现代制造技术特种加工

4）加工过程中工具阴极理论上无损耗， 可长期使用并保持其精度。
5）电解加工不需要复杂的成形运动就可 加工复杂的空间曲面，而且不会像传统机 械加工（如铣削）那样留下条纹痕迹。
6）电解加工不能加工非导电材料，较难 加工窄缝、小孔及尖角。
7）对复杂加工表面的工具电极的设计和 制造比较费事，不利于单件、小批生产。
2.4.3 主要用途
①加工具有复杂形状的型孔和型腔的模具 和零件；
②加工各种硬、脆材料如硬质合金和淬火 钢等；
③加工深细孔、异形孔、深槽、窄缝和切 割薄片等；
④加工各种成形刀具、样板和螺纹环规等 工具和量具。
2.4.4 方式分类 ① 利用成型工具电极，相对工件作简单 进给运动的电火花成形加工； ② 利用轴向移动的金属丝作工具电极， 工件按所需形状和尺寸作轨迹运动，以 切割导电材料的电火花线切割加工； ③ 利用金属丝或成形导电磨轮作工具电 极，进行小孔磨削或成形磨削的电火花 磨削；
G01 C140 LN002 STEP140 Z180-H000 M04; G01 C220 LN002 STEP200 Z120-H000
M04; /以C220条件加工至距离底面0.040
mm
M02; 精加工程序读者可以参照上面的程序自
己编写，精加工的加工条件为C120、C210、 C320、C310。
2.加工方法
（1）间接法
间接法是指在模具电火花加工中，凸 模与加工凹模用的电极分开制造，首先根 据凹模尺寸设计电极，然后制造电极，进 行凹模加工，再根据间隙要求来配制凸模。
主轴头
凸模 (冲 头 ) 工具电极 (紫 铜 )
工件 (凹 模 )
凸模刃口 主轴头
工件 (凹 模 )
主轴头
凸模 (冲 头 ) 工件 (凹 模 )
2.6.3 超声波加工应用
超声波加工的生产率虽然比电火花加工和 电化学加工等低，但其加工精度和表面粗 糙度都比较好，而且能加工半导体、非导 体的硬脆材料，如玻璃、石英、陶瓷、宝 石及金刚石等。即使是电火花加工后的一 些淬火钢、硬质合金冲模、拉丝模和塑料 模，最后也常用超声波抛磨和光整。
2.5.5 电解磨削的特点 （1）加工范围广、加工效率高。 （2）磨削的加工精度和表面质量较高，电解
磨削加工中机械磨削力小，磨削热少，不 会产生残余应力、变形、烧伤、裂纹和毛 刺等缺陷。 （3）砂轮损耗少，寿命长，与普通金刚石磨 削相比较，电解磨削用的金刚石砂轮消耗 速度仅为它们的1/5～1/10，可显著降低成 本。
（1）单电极平动加工法 （2）多次更换电极法 （3）分解电极法 （4）用指状电极接数控程序加工
2.4.6 电火花加工实例
例2.1 两个电极的精、 粗加工(本实例所用 机床为SodickA3R，其控制电源为 Excellence XI)。
加工条件：
1. 电极/工件材料：Cu/St(45钢)
2. 加工表面粗糙度：Rmax7 μm
凸模刃口
(a) 加 工 前
切除部分 (紫 铜 电 极 ) (b) 加 工 后
(c) 切 除 损 耗 部 分
间接法
（2）直接法
直接法适合于加工冲模，是指将凸模长 度适当增加，先作为电极加工凹模，然后 将端部损耗的部分去除直接成为凸模。直 接法加工的凹模与凸模的配合间隙靠调节 脉冲参数、控制火花放电间隙来保证。
声能与机械作用能作用方式：超声波加 工USM
超声波加工
光能与热能作用方式：激光加工LBM
u电能与机械作用能作用方式：离子束加工IM u液流能与机械作用能：挤压珩磨AFH、水射
流WJC
离子束加工
水射流加工
2.4 电火花加工
2.4.1 电火花加工 • 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 Electrical Discharge Machining
2）工具可用较软的材料做成较复杂的形状， 不需要工具相对于工件作复杂的运动，机 床结构也就简单，操作也方便。
3）由于去除加工材料是靠极细小磨粒的瞬 时局部的撞击作用，故工件表面的宏观作 用力很小，不会引起变形和烧伤，表面粗 糙度也较好（Ra1～0.1），加工精度可达 0.01～0.02mm，而且可以加工薄壁、窄缝、 低刚性工件。
8）虽然用电解加工制造出来的工件无应 力，但其疲劳强度约降低10%～20%，因此 对疲劳强度要求较高的工件可用电解加工 后的喷丸硬化来恢复强度。
9）电解加工附属设备较多，占地面积大， 投资大，且设备易腐蚀和生锈，需采取一 定的防护措施。
10）电解加工的加工缺陷主要有空蚀、 产生亮点、加工精度低等。
主轴头
凸模刃口 主轴头
主轴头
工具电极 (冲 头 )
工件 (凹 模 )
工具电极 (冲 头 )
工件 (凹 模 )
工具电极 (冲 头 )
工件 (凹 模 )
凸模刃口
(a) 加 工 前
切除部分
(b) 加 工 后
直接法
(c) 切 除 损 耗 部 分
（3）混合法
混合法也适用于加工冲模，是指将电火 花加工性能良好的电极材料与冲头材料粘 结在一起，共同用线切割或磨削成型，然 后用电火花性能好的一端作为加工端，将 工件反置固定，用“反打正用”的方法实 行加工。这种方法不仅可以充分发挥加工 端材料好的电火花加工工艺性能，还可以 达到与直接法相同的加工效果。
2.2.3电子束加工的应用 2.2.4等离子加工 2.2.5等离子加工的应用 2.2.6磨料喷射加工 2.2.7磨料喷射加工的特点 2.2.8磨料喷射加工的应用 2.2.9电铸成型 2.2.10电铸的特点 2.2.11液力加工 2.2.12液力加工的应用
2.1 特种加工方法
2.1.1电火花加工 ◇电火花成型 ◇电火花线切割
□10.0±0.01
图2-20 精、粗加工两个电极 时的加工条件及加工 图形
C代码 ON
C170 19 C140 16 C220 13 C120 14 C210 12 C320 08 C310 08
表2-5 加 工 条 件 表
IP
HP
PP
Z轴进给余量 /μm
摇动步距 /μm
10
11
10
Z330
10
2.5 电解加工和电解磨削
2.5.1 电解加工 电解加工（ECM）又称电化学加工，是继电 火花加工之后于20世纪60年代发展起来的 一项新工艺，目前已广泛应用于枪炮、航 空、汽车拖拉机等制造工业和模具制造行 业。
2.5.2 电解加工特点 1）加工范围广。电解加工能加工各种高
强度、高硬度、高韧性的导电材料，如硬 质含金、淬硬钢、不锈钢、耐热合金等难 加工材料。
（4）加工刀具等尖锐刃口不易磨削得非常锋 利。
（5）机床辅助设备较多，一次性投资较高， 同时设备易腐蚀和生锈,污染环境，需采取 防护措施。
2.5.6 电解磨削的应用 电解磨削由于集中了电解加工和机械磨削 的优点，因此应用范围广，可用于内、外 圆磨削，平面磨削，工具磨削，成形磨削。 用于高强度、高硬度、热敏性和磁敏性等 材料，与普通机械磨削相比，电解磨削碳 化钨时，可节省约75%以上的砂轮费用和 50%以上的加工费用。适用于难加工的小孔、 深孔、薄壁件，如蜂窝器、薄壁管或外壳、 注射针头等。
2）生产效率高，电解加工是特种加工中 材料去除速度最快的方法之一，约为电火 花加工的5～10倍。 3）加工过程中无机械切削力和切削热，没有 因为力与热给工件带来的变形，可以加工 刚性差的薄壁零件，加工表面无残余应力 和毛刺，能获得较小的表面粗糙度值（一 般为Ra1.25～0.2）和一定的加工精度（平 均尺寸误差约）。
2.1.2电化学加工 ◇电解、电铸、电镀
2.1.3超声波加工 2.1.4激光加工 2.1.5水射流加工
电火花线切割机床
2.2 特种加工工艺特点
1．改变了零件的典型工艺路线
它不受工件硬度的影响，而且为了免除加工后淬火引起热处理变形， 一般都先淬火后加工。
2．试制新产品时的优点
利用电能、电化学能、声能、光能，可以省去设计和制造相应的刀、 夹、量具及二次工具，大大缩短了试制周期。
④ 用于加工螺纹环规、螺纹塞规、齿轮 等的电火花共轭回转加工；
⑤ 小孔加工、刻印、表面合金化、表面 强化等其他种类的加工。
电火花穿孔
进给方向
电火花型腔加工
进给方向
工具电极 工件
工作液
工具电极 工件
工件
电火花成型加工机床
2.4.5 电火花成型加工
• 冲模加工 1.工艺方法
衡量一副冲模质量的主要技术指标是：冲 头和凹模的配合间隙、尺寸精度、表面粗 糙度、刃口高度ｈ、刃口斜度β和落料角。 达到配合间隙要求的方法有三种： （1）直接配合法 （2）修配冲头法 （3）修配电极法
2.4.2 工艺特点 ①能加工普通切削加工方法难以切削的材 料和复杂形状工件； ②加工时无切削力； ③不产生毛刺和刀痕沟纹等缺陷； ④工具电极材料无须比工件材料硬； ⑤直接使用电能加工，便于实现自动化； ⑥加工后表面产生变质层，在某些应用中 须进一步去除； ⑦工作液的净化和加工中产生的烟雾污染 处理比较麻烦。
3．特种加工对产品零件的结构设计带来很大 的影响
4. 传统的结构工艺性的好与坏，需要重新衡 量
2.3 特种加工分类
一般按能量形式和作用原理分类 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 电化学能与机械能作用方式 ➢电解磨削ECG、电解珩磨ECH
05
51
10
Z180
140
03
51
10
Z120
200
03
51
10
Z100
0
02
51
10
Z070
30
02
51
10
Z046
54
01
52
10
Z026
74
粗加工程序： H0000=+00005000;
/加工深度 G00 G90 G54XYZl.0; G24; G01 C170 LN002 STEP0l0 Z330-H000 M04;
2.6 超声波加工
2.6.1 超声波加工 超声波加工(USM)也称超声加工，是利用工 具端面作超声频振动，并通过悬浮液中的 磨料加工脆硬材料的一种加工方法。
2.6.2 超声波加工的特点 1）适于加工各种硬脆材料，特别是不导电 的非金属材料（如陶瓷、玻璃、宝石、金 刚石等），扩大了模具材料的选用范围。
第二章
特种加工
2.1特种加工方法 2.1.1电火花加工 2.1.2电化学加工 2.1.3超声波加工 2.1.4激光加工 2.1.5水射流加工 2.2特种加工工艺特点 2.3特种加工分类 2.4电火花加工 2.4.1电火花加工概念 2.4.2工艺特点 2.4.3主要用途 2.4.4方式分类 2.4.5电火花成型加工 2.4.6电火花加工实例 2.5电解加工和电解磨削
主轴头
工具电极 工件 (凹 模 )
主轴头
工具电极 工件 (凹 模 )
主轴头
凸模 (另 制 ) 工件 (凹 模 )
(a) 加 工 前
(b) 加 工 后
混合法
(c) 配 制 凸 模
• 型腔加工
1. 工艺方法 型腔膜的电火花加工就不能只是用一个与
型腔形状相对应的整体成型电极沿着型腔 的深度方向进给。当前常用的型腔模电火 花加工方法有以下四种：
2.5.3 电解加工应用
电解加工主要用于切削加工困难的领域， 如难加工材料、形状复杂的表面、刚性较 差的薄板等。常用的有电解穿孔、电解成 形、电解去毛刺、电解切割、电解抛光、 电解刻印等。
电解抛光
ห้องสมุดไป่ตู้
电解磨削
2.5.4 电解磨削
电解磨削（ECG）是电化学腐蚀与机械磨削 作用相结合的一种复合加工方法，比电解 加工具有较高的加工精度和较小的表面粗 糙度值，比机械磨削有较高的生产率。
3. 粗加工电极减寸量(即减小量)：0.3 mm/单侧
精加工电极减寸量：0.1 mm/单侧
4. 加工深度： 5.0±0.01
5. 加工位置：工件 中心
精、粗加工两个电 极时的加工条件及 加工图形如图2-20 所示，加工条件表 如表2-5所示。
5.0±0.01 (加 工 深 度 )
电极 工件
□9.4±0.01 (粗 加 工 电 极 ) □9.8±0.01 (精 加 工 电 极 )
目录
2.5.1电解加工 2.5.2电解加工特点 2.5.3电解加工应用 2.5.4电解磨削 2.5.5电解磨削的特点 2.5.6电解磨削的应用 2.6超声波加工 2.6.1超声波加工的概念 2.6.2超声波加工的特点 2.7激光加工 2.7.1激光加工的概念 2.7.2激光加工的特点 2.7.3激光加工的应用 2.8其他特种加工 2.8,1电子束加工 2.8.2电子束加工的特点