特种加工技术
特种加工技术的特点及应用
特种加工技术的特点及应用
特种加工技术是一种相对于传统加工技术而言的高级加工技术，它主要应用于一些对零件精度、形状和表面质量要求较高且传统加工方法无法满足的领域，如航空航天、船舶制造、核能、光电子等领域。特种加工技术的特点主要有以下几个方面。
首先，特种加工技术具有高精度的特点。在特种加工技术中，常常采用精密设备和高精度的刀具，通过控制加工参数和优化加工过程，可以实现毫米、亚毫米甚至更高的精度要求。例如，在卫星制造中，需要对卫星零件进行精密加工，以保证其在太空中的工作性能。特种加工技术在此方面具有明显的优势。
其次，特种加工技术具有复杂形状加工能力。在一些领域，零件的形状常常是复杂的，传统加工方法很难满足这些复杂形状的要求。而特种加工技术通过采用先进的数控技术和特殊的工艺装备，能够实现曲面、曲线、螺旋等复杂形状的加工。例如，在船舶制造中，船体结构往往是复杂的曲面结构，特种加工技术可以通过数控加工中心加工出具有曲率的船体零件。
此外，特种加工技术还具有高表面质量的特点。在传统加工方法中，往往难以实现高质量的表面加工，常常需要后续研磨、抛光等工艺来改善表面质量。而特种加工技术可以通过先进的刀具和工艺流程，直接实现高质量的表面加工。例如，在光学镜片加工中，特种加工技术可以实现纳米级的表面光洁度，以满足高精度光学设备的要求。
特种加工技术在各个领域有着广泛的应用。在航空航天领域，特种加工技术可以用于加工各类航空零部件，如发动机叶片、涡轮盘、外壳等，以提高其精度和性能。在船舶制造领域，特种加工技术可以用于加工船体结构零件，以满足船舶的航行性能和安全要求。在核能领域，特种加工技术可以用于加工核电站的核电设备和核材料，以确保核安全和生产效率。在光电子领域，特种加工技术可以用于加工光学镜头、激光器件等光学设备，以提高其精度和性能。
汽车制造工艺学-汽车先进制造工艺技术培训讲义
第一节 特种加工技术
常见的特种加工方法
电火花加工工艺主要受以下几个参数影响： （1）极性效应 （2）工作液 （3）电极材料
11
第一节 特种加工技术
常见的特种加工方法
2）电火花加工的特点 （1）脉冲放电的能量密度高，便于加工用普通的机械加 工方法难于加工或无法加工的特殊材料和复杂形状的工 件。 不受材料硬度影响，不受热处理状况影响。 （2）脉冲放电持续时间极短，放电时产生的热量传导扩 散范围小，材料受热影响范围小。 （3）加工时，工具电极与工件材料不接触，两者之间宏 观作用力极小。 工具电极材料不需比工件材料硬，因此 ，工具电极制造容易。 （4）可以改革工件结构，简化加工工艺，提高工件使用 寿命，降低工人劳动强度。
7
第一节 特种加工技术
概述
（5）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，其综合加工效果明显，且便于推广使用。 （6）特种加工对简化加工工艺、变革新产品的设计及零 件结构工艺性等产生积极的影响，各种加工方法易复合形 成新工艺方法。
8
第一节 特种加工技术
常见的特种加工方法
１. 电火花加工 1）电火花加工的基本原理
超声加工常用于穿孔、切割、焊接、套料和抛光。
26
第一节 特种加工技术
常见的特种加工方法
1）超声波加工的基本原理
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第一节 特种加工技术
特种加工技术
我国于20世纪90年代初先后有武汉华中科技大学快速 制造中心，陕西省激光快速成形与模具制造工程研究中心、 西安交通大学先进制造技术研究所，北京隆源自动成型系 统有限公司，北京清华大学殷华实业有限公司等在快速成 形工艺研究、成形设备开发、数控处理及控制软件、新材 料的研发等方面做了大量卓有成效的工作，赶上了世界发 展的步伐并有所创新，现都已开发研制出系列化的快速成 形商品化设备可供订购，并定期举办快速成形技术培训班。 我国中国机械工程学会下属的特种加工学会，于2001年增 设了快速成形专业委员会，开展快速成形技术的普及和提 高工作。 在众多的快速成形工艺中，具有代表性的工艺是：光 敏树脂液相固化成形、选择性粉末烧结成形、薄片分层叠 加成形和熔丝堆积成形等4种。以下对这些典型工艺的原 理、特点等分别进行阐述。
图8-6为激光烧结成形 机光路系统的主要组成部 件，有：激光器、反射镜、 扩束聚焦系统、扫描器、 光束合成器、指示光源。 其中的激光器为最大输出 功率为50W的CO2激光器， 扫描器由两个相互垂直的 反射镜组成。每个反射镜 有一个振动电动机驱动， 激光束先入射到X镜，从X 镜反射到Y镜，再由Y镜反 射到加工表面，电动机驱 动反射镜振动，同时激光 束在有效视场内扫描。
图8-1为SL工艺原理图。液槽中 盛满液态光敏树脂，激光束在偏 转镜作用下，在液体表面上扫描 到的地方，液体就固化。成形开 始时，工作平台在液面下一个确 定的深度，液面始终处于激光的 焦点平面内，聚焦后的光斑在液 面上按计算机的指令逐点扫描即 逐点固化。当一层扫描完成后， 未被照射的地方仍是液态树脂。 然后升降台带动平台下降一层高 度（约0.1mm），已成型的层面上 又布满一层液态树脂，刮平器将 粘度较大的树脂液面刮平，然后 在进行下一层的扫描，新固化的 一层牢固地粘在前一层上，如此 重复，直到整个零件制造完毕， 得到一个三维实体原型。
机械制造工程技术基础：特种加工技术
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
❖3.清洗 ❖ 主要用于几何形状复杂、清洗质量要求高的中、 小精密零件，优于其它设备清洗不到的地方。它可以 清洗。
12.7 高压水射流加工
❖12.7.1 高压水射流
快速成形工艺有哪几种？
12.4 快速成形技术
❖12.4.2 熔融快速成形 ❖ 机床软件把三维图形分
析成一层层的二维图形， 把材料加热到一定的温度， 通过喷嘴把材料挤出，快 速冷却后形成截面轮廓。 一层完成后，喷嘴升高一 层面高度，再做上一层涂 覆，如此循环，形成三维 产品。
❖ 快速成形制作海宝笔筒的过程
❖ 高压水射流加工是利用 水或水中加添加剂的液体， 经水泵至增压器增压，其压 力可达250～400MPa，再经 贮液蓄能器使高压液体流动 平稳，最后由人造蓝宝石喷 嘴形成300～900m/s(约为音 速的l～3倍)的高速液体束 流，喷射到工件表面，从而 达到去除材料的目的。
1-水箱 2-水泵 3-蓄能器 4-控制器 5-阀 6-喷嘴 7-流束 8-工件 9-排水口 10-压射距离 11-液压系统 12-增压器
光学系统
激光器
机械系统
12.5 激光加工
❖12.5.3 激光对焦
演示
1.1 什么是特种加工技术
6
扎连科夫妇研制的第一台RC电路电火花加工机床
7
3、特种加工的特点
▪ 加工时主要用电、化学、电化学、声、光、热等能量形式去除多 余材料，而不是主要靠机械能量切除多余材料；
▪ “以柔克刚”，不受工件的强度和硬度的制约，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；
▪ 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。
LOGO
特种加工
Non-Traditional Machining
南华大学机械工程学院
1
LOGO
§ 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。
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。
特种加工
激光加工产品
激光打标样品 激光焊接样品
激光加工产品
激光蚀刻样品
激光加工产品
激 光 加 工 样 品
激光加工产品
激光加工样品
激光加工产品
激光加工样品
电子束加工技术
加工原理 电子束加工是利用 高速电子的冲击动能来加 工工件的，如图1-1所示 。在真空条件下，将具有 很高速度和能量的电子束 聚焦到被加工材料上，电 子的动能绝大部分转变为 热能，使材料局部瞬时熔 融、汽化蒸发而去除。
离子镀膜
离子注入
超声加工技术
超声加工是利用超声振动的工具在有磨料的液 体介质中或干磨料中，产生磨料的冲击、抛光、液 压冲击及由此产生的气蚀作用来去除材料，以及超 声振动使工件相互结合的加工方法。适用于成形加
工、切割加工、焊接加工和超声清洗。
超 声 波 加 工 技 术
超声波加工产品
超声波抛光机
或离子束等去除工件材料的特种加工方法的总称。
1.
激光束加工主要应用有打孔、切割、焊接、金属表面的激
光强化、微调和存储等。 2. 电子束加工利用电子束将材料的局部加热至熔化或气化点 进行加工的，适合打孔、切割槽缝、焊接及其他深结构的 微细加工；或利用电子束的化学效应进行刻蚀、大面积薄 层等微细加工等。 3. 离子束加工主要应用于微细加工、溅射加工和注入加工。 等离子弧加工适用于各种金属材料的切割、焊接、热处理， 还可制造高纯度氧化铝、氧化硅和工件表面强化，还可进 行等离子弧堆焊及喷涂。
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。
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”。
特种加工技术
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。
图3-4 加工斜度的产生 a)工具损耗产生加工斜度 b)轮廓对比图 1-工具电极无损耗时的轮廓线 2-工具电极有损耗但不考虑二次放电时的 工件轮廓线 1`-工具电极有损耗时的轮廓线 2`-工具电极有损耗且产生二次放电时的工 件轮廓线 3-工件 4-工具电极
另外，工具的尖角或凹角很难精确地复制在 工件的表面上。
图3-5 尖角变圆现象 a)加工外表面 b)加工内表面 1-工件电极 2-工具电极
3．影响表面质量的因素
（１）表面粗糙度 ：单个脉冲能量、工具 电极的表面粗糙度 、加工速度 。 （２）表面变质层 ：熔化凝固层、热影响 层及显微裂纹。 （３）表面力学性能：表面最外层硬度与耐 磨性、残余应力 、耐疲劳性能
特种加工的分类
1）电能与热能作用方式有：电火花成形与穿孔加工、电火 花线切割加工、电子束加工和等离子束加工。 2）电能与化学能作用方式有：电解加工、电铸加工和刷镀 加工。 3）化学能与机械能作用方式有：电解磨削、电解珩磨。 4）声能与机械能作用方式有：超声波加工 5）光能与热能作用方式有：激光加工。 6）电能与机械能作用方式有：离子束加工。 7）液流能与机械能作用方式有：挤压珩磨和水射流切割。
特种加工技术
可达到表 面粗 糙度/μm 平均/最高
主要适用 范围
超声加工
任何脆 0．1/10
1/50
性材料
0．03/0．0 05
0．63/0．1 6
加工、 切割脆硬 材料。如 玻璃、石 英、宝石、 金刚石、 半导体单 晶锗、硅 等。可加 工型孔、 型腔、小 孔、深孔 以及切割 等
表1-2 几种常用特种加工方法的综合比较
电火花加工
第一节 第二节 第三节
电火花加工的基本原理及其分类 电火花加工的机理 电火花加工中的一些基本规律
第四节 电火花加工用的脉冲电源 第五节 电火花加工的自动进给调节系统
第六节 电火花加工机床 第七节 电火花穿孔成形加工 第八节 其他电火花加工
第一节 电火花加工的基本原理及其分类
一、电火花加工的原理和设备组成 二、电火花加工的特点及其应用 三、电火花加工工艺方法分类
图2-3 电火花加工表面局部放大图
二、电火花加工的特点及其应用
1.主要优点 2.电火花加工的局限性
1.主要优点
(1) 适合于任何难切削导电材料的加工 由于加工中材料的去除是靠放电时的 电热作用实现的，材料的可加工性主要取决于材料的导电性及其热学特性， 如熔点、沸点、比热容、热导率、电阻率等，而几乎与其力学性能(硬度、强 度等)无关。 (2) 可以加工特殊及复杂形状的表面和零件 由于加工中工具电极和工件不直 接接触，没有机械加工宏观的切削力，因此适宜加工低刚度工件及作微细加 工。
特种加工技术
O
穿ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
E
丝
孔
14
A
B
R6
D
C
25
4．请分别编制加工图6-39所示的线切割加工3B代 码和ISO代码，已知线切割加工用的电极丝直径为 0.18 mm，单边放电间隙为0.01 mm，O点为穿丝 孔，加工方向为O—A—B—…。
R50
120 80 50
R40
B
R40
O A
100
210
10
电火花加工过程
工
1、极间介质的电离、击穿，形成具 电放电通道。
极 脉
冲
电
工
源
A 工件电极
具
A
2、电极材料的熔化、气化热膨胀。 电
工
工脉 具冲 电 极电 源
脉 冲
极
A具
电
B极
工件电极
B (a)
B (b)
(a)
(c)
(b)
3、电极材电 源 料的抛出(a工)。件电极
(b)
(c)
A B
(a)
(d) (c)
(a)
Y
J2
J1
A(30 , 40)
X
B(40 , － 30)
J3
J4
(b)
3B程序的编制
GF H
B
A 80
特种加工课程教学大纲
特种加工课程教学大纲
一、课程概述
特种加工课程是机械工程专业中的一门重要课程，主要介绍各种非传统加工方法，如激光加工、电子束加工、水射流加工、超声波加工等。该课程旨在让学生了解和掌握这些先进的加工技术，提高机械制造领域的生产效率和产品质量。
二、课程目标
1、掌握特种加工的基本原理和工艺方法；
2、理解各种特种加工技术的优缺点和应用范围；
3、能够根据实际生产需求，选择合适的特种加工方法；
4、培养学生的创新思维和解决问题的能力。
三、课程内容
1、特种加工概述：介绍特种加工的定义、分类和发展趋势；
2、激光加工：讲解激光加工的基本原理、激光器类型、激光加工工艺和方法等；
3、电子束加工：介绍电子束加工的基本原理、设备类型、工艺和方法等；
4、水射流加工：讲解水射流加工的基本原理、设备类型、工艺和方法等；
5、超声波加工：介绍超声波加工的基本原理、设备类型、工艺和方法等；
6、其他特种加工方法：如离子束加工、电化学加工等。
四、教学方法
1、理论教学：通过课堂讲解、图片、视频等方式，使学生了解特种加工的基本原理和工艺方法；
2、实验教学：通过实验操作，让学生亲身体验各种特种加工方法，加深对理论知识的理解；
3、项目实践：学生分组进行项目实践，运用所学知识解决实际问题，培养创新思维和解决问题的能力；
4、案例分析：通过分析实际生产中的案例，让学生了解各种特种加工方法的应用和实际效果。
五、考核方式
1、平时成绩：包括课堂表现、作业完成情况等；
2、期中考试：考核学生对基本理论和方法的掌握程度；
3、实验成绩：根据实验操作和实验报告评定；
特种加工的优势与发展
特种加工的优势与发展
论文导读：随着现代工业发展（和科学实验）的需要。传统加工由于自身的加工特点。种新的加工方法——特种加工技术的出现填报了这一空缺。关键词：特种加工，传统加工，优势，发展
随着现代工业发展（和科学实验）的需要，许多领域要求尖端科学技术产品向高精度、高性能、小型化等方向发展，使用的材料越来越难加工，硬度高、脆性好的难切削材料应用日益广泛，一些制造精密、形状复杂和结构特殊的零件需求也在日益增加，对加工制造技术提出了更高的要求，传统加工由于自身的加工特点，致使其已经不能完全满足加工需要。这时，一种新的加工方法——特种加工技术的出现填报了这一空缺。所谓特种加工，是指一种利用化学、电、声、光能对金属或非金属材料进行加工的方法，特别适用于加工复杂、微细表面和低刚度零件。其工作原理不同于传统的机械切削方法，即加工过程中工件与所用工具之间没有明显的切削力，工具材料的硬度也可以低于工件材料的硬度。特种加工技术在国内外各行各业的应用中取得了巨大成效，它们有着各自的特点，使特殊材料或特殊结构工件的加工工艺性发生了根本变化，解决了传统加工方法所遇到的一些难题，已经成为现代工业领域中不可缺少的重要加工手段和关键制造技术。
一、特种加工
传统的切削加工的本质与特点：一是刀具材料比工件材料有更高的硬度：二是靠机械能切除工件上多余的材料。论文发表，传统加工。可
随着科学技术的飞速发展，一些尖端科学和新兴工业领域的许多设备要求在各种工况下工作，各种具有特殊物理、机械性能的材料愈来愈多地被使用，有些材料的硬度已超过现有刀具材料的硬度，使用普通刀具已无法加工。论文发表，传统加工。此外，各种形状复杂、尺寸精密微小或特大、难以处理的薄壁或弹性元件等应用亦愈来愈多，在零件的结构工艺性上对制造加工技术提出了更加高的要求，这是传统的加工方法无法实现的。论文发表，传统加工。为此，研发人员一方面通过研究高效加工刀具和刀具材料、研制新型自动机床等途径，进一步改善切削状态，提高切削加工水平；另一方面，则突破传统加工方式的束缚，探索新的加工方法，于是本质上区别于传统加工的特种加工便应运而生，主要的特种加工技术有：
特种加工的应用及使用优势探讨
特种加工的应用及使用优势探讨
随着科技的不断发展，特种加工技术在现代制造业中的应用越来越广泛。特种加工是指采用非传统加工方法，利用物理、化学或复合手段对材料进行加工制造，以满足特定零件的设计和功能要求。本文将从特种加工的基本概念、应用、技术趋势等方面进行探讨，以期为相关制造业提供参考。
特种加工是指采用非传统加工方法，主要包括电火花加工、激光加工、超声波加工、水射流加工等。这些加工方法根据不同的原理和工艺特点，可用于各种材料的加工，如金属、非金属、复合材料等。特种加工适用于复杂、精密、低刚度等难加工材料的加工，能够有效提高材料利用率和生产效率。
特种加工在汽车、机械、电子等领域有广泛的应用。以下是一些具体案例：
汽车制造业：汽车发动机是汽车的核心部件，其制造过程中需要高精度、高质量的材料加工。特种加工中的数控机床、机器人等设备能够实现复杂形状和结构的精确加工，提高发动机性能和可靠性。
机械制造业：在机械制造业中，有些零件对精度和表面质量要求非常
高，如精密轴承、液压件等。特种加工中的电火花、激光加工等工艺能够实现高精度、低成本的加工，提高机械性能和生产效率。
电子制造业：电子制造业中，如半导体、集成电路等产品，对表面质量和精度要求极高。特种加工中的化学机械抛光、干法刻蚀等工艺能够实现超精表面加工，提高电子产品的性能和可靠性。
随着科技的不断发展，特种加工技术也在不断创新和进步。以下是一些新兴的技术趋势：
数字化特种加工：数字化特种加工是指通过数字建模和仿真技术，对加工过程进行精确预测和控制。这种技术趋势可以提高加工精度和生产效率，降低废品率和成本。
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
特种加工技术
摘要：
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。特种加工技术在国际上被称为21世纪的技术，对新型武器装备的研制和生产，起到举足轻重的作用。随着新型武器装备的发展，国内外对特种加工技术的需求日益迫切。
关键词：电火花加工，脉冲，激光，数控加工
Special processing techniques
Special processing was developed in the 1940s, due to materials science, high-techdevelopment and fierce market competition, the development of advanced defense and scientific research needed, not only accelerating new product replacement andproduct requirements of high strength weight and cost performance, and is moving inhigh speed, high accuracy, high reliability, corrosion resistance, high temperature and pressure, power, size and direction of polarization. Special processing technology to be called 21st century technology, new weapons and equipment development and production, play a decisive role. With the development of new weapons and equipment, domestic and foreign demand for special processing technology is increasingly urgent.
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第7章特种加工技术
7.1 数控电火花线切割加工
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。
7.1.1 数控电火花线切割加工机床的分类与组成
1、数控电火花线切割加工机床的分类
（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。
数控电火花线切割加工机床的型号示例
2、数控电火花线切割加工机床的基本组成
数控电火花线切割加工机床可分为机床主机和控制台两大部分。
图8-1 快走丝线切割机床主机
1）控制台
控制台中装有控制系统和自动编程系统，能在控制台中进行自动编程和对机床坐标工作台的运动进行数字控制。
2）机床主机
机床主机主要包括坐标工作台、运丝机构、丝架、冷却系统和床身五个部分。图8-1为快走丝线切割机床主机示意图。
（1）坐标工作台它用来装夹被加工的工件，其运动分别由两个步进电机控制。
（2）运丝机构它用来控制电极丝与工件之间产生相对运动。
（3）丝架它与运丝机构一起构成电极丝的运动系统。它的功能主要是对电极丝起支撑作用，并使电极丝工作部分与工作台平面保持一定的几何角度，以满足各种工件（如带锥工件）加工的需要。
（4）冷却系统它用来提供有一定绝缘性能的工作介质——工作液，同时可对工件和电极丝进行冷却。
7.1.2 数控电火花线切割的加工工艺与工装
1、数控电火花线切割的加工工艺
线切割的加工工艺主要是电加工参数和机械参数的合理选择。电加工参数包括脉冲宽度和频率、放电间隙、峰值电流等。机械参数包括进给速度和走丝速度等。应综合考虑各参数对加工的影响，合理地选择工艺参数，在保证工件加工质量的前提下，提高生产率，降低生产成本。
1）电加工参数的选择
正确选择脉冲电源加工参数，可以提高加工工艺指标和加工的稳定性。粗加工时，应选用较大的加工电流和大的脉冲能量，可获得较高的材料去除率（即加工生产率）。而精加工时，应选用较小的加工电流和小的单个脉冲能量，可获得加工工件较低的表面粗糙度。
加工电流就是指通过加工区的电流平均值，单个脉冲能量大小，主要由脉冲宽度、峰值电流、加工幅值电压决定。脉冲宽度是指脉冲放电时脉冲电流持续的时间，峰值电流指放电加工时脉冲电流峰值，加工幅值电压指放电加工时脉冲电压的峰值。
下列电规准实例可供使用时参考：
（1）精加工：脉冲宽度选择最小档，电压幅值选择低档，幅值电压为75V左右，接通一到二个功率管，调节变频电位器，加工电流控制在0.8~1.2A,加工表面粗糙度Ra≤2.5um。
（2）最大材料去除率加工：脉冲宽度选择四~五档，电压幅值选取“高”值，幅值电压为100V左右，功率管全部接通，调节变频电位器，加工电流控制在4~4.5A，可获得
1002
mm/min左右的去除率（加工生产率）。（材料厚度在40~60mm左右）。
（3）大厚度工件加工（＞300mm）：幅值电压打至“高”档，脉冲宽度选五~六档，功率
管开4~5个，加工电流控制在2.5~3A,材料去除率＞30
2
mm/min。
（4）较大厚度工件加工（60~100mm）：幅值电压打至高档，脉冲宽度选取五档，功率管
开4个左右，加工电流调至2.5~3A，材料去除率50~60
2
mm/min。
（5）薄工件加工：幅值电压选低档，脉冲宽度选第一或第二档，功率管开2~3个，加工电流调至1A左右。
注意，改变加工的电规准，必须关断脉冲电源输出，（调整间隔电位器RP1除外），在加工过程中一般不应改变加工电规准，否则会造成加工表面粗糙度不一样。
2、机械参数的选择
对于普通的快走丝线切割机床，其走丝速度一般都是固定不变的。进给速度的调整主要是电极丝与工件之间的间隙调整。切割加工时进给速度和电蚀速度要协调好，不要欠跟踪或跟踪过紧。进给速度的调整主要靠调节变频进给量，在某一具体加工条件下，只存在一个相应的最佳进给量，此时钼丝的进给速度恰好等于工件实际可能的最大蚀除速度。欠跟踪时使加工经常处于开路状态，无形中降低了生产率，且电流不稳定，容易造成断丝，过紧跟踪时容易造成短路，也会降价材料去除率。一般调节变频进给，使加工电流为短路电流的0.85倍左右（电流表指针略有晃动即可）。就可保证为最佳工作状态，即此时变频进给速度最合理、加工
最稳定、切割速度最高。表8-1给出了根据进给状态调整变频的方法。
实频状态进给状态加工面状况切割速度电极丝变频调整
过跟踪慢而稳焦褐色低略焦，老化快应减慢进给速度
欠跟踪忽慢忽快
不均匀
不光洁
易出深痕
较快
易烧丝，丝上
有白斑伤痕
应加快进给速度
欠佳跟踪慢而稳略焦褐，有条纹低焦色应稍增加进给速度最佳跟踪很稳发白，光洁快发白，老化慢不需再调整
2、电火花线切割加工工艺装备的应用
工件装夹的形式对加工精度有直接影响。一般是在通用夹具上采用压板螺钉固定工件。为了适应各种形状工件加工的需要，还可使用磁性夹具或专用夹具。
1）常用夹具的名称、用途及使用方法
（1）压板夹具它主要用于固定平板状
的工件，对于稍大的工件要成对使用。夹具上
如有定位基准面，则加工前应预先用划针或百
分表将夹具定位基准面与工作台对应的导轨
校正平行，这样在加工批量工件时较方便，因
为切割型腔的划线一般是以模板的某一面为
基准。夹具成对使用时两件基准面的高度一定
要相等，否则切割出的型腔与工件端面不垂
直，造成废品。在夹具上加工出图8-2 磁性夹具
Ｖ形的基准，则可用以夹持轴类工件。
（2）磁性夹具采用磁性工作台或磁性表座夹持工件，主要适应于夹持钢质工件，因它靠磁力吸住工件，故不需要压板和螺钉，操作快速方便，定位后不会因压紧而变动，如图8-2所示。
2）工件装夹的一般要求
（1）工件的基准面应清洁无毛刺。经热处理的工件，在穿丝孔内及扩孔的台阶处，要清除热处理残物及氧化皮。
（2）夹具应具有必要的精度，将其稳固地固定在工作台上，拧紧螺丝时用力要均匀。
（3）工件装夹的位置应有利于工件找正，并与机床的行程相适应，工作台移动时工件不得与丝架相碰。
（4）对工件的夹紧力要均匀，不得使工件变形或翘起。
（5）大批零件加工时，最好采用专用夹具，以提高生产效率。
（6）细小、精密、薄壁的工件应固定在不易变形的辅助夹具上。
图8-3 百分表找正图8-4 划线找正