特种加工技术
特种加工技术
特种加工技术1. 引言特种加工技术是指在工业生产过程中，利用先进的加工设备和工艺，对特殊材料或特殊形状的零件进行加工加工的技术方法。
特种加工技术在许多领域中都有广泛的应用，如航空航天、汽车制造、船舶建造等。
本文将介绍几种常见的特种加工技术，包括电火花加工、激光加工以及电化学加工。
2. 电火花加工电火花加工是一种利用电火花放电来进行加工的技术。
该技术主要用于加工高硬度和脆性材料，如硬质合金、陶瓷等。
其工作原理是利用高压脉冲电流在工件表面产生电火花放电，从而烧蚀掉工件表面的材料。
通过控制放电的时间和能量，可以实现对工件的精细加工。
电火花加工具有以下几个优点： - 能够加工高硬度和脆性材料； - 加工过程中不会产生机械应力； - 可以实现复杂形状的加工。
然而，电火花加工也存在一些限制：- 加工效率相对较低；- 加工精度受到局限。
3. 激光加工激光加工是利用高能量密度的激光束对工件进行加工的技术。
激光加工可以通过烧蚀、熔化、汽化等方式来剥离工件表面的材料。
激光加工具有以下几个特点： - 高加工精度和加工质量； - 高加工速度； - 可以实现对不同材料的加工。
激光加工在航空航天、汽车制造等领域有广泛的应用。
例如，在飞机制造中，激光加工可以用于切割、焊接、打孔等工艺操作。
激光加工的应用还面临一些挑战： - 高能量激光设备的成本较高； - 对工件材料的适应性有限。
4. 电化学加工电化学加工是利用电化学反应对工件进行加工的技术。
它通过在电解液中施加电压，使得工件表面发生氧化、溶解等反应，从而实现加工目的。
电化学加工具有以下优点： - 加工精度高； - 加工过程中不会产生机械应力； - 可以加工高硬度和脆性材料；电化学加工主要用于微小零件加工、细微结构加工、薄板加工等领域。
例如，在电子芯片制造中，电化学加工可以用于进行微细线路的蚀刻。
然而，电化学加工也存在一些限制： - 加工速度较慢； - 加工尺寸受到限制。
5. 总结特种加工技术在现代工业中起着重要作用。
特种加工技术
• 2. 超声波加工的特点和应用 • (1) 超声波加工主要适于加工各种硬脆材料，特别是不导
• 图是利用固体激光器加工的原理示意图。当激 光工作物质(如红宝石、钕玻璃和掺钕钇铝石 榴石等)受到光泵(即激励脉冲氙灯)的激发后， 吸收特定波长的光，在一定条件下可形成工作 物质中的亚稳态粒子数大于低能级粒子数的状 态，这种现象称为粒子数反转。此时，一旦有 少数激发粒子自发辐射发出光子，即可感应所 有其它激发粒子产生受激辐射跃迁，造成光放 大。并通过谐振腔的反馈作用产生振荡，由谐 振腔一端输出激光。通过透镜将激光束聚焦到 待加工表面上，即可对工件进行加工。
好、无残余应力和毛刺； • (5) 加工中阴极损耗小，一般可加工上千个零件； • (6) 因影响电解加工的因素很多，故难于实现高
精度的稳定加工。尺寸精度低于电火花加工，且 不易控制，一般型孔加工为：0.03~0.05mm，型 腔加工为0.05~0.2mm； • (7) 电解液对机床有腐蚀作用，设备费用高，电 解产物的处理和回收较困难，污染较严重。
砂带磨削
• 利用高速运转的环形砂带加工工件表面的 磨削。一般在砂带磨床上进行。 砂带围绕 在具有一定弹性的压轮和张紧轮上，由压 轮驱动回转作连续切削运动，工件放在传 送带或工作台上作进给运动。当工件接触 砂带或通过压轮下的磨削区时，即被砂带 磨去表面的一层材料
• 砂带磨削具有许多其它磨削加工方式所不 具备的优势：①磨削效率高达96%，是所 有磨削加工方式中最高的；②磨削比高(比 砂轮磨削高10倍以上)；③可实现磨削、研 磨、抛光等多重加工效果，加工精度高，
机械制造工程技术基础：特种加工技术
激光器
机械系统
12.5 激光加工
❖12.5.3 激光对焦
演示
12.5 激光加工
❖12.5.4 激光器加工的范围（皮革纺织）
12.5 激光加工
❖12.5.4 激光器加工的范围（广告工艺）
12.5 激光加工
❖12.5.4 激光器加工的范围（建筑模型）
12.5 激光加工
❖12.5.4 激光器加工的范围（工业加工）
机械制造工程技术基础
特种加工技术
学习内容
1 掌握特种加工的概念 2 了解特种加工典型加工原理方法 3 分析特种加工与传统加工技术的区别
引言 零件的生产制造过程是怎样的？
机械加工
机械加工
传统加工（车、铣、刨、磨、钳）
现代加工
普通数控加工
（数控车、数控铣）
特种加工
(激光演示）
12.1 特种加工
❖12.1 特种加工概念
海宝笔筒图纸
海宝笔筒产品
12.4 熔融成形制作
❖ 使用快速成形制作海宝笔筒的过程
三维模型
海宝切笔片筒处图理纸
海宝笔筒产品
后处理 工件
·
设备加工
12.4 快速成形技术
❖12.4.2 快速成形技术特点
1、高度柔性：无需任何专用夹具或工具。 2、设计制造一体化：（CAD/CAM一体化）。 3、快速性 :几个小时到几十个小时就可制造出零件。 4、自由形状制造：可以制造任意复杂的三维几何实体。 5、材料的广泛性：如纤维、塑料、纸、陶瓷、金属等。
石等硬脆材料，比用金刚石刀具切割具有切片薄、切
口窄、精度高、生产率高、经济性好的优点。
12.6 超声波加工
❖12.6.3 超声波加工应用范围
1.1 什么是特种加工技术
电火花线切割
激光切割
等离子弧喷涂
3
2、特种加工技术的产生
讨论：传统机械切削加工的原理及局限性
局限性1：切削加工“以硬欺软 ”---- 刀具硬度高于工件 面临困难：如何加工硬质合金、金刚石等超硬材料？
4
局限性2：刀具运动空间---- 多数为旋转相对运动 面临困难：如何加工异形孔、窄缝？？
局限性3：切屑力和切屑热----影响表面精度和微观结构 面临困难：如何加工超精超光整表面？
5
历史故事
1943年，前苏联莫斯科大学的拉扎林柯夫妇在研究开关触点（钨合 金）遭受火花放电腐蚀损坏时发现电火花的瞬时高温可以使得局部金 属熔化、气化而被蚀除，同时将开关触点浸没在油内可以使得放电蚀 除均匀并且可以预测大小，获得“以柔克刚”的效果，从而发明了世 界第一台电火花加工机床。
扎连科夫妇试验用的钨开关自动点火系统
LOGO
特种加工
Non-Traditional Machining
南华大学机械工程学院1LOGO§ 1.1 什么是特种加工技术
2
1、特种加工的概念
特种加工国外亦称“非传统加工” 或“非常规机械加工” ，是指 那些不属于传统加工工艺范畴的加工方法。它不同于使用刀具、磨具 等直接利用机械能切除多余材料的传统加工方法，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，从而实现材料的去除、变形、改变性能或被镀覆等 工艺。
▪ 适合微细加工，电子束、离子束加工等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；
▪ 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 形式，加工能量易于控制和转换，加工范围广，适应性强。
§10-2 特种加工技术
加工时，工具以一定的静压力压在工件上， 加工区域送入磨粒悬浮液。超声波发生器产 生超声频电振荡，通过超声换能器将其转变 为超声频机械振动，借助于振幅扩大棒把振 动位移振动放大，驱动工具振动。材料的碎 除主要靠工具端部的振动直接锤击处在被加 工表面上的磨料，通过磨料的作用把加工区 域的材料粉碎成很细的微粒，从材料上碎除 下来。由于磨料悬浮液的循环流动，磨料不 断更新，并带走被粉碎下来的材料微粒，工 具逐渐伸入到材料中，工具形状便复现在工 件上，工具材料常用不淬火的45钢，磨料常 用碳化硼或碳化硅、氧化铝、金刚砂粉等。
(3)电化学加工 利用电能转化为化学能进行加工，如电解加 工、电镀、刷镀、镀膜和电铸加工等。 (4)激光加工 利用激光光能转化为热能进行加工。 (5)化学加工 利用化学能或光能转换为化学能进行加工， 如化学铣削和化学刻蚀(即光刻加工)等。 (6)复合加工 将机械加工和特种加工叠加在一起就形成复 合加工。如电解磨削、超声电解磨削等。
(2)超声波加工的特点和应用 超声波磨料流加工适宜加工各种硬脆材料，尤 其是电火花加工和电解加工无法加工的不导电 材料和半导体材料，如玻璃、陶瓷、半导体、 宝石、金刚石等。对于硬质的金属材料，如淬 硬钢、硬质合金等，虽可进行加工，但效率低。 近十几年来，超声波加工与传统的切削加工技 术相结合而形成的超声波振动切削技术得到迅 速的发展，并在生产实际中得以广泛的应用。 超声波车削、超声波磨削、超声波钻孔等在金 属材料，特别是难加工材料的加工中取得良好 的效果。加工精度、加工表面质量显著提高。
3)特种加工中，工具的硬度和强度可以低于工 件的硬度和强度，因为它主要不是靠机械力 来切削，同时工具的损耗很小，甚至无损耗， 如激光加工、电子束加工、离子束加工等。 适于加工脆性材料、高硬材料、精密微细零 件、薄壁零件、弹性零件等易变形零件。
八大特种加工技术
非常工艺:八大特种加工技术特种加工亦称“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。
一、特种加工的发展和定义传统的机械加工已有很久的历史，它对人类的生产和物质文明起了极大的作用。
目前我们的大部分产品还是依靠传统的方法加工和装配得到的，如我们的家用电器：电冰箱、洗衣机、空调等；我们的交通工具：如汽车、火车、飞机等，以及各种武器装备：枪、炮、坦克、火箭等。
传统的机械加工方法是用机械能量和切削力切除多余的金属，使零件具有一定的几何形状、尺寸和表面粗糙度。
它要求刀具材料比工件材料硬。
随着科学技术的发展，特别是上个世纪50年代以来，随着生产发展和科学实验的需要，很多工业部门，尤其是国防工业部门的要求尖端科学技术产品向高精度、高速度、高温、高压、大功率、小型化等方向发展，它们使用的材料越来越难加工，零件的形状越来越复杂，尺寸精度、表面粗糙度和某些特殊要求也越来越高，因而对机械制造部门提出一些新的要求：•解决各种难切削材料的加工问题。
如硬质合金、钛合金、耐热钢、不锈钢、淬火钢、金刚石、宝玉石、石英以及锗、硅等各种高硬度、高强度、高韧性、高脆性的金属及非金属材料的加工。
•解决各种特殊复杂表面的加工问题。
如喷汽涡轮机叶片、整体涡轮、发动机机匣、锻压模和注射模的立体成型表面，各种冲模、冷拔模上特殊断面的型孔，炮管内膛线，喷油咀、栅网、喷丝头上的小孔、窄缝等的加工。
•解决各种超精、光整或具有特殊要求的零件的加工问题。
如对表面质量和精度要求很高的航天、航空陀螺仪、伺服阀，以及细长轴、薄壁零件、弹性元件等低刚度零件的加工。
要解决上述一系列工艺问题，仅仅依靠传统的切削加工方法就很难实现，甚至根本无法实现。
人们相继探索研究新的加工方法，特种加工就是在这种前提条件下产生和发展起来的。
特种加工，国外称作非传统加工（Non - Traditional Machining, NTM）或非常规加工（Non –ConventionalMachining,NCM），是一种采用不同于传统切削磨削加工工艺及装备的加工技术，是将电、磁、声、光、热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在被加工的部位上，从而使材料被去除、变形及改变性能等。
特种加工技术
1、切削加工的本质和特点：一是靠刀具材料比工件更硬；二是靠机械能把工件上多余的材料切除。
2、特种加工的特点是：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）工具硬度可以低于被加工材料的硬度；3）加工过程中工具和工件之间不存显著的机械切削力。
3、特种加工的加工范围：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、微细表面和低刚度零件，同时，有些方法还可用于进行超精加工镜面光整加工和纳米加工。
4、特种加工对材料可加工性结构等的影响：1）提高了材料的可加工性。
2）改变了零件的典型工艺路线。
3）可以直接加工出各种标准和非标准直齿轮，微电机定子，转子硅钢片，各种变压器铁心，各种特殊、复杂的二次曲面体零件。
省去了设计和制造相应的刀、夹、量具；模具以及二次工具，大大缩短了试制周期。
4)特种加工对产品零件的结构设计带来很大的影响。
5）对传统的结构工艺性的好与坏需要重新衡量。
5、电火花加工的原理：1）必修使工具电极和工件被加工表面之间保持一定的放电间隙。
2）火花放电必须是瞬时的脉冲性放电，放电延续一段时间后，需停歇一段时间，放电延续时间一般为10 。
3）火花放电必须在有一定绝缘性能的液体介质中进行，例如煤油、皂化液或去离子水等。
6、电火花加工的特点：1、是不接触加工；工具电极和工件之间并不直接接触而有一个火花放电间隙，间隙中充满煤油工作液。
2、加工过程中没有宏观切削力；火花放电时，局部、瞬时爆炸力的平均值很小，不足以引起工件的变形和位移。
3、可以”以柔克刚”：由于电火花加工直接利用电能和热能来去除金属材料，与工件材料的强度和硬度等关系不大，因此可以用软的工具电极加工硬的工件，实现“以柔克刚”。
7、电火花加工机床的组成部分:8、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、它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。
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
三、实际应用 等离子体加工已广泛用于切割。各种金属材料， 特别是不锈钢、钢、铝的成形切割，已经获得重 要的工业应用。等离子体还用于金属的穿孔加工。 此外，等离子体弧还作为热辅助加工。等离子体 电弧焊接已得到广泛应用，使用的气体为氩气。 等离子体表面加工技术 近年来有了很大的发展。 日本近年试制成功一种很容易加工的超塑性高速 钢，就是采用这一技术实现的。采用等离子体表 面加工技术，还可提高某些金属材料的硬度，例 如使钢板表面氦化，可大大提高钢材的硬度。等 离子体还用于人造器官的表面加工。
第三节
磨料流加工
磨料流加工在我国又称挤压珩磨（Abrasive Flow Machining 简写为AFM），是70年代发 展起来的一项表面加工的新技术，最初主要 用于去除零件内部通道或隐蔽部分的毛刺而 显示出优越性，随后扩大应用到零件表面的 抛光。
一、基本原理
磨料流加工是利 用一种含磨料的半流 动状态的粘弹性磨料 介质，在一定压力下 强迫在被加工表面上 流过，由磨料颗粒的 刮削作用去除工件表 面微观不平材料工艺 方法。图9-13为其加 工过程示意图。
由于上述三种压缩效应的综合作用，使等离子体的能量 高度集中，电流密度、等离子体电弧的温度都很高，气体的 电离度也随着剧增，并以极高的速度从喷嘴喷出，具有很大 的动能和冲击力，当达到金属表面时，可以释放出大量的热 能，加热和熔化金属，并将熔化了的金属材料吹除。 二、材料去除速度和加工精度 等离子体切割的速度是很高的，成形切割厚度为25mm的铝 板时的切割速度为760mm/min，而厚度为6.4mm钢板的切割速度 为4060mm/min，采用水喷时可增加碳钢的切割速度，对厚度为 5mm的钢板，切割速度为6100mm/min。 切边的斜度一般为20-70，当仔细控制工艺参数时，斜度可保 持在10-20。对厚度小于25mm的金属，切缝宽度通常为2.5-5mm； 厚度达150mm的金属，切缝宽度为10-20mm。 等离子体加工孔的直径在10mm以内，钢板厚度为4mm时，加工 精度为±0.25mm，当钢板厚度达35mm时，加工孔或槽的精度为 ±0.8mm。加工后的表面粗糙度通常为Ra1.6-3.2µmm，热影响 层分布的深度为1-5mm，决定于工件的热学性质、加工速度、 切割深度，以及所采用的加工参数。
特种加工 8种
1电火花加工电火花放电沉积的原理是利用脉冲电路的充放电原理，采用导电材料（硬质合金、石墨、合金钢、铝和铜等）作为工具电极（阳极），在空气或特殊的气体中使之与被强化的金属工件（阴极）之间产生火花放电。
当工具电极与工件达到某个距离电场强度足以使介质电离击穿时两者之间就产生火花放电，使电极端部与工件表面微区发生熔化甚至气化，熔融金属在热作用，电磁力和机械力的作用下沉积在工件表面。
电极与工件的放电间隙频繁发生变化，电极与工件间不断发生火花放电，从而实现放电沉积。
1.2极性效应在电火花放电加工过程中，无论是正极还是负极，都会受到不同程度的电蚀。
这种单纯由于正、负极性不同而彼此电蚀量不一样的现象叫做极性效应。
因此，当采用窄脉冲、精加工时应选用正极性加工；当采用长脉冲、粗加工时，应采用负极性加工，此时可得到较高的蚀除速度和较低的电极损耗。
从提高加工生产率和减小工具损耗的角度来看，极性效应愈显著愈好，故在电火花加工中必须充分利用。
当用交变的脉冲电流加工时，单个脉冲的极性效应便相互抵消，增加了工具的损耗，因此，电火花加工一般采用单向脉冲电源。
1.3电火花加工中电极损耗分析与解决措施电火花在整个加工过程中要受到各种干扰因素的影响，这些干扰因素直接或间接地影响着加工质量。
在电火花加工过程中电极损耗分为绝对损耗和相对损耗。
造成电极损耗的原因有: 小面积精加工，加工件结构尺寸偏小，加工时间过长，电极装夹不当等因素。
因此为了减少电极的损耗一般有以下方法：（1）有效排除电蚀物（2）电极材料和加工参数的合理选用（3）提高加工技能和安全操作意念等等。
电火花加工电极损耗和变形是一个复杂的过程。
为了降低电极损耗程度，减少变形, 除了充分利用放电过程的极性效应和吸附效应外，同时也要选用适宜的电极材料，并且在实际的加工过程中要根据具体的加工对象实施一定的加工技巧和选择合适的加工参数。
1.4电火花加工的发展趋势电火花线切割加工技术在相当长的时间里间都是采用精规准参数进行一次切割成型，其切割速度与加工表面质量之间存在着一定的矛盾。
特种加工技术3篇
特种加工技术第一篇：电火花加工技术电火花加工技术是一种非常重要的特种加工技术，它以高频脉冲电能作为能源，经过放电、溶化、冷却等过程，将工件表面沉积的金属材料割蚀掉，从而形成所需的形状，提高了工件的精度和表面质量。
电火花加工技术的应用范围非常广泛，比如模具制造、航空航天等领域都会应用到。
电火花加工加工的主要流程包含下面几个部分：1.选择加工材料首先需要选择合适的材料进行加工，一般选择硬质、难加工的材料，比如金属、合金、陶瓷等材料。
这些材料通常比较难以被传统机械加工加工得到精确的形状，因此需要采用电火花加工技术。
2.制备加工图纸制备加工图纸时需要考虑到加工对象的纹理方向，即加工时产生的毛刺以及表面光洁度。
同时还要准确测量加工对象的尺寸，确保在加工时不会出现误差。
3.选择合适的工具选择合适的电极和电火花加工机，根据加工对象的形状和要求选择合适的电极，以及根据加工对象的尺寸和形状选择合适的加工机型号。
4.设定电火花加工参数根据加工对象的不同，需要设定不同的加工参数，比如放电电压、电流、脉冲持续时间等。
同时还需要选择合适的冷却液和步进电机等辅助设备。
5.进行电火花加工进行电火花加工时需要根据工艺流程严格执行，控制加工的速度和时间，以确保加工过程中的安全性和质量。
总之，电火花加工技术在现代工业加工中起着很重要的作用。
随着科技的不断进步和工业的不断发展，电火花加工技术将会有更广泛的应用。
第二篇：激光加工技术激光加工技术是一种高端的特种加工技术，它将激光束聚焦到工件上，利用高能量激光束对材料进行加工、切割、焊接等工艺来得到精确的形状。
激光加工技术被广泛应用于精密机械、电子、光学、航空航天等领域，其优点在于精度高、速度快、加工面平整、精度高以及适用范围广等等。
激光加工技术的主要步骤包括以下几个部分：1.选择合适的材料激光加工技术主要适用于金属、塑料、石英、陶瓷等材料的加工，选择合适的材料能够提高加工效率和加工质量。
特种加工技术(机械制造工艺-)
电火花加工原理
2.工件与工具电极分别连接到脉
冲电源的两个不同极性的电极上。当 两电极间加上脉冲电压后，当工件和 电极间保持适当的间隙，就会把工件 与工具电极之间的工作液介质击穿， 形成放电通道。放电通道中产生瞬时 高温，使工件表面材料熔化甚至气化， 同时也使工作液介质气化，在放电间 隙处迅速热膨胀并产生爆炸，工件表 面一小部分材料被蚀除抛，形成微小 的电蚀坑。脉冲放电结束后，经过一 段时间间隔，使工作液恢复绝缘。脉 冲电压反复作用在工件和工具电极上， 上述过程不断重复进行，工件材料就 逐渐被蚀除掉。伺服系统不断地调整 工具电极与工件的相对位置，自动进 给，保证脉冲放电正常进行。
第六节 复合加工
在特种加工的发展过程中，人们不但创造 了如前所述的一系列新型的加工方法，而 且发现，当把其中两种或两种以上的能量 形式（包括机械能）合理地组合在一起， 就发展成为复合加工。复合加工有很大的 优点，它能成倍地提高加工效率和进一步 改善加工质量，是特种加工发展的方向。
复合加工技术的种类
电火花加工的特点
1、适合于用传统机械加工方法难以加工的材 料 加工，表现出“以柔克刚”的特点。 2、可加工特殊及复杂形状的零件。 3、可实现加工过程自动化。 4、可以改进结构设计，改善结构的工艺性。 5、可以改变零件的工艺路线。
电火花加工的实际应用
电火花加工的实际应用
线
切 割 机 床
1、电火花加工 2、激光加工 3、离子束加工
4、电解加工 5、超声波加工 6、复合加工
一.电火花加工
1. 电火花加工又称放电加工，也有称为电脉 冲加工的，它是一种直接利用热能和电能 进行加工的工艺。电火花加工与金属切削 加工的原理完全不同，在加工过程中，工 具和工件不接触，而是靠工具和工件之间 的脉冲性火花放电，产生局部、瞬时的高 温把金属材料逐步蚀除掉。由于放电过程 可见到火花，所以称为电火花加工。
特种加工技术
细微孔：直径小于0.2mm的孔。 国外目前可加工出深径比为5，直径为 0.015mm的细微孔。在我国一般可加工出深径 比为10，直径为0.05mm的细微孔。 但加工细微孔的效率较低，因为工具电极制 造困难，排屑也困难，单个脉冲的放电能量 须有特殊的脉冲电源控制，对伺服进给系统 要求更严。
电火花放电过程中如此 高的温度钼丝为何没有 熔断 ？
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二、线切割加工的应用
（1）适用于各种形状的冲模。 （2）可以加工微细异形孔、窄缝和复杂形状的工件。 （3）加工样板和成型刀具。 （4）加工粉末冶金模、镶拼型腔模、拉丝模、波纹板 成型模。 （5）加工硬质材料、切割薄片，切割贵重金属材料。 （6）加工凸轮、特殊的齿轮。 （7）适用于小批量、多品种零件的加工。
工具电极材料
铜：制成各种精密复杂电极，可用于中小型腔加工 钨、钼：熔点和沸点较高、损耗少，但其机械加工 性能不好，价格较贵，一般仅用于线切割。 石墨：用于型腔加工 铜碳、铜钨和银钨合金等合金材料：导热性好，熔 点高，电极损耗少，价格较贵、制造成型困难，通 常只用于精密电火花加工。
2．影响加工精度的主要因仿形控制、光电跟踪控制、数字程序控制 以及微机控制等，前两种方法现已很少采用。 3）按脉冲电源形式分 有RC电源、晶体管电源、分组脉冲电源以及 自 适应控制电源等，RC电源现已基本不用。 4）按加工特点分 有大、中、小型，以及普通直壁切割型与锥度切割 型等。
数控线切割技术的发展趋势
（１）放电间隙的大小和一致性 （２）工具电极的损耗及“二次放电”
二次放电是指已加工表面上由于电蚀产物等 的介入而再次进行的非正常放电。 二次放电主要是在加工深度方向的侧面产生 斜度和使加工棱角边变钝。
特种加工技术
特种加工技术特种加工亦称“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。
中文名特种加工外文名Special Machining 普及时间二十世纪四十年代目录一概述二发展三特点四运用领域五独到之处六加工工艺七加工技术1、电火花2、激光3、电子束4、离子束5、电加工6、超声波7、数控八发展方向一、概述：特种加工是指那些不属于传统加工工艺范畴的加工方法,它不同于使用刀具特种加工：特种加工、磨具等直接利用机械能切除多余材料的传统加工方法。
特种加工是近几十年发展起来的新工艺,是对传统加工工艺方法的重要补充与发展,目前仍在继续研究开发和改进。
直接利用电能、热能、声能、光能、化学能和电化学能，有时也结合机械能对工件进行的加工。
特种加工中以采用电能为主的电火花加工和电解加工应用较广，泛称电加工。
20世纪40年代发明的电火花加工开创了用软工具、不靠机械力来加工硬工件的方法。
50年代以后先后出现电子束加工、等离子弧加工和激光加工。
这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进行加工。
对于高硬度材料和复杂形状、精密微细的特殊零件,特种加工有很大的适用性和发展潜力,在模具、量具、刀具、仪器仪表、飞机、航天器和微电子元器件等制造中得到越来越广泛的应用。
特种加工的发展方向主要是：提高加工精度和表面质量，提高生产率和自动化程度，发展几种方法联合使用的复合加工，发展纳米级的超精密加工等。
二、发展：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。
(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
特种加工技术特种加工技术是一种高端、高精度的制造工艺，具有复杂形状、高质量和高可靠性的特点。
特种加工技术主要包括高速切削加工、电火花加工、激光加工等。
这些技术的应用方向涉及到航空航天、汽车制造、电子通信、生物医药等多个领域。
一、高速切削加工高速切削加工是一种以高速运转的工具在工件表面上进行加工的技术。
它主要应用于金属材料的加工中，如铝合金、钛合金、高温合金和不锈钢等。
高速切削加工的优点主要在于加工速度快、表面质量高、加工工件尺寸精度高等方面，这些特点使得高速切削加工成为了许多行业的首选技术手段。
高速切削加工技术在飞机零件、模具制造、汽车零部件制造、机械制造、船舶制造等领域都有广泛的应用。
它的发展还促进了数控技术的飞速发展，同时也推动了人类自动化制造的步伐。
二、电火花加工电火花加工是利用高频脉冲放电切割或加工导电材料的一种机电加工技术。
主要应用在模具制造、飞机航天、汽车制造、模具、精密机械制造、玉石雕刻等行业中。
电火花加工的特点在于它可以加工出复杂的形状，而且可以加工出超硬材料和热处理后的金属材料，制作出高精度模具，如精密芯模、模具、工艺刀具、开槽钻、刻线刀等；在航空航天业中，也可以用来加工散热器、燃烧室、涡轮叶片等复杂形状的零部件。
三、激光加工激光加工是利用激光束在工件表面切割、焊接、雕刻、打孔等加工过程中，具有非接触加工、非热接触、精度高、效率高、易自动化控制等优点。
激光加工的应用领域也非常广泛，如电子电器制造、机械制造、汽车制造、航空航天、医疗器械等。
激光加工可以对材料进行各种加工作业，从而满足生产的不同需求。
例如，激光切割技术可用于生产压缩机、汽车零件和航空零件。
激光焊接技术可用于电子零件、汽车制动系统和飞机的燃油泵等。
激光打孔技术可用于贵重石材、塑料制品和编织物等材料的加工中。
此外，激光打印技术也是目前3D打印技术中的一种先进的加工手段。
总之，特种加工技术的应用已经深入到我们生活的方方面面中，并且将持续发展，并为我们带来更多的便利和舒适。
特种加工技术
特种加工技术第一节概述非传统加工又称特种加工，通常被理解为别于传统切削与磨削加工方法的总称。
非传统加工方法产生于二次大战后。
两方面问题传统机械加工方法难于解决：1）难加工材料的加工问题。
宇航工业等对材料高强度、高硬度、高韧性、耐高温、耐高压、耐低温等的要求，使新材料不断涌现。
2）复杂形面、薄壁、小孔、窄缝等特殊工件加工问题。
为解决上面两方面问题，出现了非传统加工方法。
非传统加工方法将电、磁、声、光等物理量及化学能量或其组合直接施加在工件被加工的部位上，从而使材料被去除、累加、变形或改变性能等。
❑非传统加工方法特点非传统加工方法主要不是依靠机械能，而是用其它能量（如电能、光能、声能、热能、化学能等）去除材料。
非传统加工方法由于工具不受显著切削力的作用，对工具和工件的强度、硬度和刚度均没有严格要求。
一般不会产生加工硬化现象。
且工件加工部位变形小，发热少，或发热仅局限于工件表层加工部位很小区域内，工件热变形小，加工应力也小，易于获得好的加工质量。
加工中能量易于转换和控制，有利于保证加工精度和提高加工效率。
非传统加工方法的材料去除速度，一般低于常规加工方法，这也是目前常规加工方法仍占主导地位的主要原因。
非特种加工与传统切削加工方法在原理上的主要区别：1）用机械能以外的其他能量去除工件上多余的材料，以达到图样上全部技术要求。
2）打破传统的硬刀具加工软材料的规律，刀具硬度可低于被加工材料的硬度，可谓“以柔克刚”。
3）在切削加工中，工具与工件不受切削力的作用。
❑非传统加工方法分类（按加工机理和采用的能源划分）机械过程利用机械力，使材料产生剪切、断裂，以去除材料。
如超声波加工、水喷射加工、磨料流加工等。
热学过程通过电、光、化学能等产生瞬时高温，熔化并去除材料，如电火花加工、高能束加工、热力去毛刺等。
电化学过程利用电能转换为化学能对材料进行加工，如电解加工、电铸加工（金属离子沉积）等。
化学过程利用化学溶剂对材料的腐蚀、溶解，去除材料，如化学复合过程利用机械、热、化学、电化学的复合作用，去除材料。
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D1 特种加工技术
D1-11特种加工（1天）15—20
1 教学内容与基本要求：
1.1教学内容：
D11 数控电火花线切割基本知识
D13 凸模线切割加工
电火花成型加工
雕刻机加工
1.2基本要求：
1.2.1了解电火花加工的工作原理、特点和应用；
1.2.2了解数控电火花线切割加工机床的结构；
1.2.3了解电火花成型机床的结构；
1.2.4了解雕刻机加工特点；
1.2.4了解快速成型的特点、应用和工作过程；
1.2.5熟悉数控线切割机床的操作加工；
1.2.6熟悉简单型腔的电火花加工操作。
2 教学组织过程：
2.1讲解与演示： 1.0小时
2.1.1实习安全及文明教育；
2.1.2雕刻机操作加工示范（加工出一个凸模为电火花加工
做准备）；
2.1.3快速成型技术概念介绍；
2.1.4 Aurora软件操作和快速成型加工演示；
2.1.5组织学生观察快速成型加工过程。
2.2 电火花加工基本知识与示范： 0.5小时
2.2.1电火花加工简介（结合现场挂图）；
2.2.2电火花成型机床介绍；
2.2.3电火花成型加工示范。
2.3 实
训： 0.5小时学生分两组在老师指导下操作加工
2.4 数控线切割加工： 1.0小时
2.4.1电火花线切割机床结构讲解；
2.4.2线切割编程系统Autop界面讲解；
2.4.3加工示范操作。
2.5 实
训： 1.5小时学生自选程序分组加工
2.6 清理现场、打扫卫生、课后总结 0.5小时
3 考核指标与实施细则：
按安全文明实习条例考核。
4其它说明：
4.1 每台线切割机床的学生分为2-3组，每组人数可根据
实习班级人数
而定；
4.2 在空余时间组织学生观察快速成型和电火花加工零件。
D1-21特种加工（2天）15—20
1 教学内容与基本要求：
1.1教学内容：
D11 数控电火花线切割基本知识
D121线切割手工编程
D123设计绘图和程序编制实操
D13 凸模线切割加工
电火花成型加工
雕刻机加工
1.2基本要求：
1.2.1了解电火花加工的工作原理、特点和应用；
1.2.2了解数控电火花线切割加工机床的结构；
1.2.3了解电火花成型机床的结构；
1.2.4会用3B代码或G代码编制加工程序
1.2.5了解雕刻机加工特点；
1.2.6了解快速成型的特点、应用和工作过程；
1.2.7掌握数控线切割机床的操作加工；
1.2.8熟悉简单型腔的电火花加工操作。
2 教学组织过程：
2.1讲解与演示： 1.0小时
2.1.1实习安全及文明教育；
2.1.2雕刻机操作加工示范（加工出一个凸模为电火花加工
做准备）；
2.1.3快速成型技术概念介绍；
2.1.4 Aurora软件操作和快速成型加工演示；
2.1.5组织学生观察快速成型加工过程。
2.2 电火花加工基本知识与示范： 0.5小时
2.2.1电火花加工简介（结合现场挂图）；
2.2.2电火花成型机床介绍；
2.2.3电火花成型加工示范。
2.3 实
训： 0.5小时学生分两组在老师指导下操作加工
2.4 数控线切割加工知识讲解： 1.5小时
2.4.1电火花线切割机床结构讲解；
2.4.2线切割编程系统Autop界面讲解；
2.4.3线切割编程知识讲解
2.5示
范 1.5小时
程序输入、格式转换与加工
2.5 实
训： 5.0小时
2.5.1创意图形的设计与编程；
2.5.2程序调试、校验与加工
2.6 清理现场、打扫卫生、课后总结0.5小时
3 考核指标与实施细则：
3.1每2人完成一个创意作品的编程、调试与加工；
3.2能够准确安装并加工出零件，正确熟练，30分；
3.3 作品设计有创意，图形规范，30分；
3.4程序编制正确无误，30分，每处错误扣1-5分；
3.5卷面分满分10分。
4其它说明：
4.1 每台线切割机床的学生分为6-8组，每组人数可根据
实习班级
人数而定；
4.2 在空余时间组织学生观察快速成型和电火花加工零件。