特种加工的概念

电铸
涂镀
激光束加工
高能束加工
电子束加工 离子束加工
等离子弧加工
主要能量形式 电能、热能 电能、热能 电化学能 电化学能、机械能 电化学能、机械能 电化学能 电化学能 光能、热能 光能、热能 电能、机械能 电能、热能
作用形式 熔化、气化 熔化、气化 金属离子阳极溶解 阳极溶解、磨削 阳极溶解、研磨 金属离子阴极沉积 金属离子阴极沉积 熔化、气化 熔化、气化 切蚀 熔化、气化
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1.3 特种加工的分类
特种加工的分类还没有明确的规定，一般按能量 来源和作用形式以及加工原理可分为表1-1所示的形式。
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表1-1 常用特种加工方法的分类
表1-1 常用特种加工方法的分类
加工方法
电火花加工
电火花成型加工 电火花线切割加工
电解加工
电解磨削
电化学加工 电解研磨
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1.2 特种加工的特点及发展
与传统的机械加工相比，特种加工的不同点是： (1) 不是主要依靠机械能，而是主要用其他能量(如 电、化学、光、声、热等)去除金属材料。 (2) 加工过程中工具和工件之间不存在显著的机械切 削力，故加工的难易与工件硬度无关。 (3) 各种加工方法可以任意复合、扬长避短，形成新 的工艺方法，更突出其优越性，便于扩大应用范围。如 目前的电解电火花加工(ECDM)、电解电弧加工(ECAM) 就是两种特种加工复合而形成的新加工方法。
可达到尺寸 精度/mm
(平均/最高)
30/3000
0.03/0.003
20/200* (mm2/min)
0.02/0.002
100/10000 0.1/0.01
可达到表 面粗糙度
Ra/μm
(平均/最高) 10/0.04
5/0.32
1.25/0.16
主要适用范围
从数 微米的孔 、槽到 数米的 超大型模具、 工 件等，如各种类型的孔、 各种类型的模具
切割 各种二维 及三维 直纹面 组成的模具及 零 件，也 常用于钼、钨 、 半导体 材料或贵重金 属 切削
从微 小零件到 超大型 工件、 模具的加工， 如 型孔、 型腔、抛光、 去 毛刺等
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电解磨削
1/50
超声波 加工
任何脆性 材料
0.1/10
1/100
0.02/0.001
1.25/0.04
加工 脆硬材料 ，如玻 璃、石 英、宝石、金 刚 石、硅等，可加工型孔、 型腔、小孔等
精密 加工小孔 、窄缝 及成型 切割、蚀刻， 如 金刚石 拉丝模、钟表 宝 石轴承等
在各 种难加工 材料上 打微小孔、切缝、蚀刻、 焊接等，常用于制造大、 中规模 集成电路微电 子 器件
对零 件表面进 行超精 密、超微量加工、抛光、 刻蚀、掺杂、镀覆等
第一章 概论
1.1 特种加工的概念 1.2 特种加工的特点及发展 1.3 特种加工的分类
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1.1 特种加工的概念
随着社会生产的需要和科学技术的进步，20世纪40 年代，前苏联科学家拉扎连柯夫妇研究开关触点遭受火花 放电腐蚀损坏的现象和原因，发现电火花的瞬时高温可使 局部的金属熔化、气化而被腐蚀掉，开创和发明了电火花 加工。后来，由于各种先进技术的不断应用，产生了多种 有别于传统机械加工的新加工方法。这些新加工方法从广 义上定义为特种加工(NTM，Non-Traditional Machining)， 也被称为非传统加工技术，其加工原理是将电、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。
切蚀 切蚀 切蚀 腐蚀 腐蚀 光化学腐蚀 熔化、气化腐蚀 离子溶解、熔化、切割
USM AFM HDM CHM CHP PCM ECAM MEEC
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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。为了更好地应用和发挥各 种特种加工的最佳功能及效果，必须依据工件材料、 尺寸、形状、精度、生产率、经济性等情况作具体分 析，区别对待，合理选择特种加工方法。表1-2对几种 常见的特种加工方法进行了综合比较。
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正因为特种加工工艺具有上述特点，所以就总体而 言，特种加工可以加工任何硬度、强度、韧性、脆性的金 属或非金属材料，且专长于加工复杂、微细表面和低刚度 的零件。
目前，国际上对特种加工技术的研究主要表现在以下 几个方面：
(1) 微细化。目前，国际上对微细电火花加工、微细 超声波加工、微细激光加工、微细电化学加工等的研究正 方兴未艾，特种微细加工技术有望成为三维实体微细加工 的主流技术。
符号 EDM WEDM ECM(ELM) EGM(ECG) ECH EFM EPM LBM EBM IBM PAM
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物料切蚀 加工
化学加工
复合加工
表1-1 常用特种加工方法的分类
超声加工 磨料流加工 液体喷射加工 化学铣削 化学抛光 光刻 电化学电弧加工 电解电化学机械磨削
声能、机械能 机械能 机械能 化学能 化学能 光能、化学能 电化学能 电能、热能
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1/50
0.03/0.005
0.63/0.16
激光加工
电子束 加工
任何材料
不损耗 (三种 加工，没有成型 用的工具)
瞬时去 除 率很高，受功 率限制，平均 去除率不高
0.01/0.001
10/1.25
离子束 加工
很低
/0.01 μm
/0.01
硬质 合金钢等 难加工 材料的 磨削，如硬质 合 金刀具、量具等
我国的特种加工技术起步较早。20世纪50年代中 期我国工厂已设计研制出电火花穿孔机床，60年代末 上海电表厂张维良工程师在阳极—机械切割的基础上 发明了我国独创的快走丝线切割机床，上海复旦大学 研制出电火花线切割数控系统。但是由于我国原有的 工业基础薄弱，特种加工设备和整体技术水平与国际 先进水平有不少差距，每年还需从国外进口300台以上 高档电加工机床。
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加工方法
电火花 成型加工
电火花线 切割加工
电解加工
表1-2 几种常见特种加工方法的综合比较
可加工材料
工具损耗率/% (最低/平均)
0.1/10
任 何 导电 金属材料，如 硬质合金钢、 耐热钢、不锈 钢、淬火钢、 钛合金等
较小(可补偿)
不损耗
材料去除率/ (mm3/min) (平均/最高)
(2) 特种加工的应用领域正在拓宽。例如，非导电材 料的电火花加工，电火花、激光、电子束表面改性等。
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(3) 广泛采用自动化技术。充分利用计算机技术对 特种加工设备的控制系统、电源系统进行优化，建立 综合参数自适应控制装置、数据库等，进而建立特种 加工的CAD/CAM和FMS系统，这是当前特种加工技术 的主要发展趋势。用简单工具电极加工复杂的三维曲 面是电解加工和电火花加工的发展方向。目前已实现 用四轴联动线切割机床切出扭曲变截面的叶片。随着 设备自动化程度的提高，实现特种加工柔性制造系统 已成为各工业国家追求的目标。