6化学作用特种加工技术(删减版)
特种加工
1．特种加工的含义：特种加工是指利用机、光、电、声、热、化学、磁、原子能等能源来进行加工的非传统加工方法；它与传统切削加工的不同特点主要有：1）不是主要依靠机械能；2）工具的硬度可以低于被加工工件材料的硬度；3）在加工过程中，工具和工件之间不存在显著的机械切削力作用（工件不承受机械力，特别适合于精密加工低刚度零件）。
特种加工的优势：1）特种加工技术可以加工任何硬度、强度、韧性、脆性的金属、非金属材料或复合材料，2）特别适合于加工复杂、微细表面和低刚度的零件；3）还可以用于进行超精密加工、镜面加工、光整加工以及纳米级（原子级）的加工。
2.结合加工（增材加工）的例子：电镀、电铸、快速成形加工、激光焊接等。
3.天然金刚石刀具是精密与超精密加工的基本刀具。
4.超精密加工的实现条件：1）超精密加工的机理与工艺方法；2）超精密加工工艺装备；3）超精密加工工具；4）超精密加工中的工件材料；5）精密测量及误差补偿技术；6）超精密加工工作环境、条件等。
5.超精密机床的主轴部件：主轴部件是保证超精密机床加工精度的核心。
超精密加工对主轴的要求是极高的回转精度，转动平稳，无振动，而满足该要求的关键在于所用的精密轴承。
高精度的滚动轴承主轴制造困难，因此现在多使用液体静压轴承和空气静压轴承。
1）液体静压轴承主轴优点：具有回转精度高、刚度较高、转动平稳、无振动的特点（被广泛用于超精密机床）缺点：1.油温随转速的升高而升高，造成热变形，影响主轴精度 2.静压油回油时将空气带入油源，形成微小气泡悬浮在油中，不易排出，因而降低了液体静压轴承的刚度和运动性。
2）空气静压轴承主轴优点：具有很高的回转精度，在高速转动时温升甚小，基本达到恒温状态，因此造成的热变形误差很小；缺点：与液体静压轴承相比，空气轴承刚度低，承受载荷较小。
6.主轴的驱动方式：1）柔性联轴器驱动；2）内装式同轴电动机驱动。
7.常用的导轨部件：超精密机床常采用平面导轨结构的液体静压导轨和空气静压导轨，滚动导轨也有着广泛的应用。
精密与特种加工技术 第六章 电化学加工
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7. 数控展成电解加工 数控展成电解加工工具阴极形状简单(棒状、球状及条状)，设计制造方 便，且适用范围广，大大缩短了生产准备周期，因而可适应多品种、 小批量产品研制、生产的发展趋势，可弥补电解加工在小量、单件加 工时经济性差的缺点。 8. 微精电解加工 目前微精电解加工还处于研究和试验阶段，其应用还局限于一些特殊的 场合，如电子工业中微小零件的电化学蚀刻加工(美国IBM公司)、微 米级浅槽加工(荷兰飞利浦公司)、微型轴电解抛光(日本东京大学)已 取得了很好的加工效果，精度已可达微米级。微细直写加工、微细群 缝加工及微孔电液束加工，以及电解与超声、电火花、机械等方式结 合形成的复合微精工艺已显示出良好的应用前景。
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6.3.3 电解液
1. 电解液的作用、要求及分类 1) 电解液的作用 电解液是电解池的基本组成部分，是产生电解加工阳极溶解 的载体。正确地选用电解液是电解加工的最基本的条件。 电解液的主要作用是： (1) 与工件阳极及工具阴极组成进行电化学反应的电极体系， 实现所要求的电解加工过程，同时所含导电离子也是电解 池中传送电流的介质，这是其最基本的作用。 (2) 排除电解产物，控制极化，使阳极溶解能正常连续进行。 (3) 及时带走电解加工过程中所产生的热量，使加工区不致 过热而引起沸腾、蒸发，以确保正常的加工。
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2. 电化学极化 一个电极反应过程包括反应物质的迁移、传递，反 应物质在电极/溶液界面上得失电子等。如果反应 物质在电极/溶液界面上得失电子的速度，即电化 学反应速度落后于其他步骤所进行的速度，则造 成电极表面电荷积累，其规律是使阳极电位更正， 阴极电位更负。将由于电化学反应速度缓慢而引 起的电极极化现象称作电化学极化
(a) 整个区域都是活化溶解
(b) 存在钝化区
特种加工技术课程标准
《特种加工技术》课程标准一、课程基本信息课程名称：特种加工技术课程代码：0110039课程类别：公共基础课/专业基础课/专业核心课/职业训练课课程类型：A类（纯理论课）/ B类（理论＋实践课）/C类（纯实践课）是否为精品课程：院级精品课/省级精品课/国家级精品课/院内一般课程总学时：××（理论学时数：××，实践学时数：××）学分：××分二、课程定位与课程设计（一）课程性质与作用本课程是机械类专业课程。
本课程的目的使学生了解电火花加工、电化学加工、超声加工、激光加工、电子束和离子束加工以及化学加工、磨料加工等特种加工方法的基本原理，基本设备，工艺规律，主要特点和适用范围，以适应当今社会发展的需求。
本课程以《机械制造技术》的学习为基础，同时与《CAD/CAM 技术》和《逆向工程技术》两门课程相衔接。
学好本课程也可为学生提供将来从事机械设计制造等相关工作所必需的知识和技能基础。
（二）课程设计的理念与思路本课程的任务是培训学生的加工机床操作技能，提高动手能力和应用新技术的能力，培养职业技术素质，增强就业能力和工作能力。
通过本课程的学习，要求学生能较熟练的使用机床的全部功能完成中等复杂程度零件的加工。
初步具备在现场分析、处理工艺及程序问题的能力。
应当作为专业核心课程和必修课程。
教学内容以能力为目标，以项目为载体，按照技术领域和职业岗位的任职要求，以真实工作任务作为依据，分析特种加工技术的生产过程，开发体现工学结合特色的课程，突出工学结合，突出职业能力培养，强调将职业道德渗透到课程，按照职业活动选择教学内容，按照行动体系序化教学内容。
深入调查相关岗位人员工作过程中应该掌握的具体技术和技能要求，将相关专业知识、技术应用能力及操作技能进一步细化并落实到对应程教学和实训教学环节中。
并将相关联的知识点、能力及操作技能组合成若干生产中实际项目进行教学，每一个项目都包含理论与实践教学环节。
特种加工技术
特种加工技术摘要：传统的机械加工已有很久的历史，它对人类生产和物质文明起到了极大的作用。
例如18世纪70年代就发明了蒸汽机，但苦于制造不出有配合要求、高精度的蒸汽机气缸，无法推广应用。
直到有人创造出和改进了气缸镗床，解决了蒸汽机主要部件的加工工艺，才使蒸汽机获得广泛应用，引起了世界性的第一次产业革命。
这一事实充分说明了加工方法对新产品的研制、推广和社会经济等起着多么重大的作用。
随着新材料、新结构的不断出现，情况将更是这样。
但是从第一次产业革命以来，一直到第二次世界大战以前，在这段长达150多年都靠机械切削加工（包括磨削加工）的漫长年代里，并没有产生特种加工的迫切要求，也没有发展特种加工的充分条件，人们的思想一直还局限在自古以来传统的用机械能量和切削力来除去多余的金属，以达到加工要求这一框框之内。
直到1943年，前苏联鲍、洛、拉扎林柯（B.P.JlaaaJieHKO）夫妇研究开关触点遭受火花放电腐蚀损坏的有害现象和原因，发现电火花的瞬时高温可使局部的金属熔化、气化而被蚀除掉，开创和发明了变有害的电蚀为有用的电火花加工方法，用铜杆在淬火钢上加工出小孔，可用软的工具加工任何硬度的金属材料，首次摆脱了传统的切削加工方法，直接利用电能和热能来去除金属，获得“以柔克刚”的效果。
关键词; 机械加工, 高精度, 新材料, 机械能量引言：特种加工技术是直接利用电能、热能、声能、光能、电化学能、化学能及特殊机械能等多种能量或其复合能量以实现材料切除的加工方法。
其研究范围是电加工、高能束流(激光束、电子束、离子束、高压水束)加工、超声波加工及多能源复合加工。
正文; 目前，这一技术正向着自动化、柔性化、精密化、集成化、智能化和最优化方向发展，在已有的工艺不断完善和定型的同时，新的特种加工技术不断涌现，如快速原形制造技术、等离子体熔射成形工艺技术、在线电解修整砂轮镜面磨削技术、实变场控制电化学机械加工技术、三维型腔简单电极数控电火花仿铣技术、电火花混粉大面积镜面加工技术、磁力研磨技术和电铸技术等。
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，
特 种 加 工
电解开始时，阴、阳极间各点距离不等，电流密 度不等，阴、阳极距离较近处的电流密度较大，电解 液的流速较高，阳极溶解速度较快，如左图所示。
由于工具相对于工件表面不断进给，故工件表面 不断被电解，电解产物不断被电解液带走，直至工件 表面形成与阳极表面基本相似的形状为止，如右图所 示。
二、加工特点
（1）电解加工可以加 工高硬度、高强度和高韧性 的材料，并且可以一次性加 工出形状复杂的型面和型腔， 且不产生毛刺。
此时的振幅一般较小，再通过变幅杆，使固定 在变幅杆端部的工具振幅增大到0.01～0.15mm。磨 料在工具的超声频振动（16～25kHz）作用下，以 高速不断撞击、抛磨工件表面，实现加工。
3．加工特点
（1）电火花成形加工适用于小孔、薄壁、窄槽以 及各种复杂形状零件的加工，也适用于精密微细加工。
（2）脉冲参数可任意调节，可以在不更换机床的 情况下连续进行粗、半精、精加工，并且精加工后精度 高。
（3）加工范围非常广，可以加工任何硬、脆、软 及高熔点的导电材料，在一定条件下，甚至可以加工半 导体和绝缘材料。
2．极性效应
在脉冲放电过程中，由工件和工具构成的阴、阳 电极都会被蚀除，但其蚀除速度不同，这种现象称为 极性效应。将工件接阳极加工时，称为正极性加工； 将工件接阴极加工时，称为负极性加工。
产生极性效应的基本原因是由于电子的质量小， 惯性小，能够很快地获得高速度到达阳极，轰击阳极表 面；而正离子由于质量大，惯性也大，在相同时间内获 得的速度远小于电子。
（2）电解加工中，工具电极是阴极，阴极上只发 生氢气和沉淀而无溶解作用，因此工具电极无损耗。
（3）加工过程中，无机械力和切削热的作用，因 此不存在应力和变形。
（4）电解加工的生产率较高，约为电火花加工的 5～10倍，且生产率不受加工精度和表面粗糙度的限制。
特种加工
特种加工特种加工亦称“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。
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，[1]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。
特种加工技术的主要应用领域是：难加工材料，如钛合金、耐热不锈钢、高强钢、复合材料、工程陶瓷、金刚石、红宝石、硬化玻璃等高硬度、高韧性、高强度、高熔点材料。
难加工零件，如复杂零件三维型腔、型孔、群孔和窄缝等的加工。
低刚度零件，如薄壁零件、弹性元件等零件的加工。
以高能量密度束流实现焊接、切割、制孔、喷涂、表面改性、刻蚀和精细加工。
电加工技术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电火花加工特点1：电火花加工速度与表面质量模具在电火花机加工一般会采用粗、中、精分档加工方式。
粗加工采用大功率、低损耗的实现，而中、精加工电极相对损耗大，但一般情况下中、精加工余量较少，因此电极损耗也极小，可以通过加工尺寸控制进行补偿，或在不影响精度要求时予以忽略。
2：电火花碳渣与排渣电火花机加工在产生碳渣和排除碳渣平衡的条件下才能顺利进行。
实际中往往以牺牲加工速度去排除碳渣，例如在中、精加工时采用高电压，大休止脉波等等。
另一个影响排除碳渣的原因是加工面形状复杂，使排屑路径不畅通。
唯有积极开创良好排除的条件，对症的采取一些方法来积极处理。
3：电火花工件与电极相互损耗电火花机放电脉波时间长，有利于降低电极损耗。
电火花机粗加工一般采用长放电脉波和大电流放电，加工速度快电极损耗小。
《特种加工》课件
05
特种加工技术的发
展趋势与展望
特种加工技术发展趋势
高能束流加工
随着激光、电子束、离子束等高能束流技术的不断发展，其在特种加工领域的应用越来越广泛。高能束流加工具有高 精度、高效率、非接触等优点，可应用于难加工材料的加工和微纳制造等领域。
超声加工与振动加工
超声加工和振动加工技术以其独特的加工原理和特点，在微细加工、表面处理等领域具有广泛的应用前景。通过优化 超声频率、振动幅度等参数，可进一步提高加工精度和效率。
特种加工工艺参数
04
与控制
电火花加工工艺参数与控制
要点一
总结词
要点二
详细描述
电火花加工是利用电火花放电产生的热量对金属进行加工 的一种工艺方法。
电火花加工工艺参数包括电极材料、工作液种类、电规准 选择、电极损耗、加工精度和表面粗糙度等。控制这些参 数可以提高加工效率、减小电极损耗、保证加工精度和表 面质量。
激光加工
总结词
利用激光的高能量密度对材料进行切割、打孔、焊接等加工
详细描述
激光加工是一种利用激光的高能量密度对材料进行切割、打孔、焊接等加工的方 法。由于激光的能量集中，可以在短时间内对材料进行高精度的加工，且加工速 度快、效率高。激光加工在微电子、光学、精密制造等领域应用广泛。
离子束加工
总结词
电化学加工与等离子体加工
电化学加工和等离子体加工技术以其环保、高效的特点，在模具制造、表面处理等领域得到广泛应用。 随着技术的不断进步，电化学加工和等离子体加工的加工精度和适用范围将得到进一步提升。
特种加工技术面临的挑战与机遇
技术更新换代
随着新材料、新工艺的不断涌现 ，特种加工技术面临着不断更新 换代的挑战。为了适应市场需求 和技术发展，需要不断进行技术 创新和研发。
特种加工课件
§6-2 电火花线切割加工
一、电火花线切割加工的原理： 电火花线切割加工的原理：
电火花线切割加工与电火花成形加工的基本原 理一样， 理一样，都是基于电极间脉冲放电时的电火花腐蚀 原理，实现零部件的加工。所不同的是， 原理，实现零部件的加工。所不同的是，电火花
线加工不需要制造复杂的成形电极， 线加工不需要制造复杂的成形电极，而是 利用移动的细金属丝（钼丝或铜丝） 利用移动的细金属丝（钼丝或铜丝）作为 工具电极，工件按照预定的轨迹运动，“切割” 工具电极，工件按照预定的轨迹运动， 切割”
§6-3 电解加工
一、电解加工的原理
电解加工是利用金属在电解液中产生阳极溶解 的原理实现金属零件的成形加工。 的原理实现金属零件的成形加工。 电解加工原理如图6－ 所示 以工件为阳极（ 所示。 电解加工原理如图 －4所示。以工件为阳极（接 直流电源的正极）、工具为阴极（ ）、工具为阴极 直流电源的正极）、工具为阴极（接直流电源的负 ），两极之间加 两极之间加6～ 的直流电压， 极），两极之间加 ～24V的直流电压，电解液以 的直流电压 5～60m/s的速度从两极之间的 ～ 的速度从两极之间的
成不同的形状和尺寸， 成不同的形状和尺寸，就可以加工出各种复杂形 状的型孔、型腔、成形表面， 状的型孔、型腔、成形表面，不需要使工具和工件做
较复杂的相对运动。 较复杂的相对运动。 5. 与电火花加工、电解加工相比，采用超声波加工硬质金属材 与电火花加工、电解加工相比，采用超声波加工硬质金属材 料的效率较低。 料的效率较低。
二、电解加工的特点和应用： 电解加工的特点和应用：
电解加工的应用范围和发展速度仅次于电火花加工， 电解加工的应用范围和发展速度仅次于电火花加工， 已成功地应用于机械制造领域。其主要特点是： 已成功地应用于机械制造领域。其主要特点是： （1） 能以简单的直线进给运动一次加工出复杂的型 ） 面和型腔，如锻模、叶片等，设备构成简单。 面和型腔，如锻模、叶片等，设备构成简单。 高硬度、 （2） 可以加工高硬度、高强度和高性能等难以切削 ） 可以加工高硬度 高强度和高性能等难以切削 加工的金属材料，如淬火钢、钛合金、不锈钢、 加工的金属材料，如淬火钢、钛合金、不锈钢、硬质 合金等。 合金等。 3） 加工过程中无切削力和切削热 无切削力和切削热， （3） 加工过程中无切削力和切削热，工件不产生内 应力和变形，适合于加工易变形和薄壁类零件。 应力和变形，适合于加工易变形和薄壁类零件。 （5） 与其他加工方法相比，生产率较高。 ） 与其他加工方法相比，生产率较高。 工具电极（ （6） 加工过程中工具电极（阴极）基本不损耗。 ） 加工过程中工具电极 阴极）基本不损耗。 电解加工主要用于批量生产条件下难切削材料和复杂 型面、型腔、薄壁零件以及异型孔的加工， 型面、型腔、薄壁零件以及异型孔的加工，还可应用 于去毛刺、刻印、磨削、表面光整加工等方面， 于去毛刺、刻印、磨削、表面光整加工等方面，已经 成为机械加工中一种必不少的补充手段
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 ppt课件
主要能量形式
电、热能 电、热能 电化学能 电化学能 电化学能 电化学能、机械能 光、热能 电、热能 电、机械能 电、热能 声、机械能 流体能、机械能 流体能、机械能 光、化学能 光、热能 光、机械能 电、热、机械能 电化学能 电、热能 电化学能、热能 声、热、电能 电化学、机械能 机械、声、磁能 化学能 光、化学能
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电火花加工的特点
与传统的金属切削加工相比，电火花加工有如下优点：
（1）便于加工在传统切削加工中难以加工甚至是无法加工 的材料；
(2) 便于加工深孔、型腔及复杂形状的工件；因此适宜加工 低刚度零件和微细加工；
(3)电极材料不必比工件材料硬；
（4）直接利用电能、热能作为加工能源，便于实现加工过 程的自动化。
旋转头开 旋转头关 冲油、工作液流动 接通脉冲电源 关断脉冲电源 工作液排除 子程序调用 子程序结束
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如图2-15所示，ABCD为矩形工件，AB、BC边为设计 基准，现欲用电火花加工一圆形图案，图案的中心为O点， O到AB边、BC边的距离如图中所标。已知圆形电极的直 径为20 mm，请写出电极定位于O点的具体过程。
床身与立柱 工作台 主轴头
1）保证加工稳定性，维持最佳放电时间 。
2）放电过程中，如发现短路或起弧时， 主轴头能迅速抬起使电弧中断。
3）保证主轴移动的直线性，以满足精密 加工的要求。
4）主轴应有足够的刚性。 5）主轴应有均匀进给而无爬行现象。
特种加工
加工工艺特种加工工艺是直接利用各种能量，如电能、光能、化学能、电化学能、声能、热能及机械能等进行加工的方法。
1、“以柔克刚”，特种加工的工具与被加工零件基本不接触，加工时不受工件的强度和硬度的制约，故可加工超硬脆材料和精密微细零件，甚至工具材料的硬度可低于工件材料的硬度。
2、加工时主要用电、化学、电化学、声、光、热等能量去除多余材料，而不是主要靠机械能量切除多余材料。
3、加工机理不同于一般金属切削加工，不产生宏观切屑，不产生强烈的弹、塑性变形，故可获得很低的表面粗糙度，其残余应力、冷作硬化、热影响度等也远比一般金属切削加工小。
4、加工能量易于控制和转换，故加工范围广，适应性强。
电火花加工利用电火花加工原理加工导电材料的特种加工。
又称电蚀加工。
电火花加工主要用于加工各种高硬度的材料（如硬质合金和淬火钢等）和复杂形状的模具、零件，以及切割、开槽和去除折断在工件孔内的工具（如钻头和丝锥）等。
电火花加工机床通常分为电火花成型机床、电火花线切割机床和电火花磨削机床，以及各种专门用途的电火花加工机床，如加工小孔、螺纹环规和异形孔纺丝板等的电火花加工机床。
电火花线切割加工电火花线切割加工是电火花加工的一个分支，是一种直接利用电能和热能进行加工的工艺方法，它用一根移动着的导线（电极丝）作为工具电极对工件进行切割，故称线切割加工。
线切割加工中，工件和电极丝的相对运动是由数字控制实现的，故又称为数控电火花线切割加工，简称线切割加工。
（1）按走丝速度分：可分为慢速走丝方式和高速走丝方式线切割机床。
（2）按加工特点分：可分为大、中、小型以及普通直壁切割型与锥度切割型线切割机床。
（3）按脉冲电源形式分：可分为RC电源、晶体管电源、分组脉冲电源及自适应控制电源线切割机床。
电火花加工工艺（1）电火花加工机床加工工艺单电极法用单个电极加工工件，一般用于形状简单、精度要求不高的工件。
单电极加工也可用平动头摇动实现工件的粗、中、精加工。
特种加工第六版课后习题答案
特种加⼯第六版课后习题答案第⼀章绪论1.从特种加⼯的发⽣和发展来举例分析科学技术中有哪些事例是"物极必反" 有哪些事例是"坏事有时变为好事"答:这种事例还是很多的.以"物极必反"来说,⼈们发明了螺旋桨式飞机,并不断加⼤螺旋桨的转速和功率以提⾼飞机的飞⾏速度和飞⾏⾼度.但后来⼈们发现证实螺旋桨原理本⾝限制了飞机很难达到⾳速和超⾳速,随着飞⾏⾼度愈⾼,空⽓愈稀薄,螺旋桨的效率愈来愈低,更不可能在宇宙空间中飞⾏.于是⼈们采⽤爆⽵升空的简单原理研制出喷⽓式发动机取代了螺旋桨式飞⾏器,实现了洲际和太空飞⾏.由轮船发展成⽓垫船,也有类似规律.以"坏事变好事"来说,⽕花放电会把接触器、继电器等电器开关的触点烧⽑、损蚀,⽽利⽤脉冲电源瞬时、局部的⽕花放电⾼温可⽤作难加⼯材料的尺⼨加⼯.同样,铝饭盒盛放咸菜⽇久会腐蚀穿孔,钢铁器⽫、⼩⼑等在潮湿的环境下会腐蚀.钢铁在风吹⾬淋时遭受锈蚀,海洋船舰的钢铁船体为了防⽌海⽔的腐蚀,得消耗巨资进⾏防锈、防蚀.⼈们研究清楚钢铁电化学锈蚀的原理后,创造了选择性阳极溶解的电解加⼯⽅法.这些都是"坏事变好事"的实例.2.试列举⼏种采⽤特种加⼯⼯艺之后,对材料的可加⼯性和结构⼯艺性产⽣重⼤影响的实例.答:这类实例是很多的,例如:⑴硬质合⾦历来被认为是可加⼯性较差的材料,因为普通⼑具和砂轮⽆法对它进⾏切削磨削加⼯,只有碳化硅和⾦刚⽯砂轮才能对硬质合⾦进⾏磨削.可是⽤电⽕花成形加⼯或电⽕花线切割加⼯却可轻⽽易举地加⼯出各式内外圆、平⾯、⼩孔、深孔、窄槽等复杂表⾯,其⽣产效率往往⾼于普通磨削加⼯的⽣产率.更有甚者,⾦刚⽯和聚晶⾦刚⽯是世界上最硬的材料,过去把它作为⼑具和拉丝模具等材料只有⽤⾦刚⽯砂轮或磨料"⾃⼰磨⾃⼰",磨削时⾦刚⽯⼯具损耗很⼤,正是硬碰硬两败俱伤,确实是可加⼯性极差.但特种加⼯中电⽕花可成形加⼯聚晶⾦刚⽯⼑具,⼯具,⽽激光加⼯则不但"削铁如泥"⽽且可"削⾦刚⽯如泥".在激光加⼯⾯前,⾦刚⽯的可加⼯性和钢铁差不多了.对过去传统概念上的可加⼯性,的确需要重新评价.(2)对结构⼯艺性,过去认为⽅孔,⼩孔,⼩深孔,深槽,窄缝以及细长杆,薄壁等低刚度零件的结构⼯艺性很差,在结构设计时应尽量避免.对E字形的硅钢⽚硬质合⾦冲模,由于90*内⾓很难磨削,因此常采⽤多块硬质合⾦拼镶结构的冲模.但采⽤电⽕花成形加⼯或线切割数控加⼯,则很容易加⼯成整体硬质合⾦的E形硅钢⽚冲模,特种加⼯可使某些结构⼯艺性由"差"变"好".3.⼯艺和特种加⼯⼯艺之间有何关系(应该说如何正确处理常规⼯艺和特种加⼯之间的差别)答:⼀般⽽⾔,常规⼯艺是在切削,磨削,研磨等技术进步中形成和发展起来的⾏之有效的实⽤⼯艺,⽽且今后也始终是主流⼯艺.但是随着难加⼯的新材料,复杂表⾯和有特殊要求的零件愈来愈多,常规,传统⼯艺必然会有所不适应.所以可以认为特种加⼯⼯艺是常规加⼯⼯艺的补充和发展.特种加⼯⼯艺可以在特定的条件下取代⼀部分常规加⼯⼯艺,但不可能取代和排斥主流的常规加⼯⼯艺.第⼆章电⽕花加⼯1.两⾦属在(1)在真空中⽕花放电;(2)在空⽓中;(3)在纯⽔(蒸馏⽔或去离⼦⽔)中;(4)在线切割乳化液中;(5)在煤油中⽕花放电时,在宏观和微观过程以及电蚀产物⽅⾯有何相同和相异之处答:(1)两⾦属在真空中⽕花放电时,当电压(电位差)超过⼀定时即产⽣"击穿",电⼦由"-"极逸出飞向"+"极,由于真空中没有物质阻挡电⼦的运动,所以没有正离⼦形成,没有发热的放电"通道"的概念,⽰波器,显象管中电⼦流的运动与此类似.基本上没有"电蚀产物"⽣成.(2)两⾦属在空⽓中放电的例⼦是电⽕花表⾯强化,涂覆.电焊,等离⼦切割,等离⼦焊等,也是在空⽓中放电,利⽤电⼦流在空⽓中撞击⽓体原⼦形成放电通道,在通道中和⼯件表⾯产⽣⼤量的热能⽤于强化,涂覆,切割和焊接.(3)在纯⽔,蒸馏⽔或去离⼦⽔中,两⾦属间电⽕花放电与在煤油中类似,只是⽔分⼦,原⼦受电⼦,正离⼦撞击发热⽓化,最后分解为氧原⼦和氢原⼦(分⼦),⽽不像煤油中会分解出碳原⼦(碳⿊微粒)和氢⽓等.(4),(5)在乳化液中和煤油中放电过程,详见教材中有关章节,不再另⾏论述.2.有没有可能或在什么情况下可以⽤⼯频交流电源作为电⽕花加⼯的脉冲直流电源在什么情况下可⽤直流电源作为电⽕花加⼯⽤的脉冲直流电源(提⽰:轧辊电⽕花对磨,齿轮电⽕花跑合时,不考虑电极相对磨损的情况下,可⽤⼯频交流电源;在电⽕花磨削,切割下料等⼯具,⼯件间有⾼速相对运动时,可⽤直流电源代替脉冲电源,但为什么)答：如提⽰所述,在不需要"极性效应",不需要考虑电极损耗率等的情况下,可以直接⽤220V的50HZ交流电作为脉冲电源进⾏轧辊电⽕花对磨和齿轮电⽕花跑合等.不过回路中应串接限流电阻,限制放电电流不要过⼤.如需精规准对磨或跑合,则可在交流⼯频电源上并联RC电路(R=500-1000,C=0.1-0.01),再接到两个⼯件上.在⽤⾼速转动的⾦属轮或圆⽚作电⽕花磨削,电⽕花切割,下料时,如果可以不计电极损耗率,则就可以⽤全波整流或整流后并联电解电容滤波的直流电源进⾏电⽕花磨削.由于⼯具电极⾼速转动,所以⼀般不会产⽣稳定电弧烧伤⼯件.最好是经调压变压器降压到5-100V再整流供磨削之⽤,⼀则可以调节电压或电流,⼆则和220V交流电源隔离,以保障⼈⾝避免触电的危险.3.电⽕花加⼯时的⾃动进给系统和车,钻,磨削时的⾃动进给系统,在原理上,本质上有何不同为什么会引起这种不同答:电⽕花加⼯时⼯具电极和⼯件间并不接触,⽕花放电时需通过⾃动调节系统保持⼀定的放电间隙,⽽车,钻,磨削时是接触加⼯,靠切削⼒把多余的⾦属除去,因此进给系统是刚性的,等速的,⼀般不需要⾃动调节.4.电⽕花共轭同步回转加⼯和电⽕花磨削在原理上有何不同⼯具电极和⼯件上的瞬间放电之间有⽆相对移动加⼯内螺纹时为什么不会"乱扣" ⽤铜螺杆做⼯具电极,在内孔中⽤平动法加⼯内螺纹,在原理上和共轭同步回转法有何异同答:不同之处在于电⽕花共轭同步回转加⼯时:(1)⼯具电极和⼯件的转动⽅向相同;(2)转速严格相等(或成倍⾓,⽐例关系);(3)⼯具和⼯件上瞬时放电点之间有很慢的相对移动.⽽电⽕花磨削时⼯具和⼯件可以同向或反向转动;⼯具和⼯件的转速并不相同,磨削点之间有很⼤的相对移动.加⼯内螺纹时,其所以不会"乱扣",是因为加⼯中⼯具电极和⼯件的转向和转速相等,⼯具和⼯件圆周表⾯上有着"各点对应"的关系,所以能把⼯具表⾯的螺纹形状复制到⼯件表⾯上去⽽不会"乱扣".在内孔中⽤平动法加⼯内螺纹,本质上和共轭同步回转法相同,不同之处在于平动法加⼯时⼯件不转动⽽代之以⼯具电极在平动头中作"公转"⾏星式运动,其内外圆上"各点对应"的规则仍然存在.5,电⽕花加⼯时,什么叫做间隙蚀除特性曲线粗,中,精加⼯时,间隙蚀除特性曲线有何不同脉冲电源的空载电压不⼀样时(例如80V,100V,300V三种不同的空载电压),间隙曲线有何不同试定性,半定量地作图分析之.答:间隙蚀除特性曲线是电⽕花放电间隙蚀除速度和放电间隙⼤⼩(间隙平均电压的⼤⼩)之间的关系,此关系可以定量地⽤作图法画成间隙蚀除特性曲线.粗,中,精加⼯时,由于脉宽,峰值电流等电规准不同,同样⼤⼩间隙的蚀除速度也就不⼀样,总的来说,粗加⼯时蚀除速度较⼤,上凹的间隙蚀除特性曲线就⾼于中,精加⼯的曲线.当脉冲电源的空载电压不⼀样时,例如电压较⾼为300V时,其击穿间隙,平均放电间隙都⼤于100V或80V的放电间隙,因此横坐标上的A点(电⽕花击穿间隙)将⼤于100V或80V时的间隙.间隙特征曲线原点不动,整个曲线稍向右移.同理,80V空载电压的间隙特征曲线的A点将偏向左边.S/ m/V6,在电⽕花加⼯机床上⽤Ф10mm的纯铜杆加⼯Ф10mm的铁杆,加⼯时两杆的中⼼矩偏距5mm,选⽤=200 s, i=5.4A,各⽤正极性和负极性加⼯10min, 试画出加⼯后两杆的形状,尺⼨,电极侧⾯间隙⼤⼩和表⾯粗糙度值(提⽰:利⽤电⽕花加⼯⼯艺参数曲线图表来测算).答:加⼯⽰意图见图2-1a.设先⽤正极性加⼯,加⼯后的图形见图b,负极损耗较⼤;负极性加⼯后的图形见图c,正极⼯具损耗较⼩.具体数据请⾃⾏在图中标明,并与书中⼯艺曲线图表进⾏对照⽐较).图2-17,电⽕花加⼯⼀个纪年章浅型腔花模具,设花纹模电极的⾯积为10mm×20mm=200,花纹的深度为0.8㎜,要求加⼯出模具的深度为1㎜,表⾯粗糙度为=0.63 m,分粗,中,精三次加⼯,试选择每次的加⼯极性,电规准脉宽,峰值电流,加⼯余量及加⼯时间,并列成⼀表(提⽰:⽤电⽕花加⼯⼯艺参数曲线图表来计算).答:可按书中电⽕花加⼯⼯艺曲线图表选择粗,中,精加⼯的规准.例如:极性脉宽脉间峰值电流加⼯余量加⼯后表⾯粗糙度时间粗加⼯(可不加抬⼑)负600 s100 s10A0.9㎜3 m约30min中加⼯(加抬⼑)负100 s50 s4A0.08㎜1.25 m30min精加⼯(加正20 s50s2A0.02㎜30min 答:不同之处在于电⽕花共轭同步回转加⼯时:(1)⼯具电极和⼯件的转动⽅向相同;(2)转速严格相等(或成倍⾓,⽐例关系);(3)⼯具和⼯件上瞬时放电点之间有很慢的相对移动.⽽电⽕花磨削时⼯具和⼯件可以同向或反向转动;⼯具和⼯件的转速并不相同,磨削点之间有很⼤的相对移动.加⼯内螺纹时,其所以不会"乱扣",是因为加⼯中⼯具电极和⼯件的转向和转速相等,⼯具和⼯件圆周表⾯上有着"各点对应"的关系,所以能把⼯具表⾯的螺纹形状复制到⼯件表⾯上去⽽不会"乱扣".在内孔中⽤平动法加⼯内螺纹,本质上和共轭同步回转法相同,不同之处在于平动法加⼯时⼯件不转动⽽代之以⼯具电极在平动头中作"公转"⾏星式运动,其内外圆上"各点对应"的规则仍然存在.第三章电⽕花线切割加⼯1.电⽕花线切割时,粗,种,精加⼯时⽣产率的⼤⼩和脉冲电源的功率,输出电流的⼤⼩有关.⽤什么⽅法衡量,判断脉冲电源加⼯性能的好坏(绝对性能和相对性能)答:可⽤单位电流(每安培电流)的⽣产率来衡量,即可客观地判断脉冲电源加⼯性能的好坏.例如某脉冲电源峰值电流25A时的切割速度为100mm2/min,另⼀电源峰值电流27A时切割速度为106mm2/min,则前者的相对⽣产率为100/25=4mm2/min,优于后者106/27=3.9mm2/min .⼜如某线切割脉冲电源3A s时切割速度为100mm2/min,另⼀电源3,5A时为124mm2/min,则前者相对切割速度为33.3mm2/min,后者35.5mm2/min.2.电⽕花加⼯和线切割加⼯时,如何计算脉冲电源的电能的利⽤率试估计⼀般线切割⽅波脉冲电源的电能利⽤率答:设脉冲电源的空载电压为100V ,加⼯时⽕花放电间隙的维持电压为25V则消耗在晶体管限流电阻上的电压为100-25=75V,由此可以算出电能利⽤率:有⽤能量:输⼊能量=25:100=1:4=25%能量的消耗率为:损耗能量:输⼊能量=75:100=3:4=75%可见75%的能量损耗在限流电阻的发热上.3.设计⼀个测量,绘制数控线切割加⼯的间隙蚀除特性曲线的⽅法(提⽰:使线切割等速进给,由⽋跟踪到过跟踪).答:这⼀习题有⼀定的难度,需对间隙蚀除特性曲线和线切割加⼯伺服进给系统有⼀定深度的理解才⾏.间隙蚀除特性曲线是蚀除速度和放电间隙(间隙平均电压)的关系曲线(参见第⼆章电⽕花加⼯的伺服进给).线切割加⼯时,调节伺服进给量的⼤⼩,可以在⼀定程度上改变平均放电间隙.例如把进给速度⼈为放慢,处于"⽋进给"状态,则平均放电间隙偏⼤,反之,进给速度过⾼,"过进给"时,则放电间隙偏⼩.测绘间隙蚀除特性曲线时,利⽤"改变预置进给速度"来改变放电间隙的⼤⼩.实际上放电间隙的⼤⼩(绝对值)很难测量,但可以⽤加⼯时的平均间隙电压⼤⼩来相对测量间隙值的⼤⼩.为此,要在⼯件和钼丝(导电块)或直接在电源输出端并⼀个满刻度100V(⽤于测空载,偏空载时的开路间隙电压),20V(⽤于测偏短路时的间隙电压)的直流电压表.实际测绘时,先不⽤线切割机床的"⾃动档"(伺服)进给,⽽采⽤"⼈⼯档"(等速进给)进给功能.最初⽤较慢的等速进给速度进⾏切割,此时处于"⽋跟踪"的进给状态,待切割稳定后就记下进给速度和此时的间隙平均电压,在坐标上作出曲线上的某⼀点.以后稍微调快进给速度(仍为等速进给),同样测得第⼆,三```点的数据.当调节到进给速度约等于蚀除速度时,此时即为最佳状态 B 点放电间隙为最佳放电间隙SB此时的切割速度为最⼤.当以更⼤的进给速度(等速)切割时,由于没有伺服功能,进给速度⼤于可能的蚀除速度,放电间隙逐步减⼩,最后即将形成短路,放电间隙为零.此时应尽快停⽌进给,并事先作好记录.在曲线最⾼点B只右,⽤上述⽅法⽐较容易做出间隙蚀除特性曲线的右半部分.但B点左边的曲线,因放电间隙逐步减⼩并趋于短路,易把钼丝顶弯,因此应多加⼩⼼.4.⼀般线切割加⼯机床的进给调解特性曲线和电⽕花加⼯机床的进给特性曲线有何不同与有短路回退功能的线切割加⼯机床的进给调解特性曲线⼜有什么不同答:⼀般线切割机床的进给的进给系统,往往没有短路回退功能,或短路后经⼀定时间例如30s后仍不能⾃动消除短路状态,则回退256步(相当于0.256 mm),如仍不能消除短路,则⾃动停⽌进给或同时报警,这与电⽕花成型加⼯机床遇短路即退回不⼀样.上述⽆短路回退功能的线切割机床的进给特性曲线就不会有横坐标左下部分的曲线,亦即⼯具电极(钼丝)的进给速度vd没有负值.即使有短路回退功能的线切割机床,短路后的回退速度是固定的(不象电⽕花成型加⼯机床那样短路后将以较⾼的速度vd0回退),所以进给调节特性曲线的左下部为窄⼩矩形,即放电间隙较⼩时,进给速度vd《0,⼀旦完全短路后,钼丝才低速(恒速)回退.5.设计⼀个测量,绘制数控线切割加⼯机床的进给调解特性曲线的⽅法(提⽰:在线切割机床上做空载模拟实验.⽤可调的的直流电源模拟⽕花间隙的平均电压).答:这⼀习题也有⼀定难度,需对线切割机床的变频进给系统有⼀定的了解.线切割机床的进给速度vd是由⽕花放电间隙的平均电压ue 来决定的.ue越⼤,vd亦⼤,ue⼩vd也⼩,ue=0,vd=0或等速回退.为此可以⽤"模拟法"来测绘线切割加⼯机床的进给调解特性曲线.具体的的⽅法是:使线切割机床处于加⼯状态,可不开丝筒,不开⾼频电源,但应使⼯作台处于"⼈⼯"等速进给状态.此时⼯作台进给的"取样电压",并不是来⾃⽕花放电间隙的平均电压ue(ue再经电阻分压成10~12v的电压,经"变频调节"电位器送⾄"压—频"(u-f)转换器,将此低电压u转换成进给脉冲,频率为f,另⼯作台进给),⽽是由+12V的外加电压,经"变频调节"电位器调压输⼊⾄"压—频"(u-f)转换器.低电压0V相当于间隙短路,最⾼10~12V相当于间隙开路状态.可以将此电压由低向⾼调节,例如0V,2V,4V,6V,8V,10V……直⾄12V,模拟不同的ue.记录下每种不同电压时的⼯作台进给速度(可以从控制器⾯板数显表上测得),然后即可绘制出进给调节特性曲线.6.今拟⽤数控线切割加⼯有8个齿的⽖⽛离合器,试画出其⼯艺⽰意图并编制出相应的线切割3B相应程序.答:由于⽖⽛离合器⼯件是圆筒形的,端⾯上需切割出8个⽖⽛⽅齿,故切割时必须有⼀个数控回转⼯作台附件.办法为先在圆套筒上钻⼀个∮1~2mm的穿丝孔,装夹好⼯件后,调整到穿丝孔为最⾼点时穿丝,回转台转动切除⽖⽛的端⾯,见⽰意图.(俯视图)切割的程序(⼀次切出凹,凸两个⽖⽛离合器)为:BBBJ=穿丝孔距离GXL3(x向移动)BBBJ=1/2齿宽GYL4(y向转动)BBBJ=齿深GXL3(x向移动)BBBJ=齿宽GYL4(y向转动)BBBJ=齿深GXL1(x向移动) BBBJ=齿宽GYL4(y 向转动)第四章电化学加⼯1．从原理和机理上来分析，电化学加⼯有⽆可能发展成为"纳⽶级加⼯"或"原⼦级加⼯"技术？原则上要采⽤哪些措施才能实现？答：由于电化学加⼯从机理上看，是通过电极表⾯逐层地原⼦或分⼦的电⼦交换，使之在电解液中"阳极溶解"⽽被去除来实现加⼯的，可以控制微量、极薄层"切削"去除。
特种加工技术
特种加工技术的发展及其应用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、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。
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。
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。
特种加工技术的特点加工范围上不受材料强度、硬度等限制。
特种加工技术主要不依靠机械力和机械能去除材料，而是主要用其他能量（如电、化学、光、声、热等）去除金属和非金属材料，完成工件的加工。
故可以加工各种超强硬材料、高脆性及热敏材料以及特殊的金属和非金属材料。
以柔克刚。
特种加工不一定需要工具，有的虽使用工具，但与工件并不接触，加工过程中工具和工件间不存在明显的强大机械切削力，所以加工时不受工件的强度和硬度的制约，在加工超硬脆材料和精密微细零件、薄壁元件、弹性元件时，工具硬度可以低于被加工材料的硬度。
加工方法日新月异，向精密加工方向发展。
当前已出现了精密特种加工，许多特种加工方法同时又是精密加工方法、微细加工方法，如电子束加工、离子束加工、激光束加工等就是精密特种加工；精密电火花加工的加工精密度可达微米级0.51μm，表面粗糙度可达镜面 Ra0.02μm。
（完整版）特种加工
（完整版）特种加⼯XX⼤学2012 ～2013 学年冬季学期研究⽣课程考试课程名称：课程编号：论⽂题⽬: 特种加⼯技术相关研究⽣姓名: 学号:论⽂评语:成绩: 任课教师:评阅⽇期:特种加⼯技术相关摘要：进⼊⼆⼗世纪以来，伴随⾼硬度、⾼韧性、⾼强度、⾼脆性等⼀些难加⼯材料的出现以及⼀些制造精密、细⼩、形状复杂和结构特殊的零件的需要，特种加⼯作为先进制造技术中的重要的⼀部分，对制造业的作⽤显得⽇益重要。
本⽂基于特种加⼯的概念、研究现状、发展趋势、应⽤分析、特点、⽅法简介⼏个⽅⾯论述了特种加⼯在机械⽣产中的重要位置。
关键词：特种加⼯；研究现状；发展历程；应⽤分析；特点；⽅法简介Special Processing Technology RelatedAbstract: Since the beginning of the twentieth century, accompanied by the emergence of a number of difficult to machine materials of high hardness, high toughness, high strength, high brittleness and manufacture of precision, small, complex shape and structure of the special parts. As advanced manufacturing technologies important part of the role of manufacturing, special processing is becoming increasingly important. This paper based on the concept of special processing, research, development trends, analysis, features, methods Introduction discusses several aspects of an important position in the mechanical production of special processing.Key words: Special processing; Research; Development process; Application analysis; Feature; Brief introduction特种加⼯技术是指不仅利⽤机械能，⽽且更主要是利⽤其他能量（电、化学、光、声）来去除⼯件上多余材料的⼀种新的加⼯⽅法。
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层叠叶片上的 孔加工
二、光化学腐蚀加工
光化学腐蚀加工简称光化学加工（Optical Chemical Machining 缩写OCM）,是化学照相制版和光刻（化学 腐蚀）相结合的一种精密微细加工技术。
它与化学刻蚀（化学铣削）加工的主要区别在于： 它 不是靠人工刻形、划线，而是用感光照相来确定工件 表面要刻蚀的图形、线条。 （一）照相制版的原理和工艺 1、照相制版的原理
3）加工过程不产生应力、裂纹、毛刺等缺陷， Ra2.5~1.5
4）操作简单
化学铣削的缺点：
1）不适用于加工窄、深槽或型孔；
2）不能去除原零件的表面缺陷，划痕等
3）腐蚀液对设备、人有害，注意保护。
应用范围：1）大面积表面减薄加工，
2）在厚度小于1.5mm薄壁零件上加工孔
（二）化学铣削工艺过程
表面预处理： 去油污、氧化 膜；在相应腐 蚀液中预腐蚀； 喷砂处理，形 成一定的粗糙 度。 保护层：氯丁 橡胶、丁基橡 胶、丁苯橡胶。 0.2mm厚
1、光刻的原理、特点及应用范围 光刻，是利用光致抗蚀剂的光化学反应的特点，将掩 模板上的图形精确的复制在涂有光致抗蚀剂的衬底上， 再利用光致抗蚀剂的耐腐蚀特性，对衬底表面进行腐 蚀，获得所需的图形。精度可达：0.005mm。 使用于电路布线板、晶闸管元件等的制作。 2、光刻的工艺过程
1）原图和掩模板的制备，2）涂复光致抗蚀剂，3）曝 光，4）腐蚀，5）去胶。 应用：电路、多孔金属板、滤片、筛网、标牌、制版
照相制版将将图形摄影到底片上，经光化学反应，将图象复制 到涂有感光胶的铜板或锌板上，经坚膜固化处理，使感光胶具 有一定的抗蚀能力，经化学腐蚀，即可得到所需图形的金属板。
2、工艺过程
（1）原图和照相
（2）金属板和感光胶的涂复
（3）曝光、显影和坚膜
（4）固化 ；
（5）腐蚀
（二）光刻加工的原理和工艺
（三）特点：
1、镀层均匀。
2、被镀工件可以为任何材料，包括非导体材料： 如玻璃、陶瓷、塑料。
3、不需电源，设备简单 4、镀液一般可连续使用，再生使用。
与电镀相比，
① ② ③ ④ ⑤ 化学镀技术具有镀层均匀、针孔小、 不需直流电源设备 、 能在非导体上沉积 具有某些特殊性能等特点。 另外，由于化学镀技术废液排放少，对环境污染 小以及成本较低，在许多领域已逐步取代电镀， 成为一种环保型的表面处理工艺。
（四）应用
1、镀铜，用硫酸铜； 2、镀镍，用氯化镍； 3、镀铬，用溴化铬； 4、镀钴，用氯化钴。 还原剂，用磷酸钠、次硫酸钠、酒石酸纳、葡萄糖等。
如：电铸前，在不导电的原模上镀导电层。
化学镀就是在不通电的情况下，利用氧化还原反应在具有催化表面 的镀件上，获得金属合金的方法。它是新近发展起来的一门新技术。 美、英、日、德等国，其工业产值正以每年15%的速度递增。它广 泛地应用于机械、电子、塑料、模具、冶金、石油化工、陶瓷、水 力、航空航天等工业部门，是一项很有发展前途的高新技术之一。 其特点如下： 1、表面硬度高，耐磨性能好： 其表面硬度可在Hv =550-1100kg/mm2 （相当于HRC =55-72）的 范围内任意控制选择。处理后的机械部件，耐磨性能好，使用寿命 长，一般可提高3-4倍，有的可达8 倍以上。 2、硬化层的厚度极其均匀，处理部件不受形状限制，不变形。 特别适用于形状复杂、深盲孔及精度要求高的细小及大型部件的表 面强化处理。 3、具有优良的抗腐蚀性能： 它在许多酸、碱、盐、氨和海水中具有很好的耐蚀性，其耐蚀性比 不锈钢要优越得多
一、化学铣削加工
（一）化学铣削的原理、特点和应用范围
化学铣削（CHM）,实质上是较大面积和较深尺寸上的 化学刻蚀（Chemical Etching ）。
过程：将不需加工的部分用耐腐蚀性涂层保护起来， 需加工的部分暴露出来，浸入到化学溶液中进行腐蚀， 使金属按特定的部位溶解去除，达到加工的目的。 化学铣削的特点： 1）可加工任何难加工的材料，不受材料强度、硬度的 限制，如：铝合金、钼合金、钛合金、镁合金、不锈 钢； 2）适于大面积加工 加工飞机、火箭、飞船蒙皮——减薄、打孔
三、化学抛光（Chemical Polish 简称CP）
原理：在硝酸或磷酸的溶液中，在一定的条件下，使 工件表面氧化，此氧化层又能逐渐溶入溶液。表面微 凸的地方比表面微凹的地方氧化、溶解的快，使工件 表面逐渐整平。 特点：大面积、薄壁件、低刚度、复杂型面、特别是 内表面（电解抛光内腔不方便）的抛光、不需要电源。 缺点：比电解抛光效果差。
第六章 化学作用特种加工技术
化学加工（Chemical Machining 简称CHM）是利用 酸、碱、盐等化学溶液对金属产生化学反应，使金属 腐蚀溶解，改变工件尺寸和形状（以至表面性能）的 一种加工方法。 它分为两种： 1、成形加工： 1）化学铣（又称化学刻蚀）， 2）光化学腐蚀加工。 2表面加工： 1）化学抛光， 2）化学镀膜
优点
1、化学抛光操作简单。不需要通电，不需要机 械设备。大型流水线可以操作，小型加工也可 操作。 2、化学抛光能抛光各种不同规则、不同形状的 复杂工件。这是机械抛光无法取代的镀上一层金属。 （二）原理：利用强还原剂在含有金属离子的溶液中， 将金属离子还原成金属而沉积在各种材料表面形成致 密镀层的方法。
如半导体材料磨削后的化学抛光，可以降低粗糙度、 消除应力层、变质层
化学抛光是靠化学试剂对样品表面凹凸不平区域的选择性溶 解作用消除磨痕、浸蚀整平的一种方法。 操作步骤 1：试样准备：试样经精磨光后清洗。 2：配置化学抛光溶液。化学抛光溶液应在烧杯中调配，根据 试样材料选择化学抛光液配方，配溶液时应用蒸馏水，药品 用化学纯试剂。某些不易溶于水的药品需要加热溶液才能溶 解。过氧化氢和氢氟酸腐蚀性很强，调配时需注意安全。化 学抛光溶液经使用之后，溶液内金属离子增多，抛光作用减 弱，如果发现作用缓慢，气泡减少，应更换新药液。 3：试样用竹夹或者木夹夹住浸入抛光液中，一边搅动并适时 取出观察至达到抛光要求后取出。 4：化学抛光结束之后，试样应立即清洗、吹干。