花线切割加工的特点
电火花加工、电火花线切割加工都是利用火花放电产生的 热量来去除金属的，它们加工的工艺和机理有较多的相同点， 又有各自独有的特性。
1．共同特点 (1) 二者的加工原理相同，都是通过电火花放电产生的热 来熔解去除金属的，所以二者加工材料的难易与材料的硬度无 关，加工中不存在显著的机械切削力。
第二章 电火花加工的基本原理及设备 (4) 脉冲波形的主要参数(峰值电流、脉冲宽度、脉冲间
歇等)有较宽的调节范围，以满足粗、中、精加工的要求。 (5) 有适当的脉冲间隔时间，使放电介质有足够时间消除电离并冲 去金属颗粒，以免引起电弧而烧伤工件。
电源的好坏直接关系到电火花加工机床的性能，所以电源 往往是电火花机床制造厂商的核心机密之一。从理论上讲，电 源一般有如下几种。
第二章 电火花加工的基本原理及设备