特种加工常识
特种加工技术知识要点
特种加工技术知识要点1.数控加工技术：数控加工技术是一种利用计算机控制机床进行零件加工的技术。
它采用数控机床，通过预先编程控制加工过程，可以实现高精度、高效率的加工。
数控加工技术广泛应用于航空航天、军工、汽车等行业，在生产中起到重要作用。
2.激光加工技术：激光加工技术是一种利用激光束对材料进行切割、焊接、打孔等加工的技术。
激光加工具有高精度、高速度、无接触、非热应力影响等特点，适用于材料种类广泛的加工领域。
3.电火花加工技术：电火花加工技术是一种利用电火花放电原理进行加工的技术。
电火花加工技术可以加工硬度高、脆性材料，适用于模具、滑动配件等零部件的制造。
该技术可以实现精密加工，但加工速度较慢。
4.超声波加工技术：超声波加工技术是一种利用超声波振动作用于材料进行加工的技术。
超声波加工技术适用于薄壁、复杂形状的零部件加工，可以实现高精度、高效率的加工。
超声波加工技术广泛应用于电子、精密机械等领域。
5.热处理技术：热处理技术是一种通过加热、保温、冷却等方式改变材料的物理、化学性能的技术。
热处理技术包括淬火、回火、正火、退火等工艺，可以改善材料的硬度、强度、韧性等性能，提高零部件的使用寿命。
6.表面处理技术：表面处理技术是一种通过改变材料表面结构和性能来改善零部件的耐磨、耐蚀、抗疲劳等性能的技术。
常见的表面处理技术包括镀金属、热处理、喷涂、化学处理等。
7.焊接技术：焊接技术是一种将两个或多个工件加热至熔化状态，通过力或压力使其连接成一体的技术。
常见的焊接技术包括电弧焊、氩弧焊、激光焊等。
焊接技术适用于金属材料的连接，广泛应用于航空、航天、建筑等领域。
8.加工装备与工具：特种加工技术的实施需要特定的加工装备和工具。
各类加工装备和工具具有切削、磨削、钳工、冲压等不同的功能，用于实现不同的加工过程。
加工装备和工具的性能直接影响加工质量和效率。
以上是特种加工技术知识的几个要点，涵盖了常见的特种加工技术和相关的装备工具。
精密与特种加工知识点
概论1.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。
2.特种加工特点：1.不是主要依靠机械能，而是主要用其他能量去除材料2.工具的硬度可以低于被加工工件材料的硬度，有些情况下，如激光加工，电子束加工等，根本不需要任何工具3.在加工过程中，工具和工件之间不存在显著的切削力作用，工件不承受切削力，特别适合加工低刚度零件。
第二章金刚石刀具精密切削加工1.超精密加工难度：1.工具和工件表面微观的弹性变形和塑性变形是随机的，精度难以控制2.工艺系统的刚度和热变形对加工精度有很大影响3.去除层越薄，被加工表面受到的切削力越大，材料就越不易去除。
2.超精密加工按加工方式分为（切削加工，磨料加工，特种加工，复合加工）；加工方法的机理（去除加工，结合加工，变形加工）3.超精密加工实现条件：1.超精密加工的机理与工艺方法2.工艺装备3.工具4.工件材料5.精密测量及误差补偿技术6.工作环境条件等4.超精密加工对机床要求：1.高精度2.高刚度3.高稳定性4.高自动化5.主轴：液体静压轴承，空气静压轴承6.主轴驱动方式：柔性联轴器驱动，内装式同轴电动机驱动7.导轨结构形式：燕尾型，平面行，V-平面型，双V型。
8.微量进给装置：压电和电致伸缩式进给装置，摩擦驱动装置9.金刚石具有各向异性和解离现象。
解离现象：指晶体受到定向的机械力作用时，可以沿平行与某个平面平整的劈开的现象。
10、金刚石在小刀头上的固定方法：①机械固定。
②用粉末冶金固定。
③使用粘结或钎焊固定。
三1、精密与超精密磨料加工：固结磨料加工、游离磨料加工固结磨料加工：固结磨具、涂覆磨具游离磨料加工：精密研磨、精密抛光2、精密磨削主要是依靠砂轮具有微刃性和等高性的磨料实现的。
3、精密磨削机理①微刃的微切削作用②微刃的等高切削作用③微刃的滑挤、摩擦、抛光第四章、1、电火花加工机理：基于正负电极间脉冲放电时的电腐蚀现象对材料进行加工。
特种加工讲义
特种加工讲义第一节电火花线切割加工一、电火花线切割加工电火花线切割加工，是利用连续移动的金属丝作为工具电极（电极丝），沿着给定的几何图形轨迹，进行脉冲放电蚀除金属的原理加工工件的方法。
二、电火花线切割加工的特点1)电火花线切割能加工传统方法难于加工或无法加工的高硬度、高强度、高翠性、高韧性等导电材料及半导体材料。
2)由于电极丝细小，可以加工细微异型孔、窄缝和复杂形状零件。
3)零件被加工表面受热影响小，适合于加工热敏感性材料；同时由于脉冲能量集中在很小的范围内，加工精度高。
4)加工过程中，电极丝与零件不直接接触，无宏观切削力，有利于加工低刚度零件。
5)由于加工产生的切缝窄，实际金属蚀除量很少，材料利用率高。
6)直接利用电能进行加工，电参数容易调解，便于实现加工过程自动控制。
7)生产效率相对较低，电极丝有损耗，对零件的拐角最小半径有限制。
三、电火花线切割加工主要应用的领域1）模具制造，如冲材模、拉伸模、拉丝模等。
2）加工样板、成型刀具等。
3）加工微细异型孔、窄缝和复杂形状的零件，射流元件、激光器件等微孔与窄缝。
4）加工各种特殊材料和特殊结构的零件，如仪器仪表、钟表等零件，以及齿轮、薄壳器件等。
5）稀有贵重金属的切割；各种特殊结构零件的切断等。
四、电火花线切割机床安全操作规程作为电火花线切割加工的安全技术规程，可从两个方面考虑：一方面是人身安全，另一方面是设备安全。
大体有以下几点：1）操作者必须熟悉线切割机床的操作技术，开机后应按设备润滑要求，对机床有关部位注油润滑。
润滑油必须符合机床说明书的要求。
2）操作者必须熟悉线切割加工工艺，恰当地选取加工参数，按规定操作顺序操作，防止造成断丝等故障。
3）用手摇柄操作储丝筒后，应及时将摇柄拔出，防止储丝筒转动时将摇柄甩出伤人。
装卸电极丝时，注意防止电极丝扎手。
换下来的废丝要放在规定的容器内，防止混入电路中和走丝系统中去，造成电气短路、触电和断丝等事故。
注意防止因丝筒惯性造成断丝及传动件碰撞。
金工实习—特种加工
5.直线（斜线）插补
代码为G01，格式：G01 X x Yy
使电极丝从当前位置以加工速度从起点运行至终 点。
例1 ： 如图所示，电极丝从A点以进给速度移 动到B点，试分别用绝对方式和增量方式编 程。
1.常用功能代码
代码 功能说明
格式
2.工件坐标系设定
代码为G92,格式：G92 Xx Yy （1）用G92设定工件坐标系时不需要找机床 原点。 （2）将加工时绝对坐标原点（程序原点）设 定在距钼丝中心现在位置一定距离处。 （3）G92是用来确定加工起点在工件坐标系 中的实际位置的。
3.绝对编程方式
2.电火花加工过程
3.电火花加工的特点
（1） 属于不接触加工；
（2） 加工过程中没有宏观切削力；
（3）打破了传统的“以硬克软”的规律，
可以“以柔克刚”。
三、电火花成型加工机床结构
• 机床主体、 电源箱、工 作液、工作 循环过滤系 统及附件等 组成。
1. 主轴头
作用——安装电极并控制电极与工件之间的 放电间隙。
（3）确定计算方向G 根据x、y值，哪个方向的数值大 ，就取该 方向为计数方向。
（4）确定计数长度J 根据计数方向选取线段在该方向的增量， 单位为 μm 。
（5）确定加工指令Z 直线的加工指令用L表示，L后面的数字表 示该线段所在的象限。
例1： 编写如图所示线段OA的程序，单位为 mm。
4.圆弧编程
编程如下：
(三）电火花线切割的自动编程
对于图形复杂或具有非圆曲线的情况，手工编程工 作量大且易于出错，这时应考虑自动编程。
特种加工
1960 年 7 月 8 日，美国人梅曼 (T. H. Maiman) 发明了世界上第一台红宝石 激光器。梅曼利用红宝石晶体做发光材 料，用发光度很高的脉冲氙灯做激发光 源，获得了人类有史以来的第一束激光。 从此人们便可获得性质和电磁波相似而 频率稳定的光源。研究现代化光通信的 时代也从此开始。激光器的英文简称叫 LASER ，意思是 “ 受激发射的光放 大”。
5.爆炸加工的产品
第五讲
成形加工
1.什么叫成形加工
产品从原材料到成品实现无切削或者 少切削的加工技术。
２.新的成形加工工艺
剪切拼接工艺
将不同厚度和材质的材料通过激光焊 或滚压焊等新工艺进行剪切拼接．目前 在航空／航天和汽车制造业被广泛应 用．
液压成形工艺
将不同材质的板材或管材通过液压成 形新工艺来制造形状和截面复杂的工件， 使汽车另部件的设计和制造发生了革命 性的变化．
第一讲
电 加 工
一. 电火花加工
1.什么叫电火花加工 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 .
2.电火花加工的发展
1943年，苏联学者拉扎连科夫妇研 究发明电火花加工，之后随着脉冲电源 和控制系统的改进，而迅速发展起来。 最初使用的脉冲电源是简单的电阻电容回路。 50年代初，改进为电阻-电感-电容等 回路。同时，还采用脉冲发电机之类的 所谓长脉冲电源，使蚀除效率提高，工 具电极相对损耗降低。
半固态金属成形工艺
70年代初美国麻省理工学院的 M.Flemigs和D.Spencer发现，处于固-液 相区间的合金经过连续搅拌后呈现出低 的表观粘度，此时在结晶过程中形成的 树枝晶被粒状晶代替。这种浆料很容易 变形，只要加很小的力就可以充填复杂 的型腔，从而开发出一种新的金属成形 方法—半固态金属成形。
特种加工
特种加工第一节特种加工综述一、特种加工产生背景随着工业生产及科学技术的发展，工业产品向高精度、高速度、高温、高压等方向发展，使用的材料越来越难于加工，零件形状更加复杂，零件尺寸精度要求愈来愈高，粗糙度值要求愈来愈小。
因此，仅仅依靠传统的切削加工方法，就很难满足要求。
为了解决各种难加工材料的加工问题，如对硬质合金、钛合金、不锈钢的加工；为了解决特殊、复杂表面和精密细小零件的加工，如汽轮机叶片、立体成型表面的锻模、细小孔的喷丝头等的加工；为了解决对表面质量、精度等有特殊要求的零件加工问题，特种加工新工艺逐步发展起来。
二、特种加工的特点特种加工是指切削加工以外的一些新的加工方法。
它与传统的机械加工方法相比，有以下特点：（一）特种加工不是依靠机械能，而是利用电能、声能、光能或化学能来除去工件上多余材料。
（二）机械加工用的工具硬度是不能低于加工材料的，但特种加工用的工具硬度却可以低于被加工材料的硬度，实现了“以柔克刚”。
（三）特种加工中工具与工件间不存在显著的机械切削力，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Ra值。
三、各种特种加工方法的比较表7-1就各种特种加工方法的工艺能力和经济性、适用的工件形状和材料进行了综合比较。
本章就电火花加工、电解加工、激光加工的工作原理、特点及应用场合作简单介绍。
注：○最适合△适合×不适合第二节电火花加工一、电火花加工的基本原理电火花加工是基于在工具与工件之间形成脉冲火花放电时产生的电腐蚀来除去多余金属，以达到加工目的。
图7-1为电火花加工装置原理图，脉冲发生器1的两极分别接在工具电极2与工件3上，当两极在工作液4中靠近时，极间电压击穿间隙而产生火花放电，在放电通道中瞬时产生大量的热，达到很高的温度（10000℃），使表面局部金属熔化甚至气化而被蚀除，形成一个微小的凹坑。
多次放电的结果，电极和工件的表面由无数极小凹坑所组成，如图7-2所示。
特种加工知识点总结
特种加工知识点总结一、特种加工的基本概念特种加工是相对于普通的机械加工而言的，它的加工对象往往是一些特殊材料或者特殊形状的工件。
特种加工包括磨削加工、化学加工、电火花加工、激光加工等多种具有特殊技术要求的加工方法。
特种加工需要根据不同的加工对象和加工要求选择不同的加工方法和设备，因此对操作人员的技术水平要求较高。
二、特种加工的技术要求1. 精度要求高：特种加工往往是为了满足工件的高精度要求而进行的，因此在加工过程中需要对加工设备和工艺进行严格把控，保证加工精度的稳定和可靠。
2. 加工工艺复杂：特种加工往往需要在特殊的环境条件下进行，需要使用特殊的工艺方法和设备，操作人员需要具备丰富的经验和技术知识才能胜任。
3. 安全要求高：特种加工通常涉及到高温、高压、有毒物质等危险因素，因此需要对操作人员进行严格的安全培训，严格执行安全操作规程，确保操作人员的人身安全。
4. 对操作人员的技术水平要求高：特种加工往往需要经过专门的培训和技术储备才能胜任，要求操作人员具备丰富的经验和较高的技术水平。
三、常见的特种加工方法1. 磨削加工：磨削加工是利用磨削工具对工件进行切削加工的一种加工方法，它可以获得高精度和良好的表面质量，适用于对硬度较高的材料和高精度要求的工件进行加工。
2. 化学加工：化学加工是利用化学腐蚀或化学反应对工件表面进行加工的一种加工方法，它可以对工件进行精细的加工，尤其适用于对薄壁、复杂结构的工件进行加工。
3. 电火花加工：电火花加工是利用电火花在工件表面产生放电，通过放电烧蚀工件表面的一种加工方法，适用于对硬度很高的材料进行加工。
4. 激光加工：激光加工是利用激光束对工件进行加工的一种加工方法，它可以进行高精度、高速度、无接触的加工，适用于对特殊形状和特殊材料进行加工。
四、特种加工的应用领域1. 航空航天领域：航空航天领域对零部件的精密度和表面质量有着很高的要求，因此需要利用特种加工方法对零部件进行加工，以满足其高精度要求。
特种加工完整版复习资料
一、名词解释1.特种加工；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。
2.电火花加工；在一定的介质中，通过工具电极和工件电极之间的脉冲放电的电蚀作用，对工件进行加工的方法。
3.极性效应；由于正、负极性不同而彼此电蚀量不一样的现象。
4.电火花线切割；利用连续移动的细金属丝（称为电极丝）作电极，对工件进行脉冲火花放电蚀除金属、切割成型。
5.极间介质消电离；一次脉冲放电结束后，有一段间隔时间使放电通道中的带电粒子复合为中性粒子，从而恢复本次放电处间隙介质的绝缘强度。
6.混气电解加工；将一定压力的气体用混气装置使它与电解液混合在一起，使电解液成为包含无数气泡的气液混合物，然后送入加工区进行电解加工。
7.电化学加工；在阳、阴极表面发生得失电子的化学反应作为基础对金属进行加工的方法。
8.阳极溶解；以电化学为基础对金属进行加工，在阳极上为电解蚀除9.阴极沉淀；以电化学为基础对金属进行加工，在阴极上为电镀沉淀。
10电极极化；当有电流通过电极时，电极点位的平衡状态遭到破坏，使阳极的电极电位向正移，阴极的电极电位向负移的现象。
11电化学钝化；使金属阳极溶解过程的超电位升高，使电解速度减慢。
12电解加工；利用金属在电解液中得电化学阳极溶解，将工件加工成形。
13电解抛光；利用金属在电解液中的电化学阳极溶解对工件表面进行腐蚀抛光。
14电解磨削；由电解作用和机械磨削作用相结合而进行加工的。
15电铸加工；利用电镀液中金属正离子在电场的作用下，镀覆沉积到阴极上去的过程。
16涂镀加工；在金属工件表面局部快速电化学沉积金属的技术。
17激光加工；利用光的能量，经过透镜聚焦，在焦点上达到很高的能量密度，靠光热效应来加工各种材料的加工方法。
18激光打孔；利用激光在材料上打微型小孔。
19激光切割；利用激光对材料进行切割的加工方法。
20激光焊接；以聚焦的激光束作为能源轰击焊件所产生的热量进行焊接的一种高效精密的焊接方法。
特种加工工艺基础
（6）电能与机械能作用方式：离子束加工（IM）
（7）液流能与机械能作用方式：挤压珩磨（AFH）和水射流切割 （WJC）
三、 特种加工对机械制造工艺技术产生的影响
1.改变了对材料可加工性的认识；
2.要重新衡量设计结构工艺性的优劣问题；
3.对零件的结构设计带来重大变革； 4.可以进一步优化零件的加工工艺过程。
2.电火花加工的条件
（1）必须采用脉冲电源， 以形成瞬时的脉冲放电。
（2）必须采用自动进给调节装置，以保持工具电极与工件电极间 微小的放电间隙。 （3）火花放电必须在具有一定绝缘强度的液体介质（工作液）中 进行，如煤油、造化液、去离子水等。工作液除有利于产生脉冲式 的火花放电外，而且有利于排出放电过程中产生的电蚀产物和冷却 电极以及工作表面。
柔性制造系统和计算机集成制造系统
数柔性制造系统（FMS）是现代机械制造业中的新型自 动化生产设备，它是为填补占机械制造中70％的中小批量 生产自动化而发展起来的。它主要包括若干台数控机床和 加工中心（或其他直接参加产品零部件生产的自动化设 备），用一套自动物料（包括工件和刀具）搬运系统连接 起来，由分布式多级计算机系统进行综合管理与控制，以 适应柔性的高效率零件加工（或零部件生产）。所谓柔性 的零件加工是指能够同时地和交替地加工不同的但是同系 统的零件。柔性制造系统的适用范围很广，它主要解决了 单件小批生产的自动化和中大批多品种的自动化加工。它 把高柔性、高质量、高效率结合和统一起来，在当今具有 很强的生命力。
（2） 工具电极的损耗 （3）二次放电
三、电火花加工的应用范围
1.电火花成形加工：通过工具电极相对于工件做进给运动，将工具 电极的形状和尺寸复制在工件上，从而加工出所需要的零件。
（1）电火花型腔加工：三维型腔、型面加工、电火花雕刻。主要 用于加工各类热锻模、压铸膜、挤压模、塑料模、胶木模型腔。
特种加工安全注意事项
特种加工安全注意事项
特种加工是指对特定材料进行高精度、高难度的加工过程，需要严格控制工艺参数和操作规范，才能保证产品的质量和安全。
以下是特种加工安全注意事项：
1.操作前需进行安全检查，确保机器设备、工具和辅助设备完好无损，没有明显的安全隐患。
2.在加工过程中，要严格按照工艺流程和操作规范进行操作，不得擅自调整工艺参数和操作方式。
3.特种加工通常使用高速旋转的刀具和磨削工具，操作人员必须佩戴防护眼镜、耳塞、手套等个人防护用品，以避免碎片飞溅、噪声干扰和手部受伤。
4.在进行高温加工时，必须注意防火和防爆，加工场所必须配备灭火器材和应急处理预案。
5.特种加工涉及到的材料常常具有毒性、放射性、腐蚀性等危险性，操作人员必须了解其性质和注意事项，遵守相关的安全措施和操作规范。
6.加工完成后，必须对设备和工具进行清洁和维护，及时处理废弃物和危险废物，保持工作区域的整洁和安全。
7.特种加工作为一项高风险的技术活动，操作人员必须接受专业培训和考核，获得相应的资格证书方可从事相应的工作。
以上是特种加工安全注意事项，希望广大从事特种加工的人员能够认真落实，确保工作安全，提高工作效率。
特种加工的分类
特种加工的分类一、特种加工的概念特种加工是指对特殊材料或特殊工件进行加工处理的一种工艺。
它涵盖了多个领域，如航空航天、军事装备、电子信息等，具有高精度、高可靠性、高技术含量等特点。
二、特种加工的分类2.1 材料特种加工2.1.1 金属加工金属加工是特种加工的重要领域之一，包括以下几种加工方式： - 切割加工：如切割、锯割、剪切等 - 成形加工：如锻造、压块、冲压等 - 焊接加工：如电弧焊、气体焊、激光焊等 - 表面处理：如电镀、镀层、涂装等2.1.2 非金属加工非金属加工是指对非金属材料进行加工处理，主要包括以下几种加工方式： - 切割加工：如激光切割、水刀切割、火焰切割等 - 成形加工：如挤压、注塑、复合等 - 烧结加工：如陶瓷烧结、粉末冶金等 - 表面处理：如抛光、喷涂、电镀等2.2 工艺特种加工2.2.1 激光加工激光加工是一种高精度的特种加工技术，它利用激光束对工件进行切割、焊接、打孔等操作。
激光加工具有无接触、热影响区小、加工精度高等特点。
2.2.2 等离子加工等离子加工是利用等离子体对工件进行切割、清洗、表面处理等操作的一种特种加工技术。
它具有高速、高效、高质量的特点，广泛应用于电子、光通信、航空等领域。
2.2.3 电火花加工电火花加工是利用电弧放电的高温高压环境，通过对工件进行微小的放电脉冲，以去除工件表面的材料或进行细微刻痕的特种加工技术。
2.3 产品特种加工2.3.1 钛合金加工钛合金是一种重要的特种材料，在航空航天、生物医药等领域具有广泛应用。
钛合金加工需要特殊的工艺和设备，如精密数控机床、激光切割等。
2.3.2 复合材料加工复合材料是由两个或多个不同种类的材料组成的材料，可用于航空航天、汽车、体育器材等领域。
复合材料加工需要特殊的成型、固化、表面处理等工艺。
2.3.3 微纳加工微纳加工是对微小尺度工件进行加工处理的一种特种加工技术，应用于集成电路、光电器件等领域。
微纳加工需要高精密度的工艺和设备，如光刻、刻蚀等。
特种加工技术知识要点
1、什么是极性效应，产生极性效应的原因，影响极性效应的因素？2、什么是正极性加工？什么是负极性加工？什么时候采用正极性加工？什么时候采用负极性加工？要在加工过程中利用极性效应，应采用什么样的脉冲电源？3、电参数主要是指哪几个？指出电参数对电蚀量的影响？电加工工作过程中工作液的作用？4、指出影响加工稳定性的因素？应采用那些措施提高加工稳定性？5、什么是加工速度？如何提高加工速度以及应注意的事项？采用哪个指标度量工具电极损耗？如何降低工具电极损耗（指出具体措施）？6、影响加工精度的主要因素有哪几个？如何提高加工精度（是指措施）？7、电火花加工的表面质量主要包括那几部分？指出表面粗糙度与脉冲能量的关系？电火花加工的表面粗糙度与加工速度的关系如何？影响表面粗糙度的因素？8、电火花加工过程中材料的表面层由哪两部分组成？并指出它们的特点？9、指出型腔模电火花加工常用的工艺方法？及各种方法的特点？10、穿孔和型腔加工的主要工艺指标？对加工过程起重大影响的主要因素有那些？11、要利用电腐蚀现象对金属材料进行尺寸加工，必须解决那几个问题？指出具体措施？12、指出电火花加工的特点？13、电加工工作过程中工作液的作用？14、简述金属材料的热学常数对电蚀量的影响？15、自动进给调节系统的作用？16、自动进给调节系统的基本组成？指出各部分的作用？17、指出电火花穿孔加工机床的主要组成部分？并指出主机主要由哪几部分组成？18、在冲模的电火花加工中，指出直接用凸模加工凹模的各方面注意事项？19、电火花表面强化的原理及电火花表面层的特点？20、纯铜电极和石墨电极的特点？21、穿孔和型腔加工的主要工艺指标？22、对加工过程起重大影响的主要因素有那些？23、型腔加工中电归准的选择、电归准转换的原则？单电极平动发加工平动量分配的一般原则？24、小孔、小深孔加工的特点及注意事项？*25、加工型腔模时，电极的设计应考虑哪些方面的因素？并依据给定型腔设计电极？26、脉冲电源的分类？27、指出高速走丝线切割加工和低速走丝线切割加工的不同点？（至少8方面）28、指出电火花线切割加工机床的主要组成部分？指出电火花线切割加工机床的机床本体的主要组成部分？29、指出线切割加工与电火花加工的不同点？30、电火花线切割加工机床依据不同标准有不同的分类方法，根据电极丝运动的方向和速度可分为（）、（）两类；根据控制方式可分为（）、（）、（）三类；按加工尺寸大小可分为（）、（）、（）三类；电火花线切割加工机床的主要由（）、（）、（）、（）、（）等几部分组成。
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
1、特种加工的概念：特种加工是指利用光、电、声、热、化学、磁、原子能等能源或其组合施加到工件被加工的部位上，从而实现材料去除的加工方法，也称为非传统加工方法(NTM，Non Traditional Machining)。
2、特种加工与传统机械切削加工不同之处：(1)主要依靠机械能以外的其他能量(如电能、热能、光能、声能以及化学能或其组合等)来去除工件材料。
（2）工具的硬度可以低于被加工工件材料的硬度，在某些情况下，如在激光加工、电子束加工、离子束加工等加工过程中，根本不需要使用任何工具。
（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。
1电火花加工：电火花加工是利用工具和工件两极间脉冲放电时局部瞬时产生的高温把金属熔化、汽化去除来对工件进行加工的一种方法。
2、电火花加工的原理：电火花加工的原理是基于工具和工件(正、负电极)之间脉冲性火花放电时的电腐蚀现象来蚀除多余的金属，以达到对零件的尺寸、形状及表面质量预定的加工要求。
研究结果表明，电火花腐蚀的主要原因是：电火花放电时火花通道中瞬时产生大量的热，达到很高的温度，足以使任何金属材料局部熔化、汽化而被蚀除掉，形成放电凹坑。
3、电火花加工机理的四个阶段：极间介质的击穿形成放电通道；介质热分解，电极材料熔化、汽化及热膨胀；电极材料的抛出；极间介质消电离。
4、极性效应：在电火花加工过程中，相同材料两电极的电蚀量是不同的，其中一个电极比另一个电极的电蚀量大，这种现象叫做极性效应。
5、电火花加工按工具电极和工件相对运动的方式和用途的不同，大致可分为电火花穿孔成型加工、电火花线切割、电火花磨削和镗磨、电火花同步共轭回转加工、电火花高速小孔加工、电火花表面强化与刻字六大类6、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，其主要后果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
1、什么是特种加工？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,磨具等直接利用机械能切除多余材料的传统加工方法。
2、电火花加工的原理和特点是什么？电火花加工与传统的机械加工方法不同，它是利用放电腐蚀金属的原理来加工工件的，这一过程可以分为以下阶段：1.极间介质的电离、击穿，形成放电通道2. 介质热分解、电极材料熔化、气化，热膨胀和局部微爆炸3.金属材料的抛出、极间介质的消电离电火花加工的特点1.没有巨大的机械加工力，因而机床比较轻巧，也不需要按装基础。
2. 只能加工能导电的材料，不能加工有机玻璃、尼龙等绝缘材料。
3. 电火花成型加工需要事先制作电极，通常用紫铜、石墨或钢制成，线切割加工则要首先编制加工程序，通常利用自动编程软件完成。
4.不能由手动操作实现，必须用控制系统自动完成。
5.必须配备一个性能良好的脉冲电源，以保证加工效率和表面光洁度3、电化学加工的原理和特点是什么？电化学加工的基本原理是用两片金属作为电极，通电并浸入电解溶液中，形成通路。
导线和溶液中均有电流通过。
但是金属导线和电解溶液是两类性质不同的导体，前者是靠自由电子在外电场大的作用下沿一定方向移动导电的：后者是靠溶液中正、负离子移动而导电的，是离子导体。
当上述两类导体形成通路时，在金属片和溶液的界面上产生交换电子的反应，机电化学反应。
电化学加工的特点是电化学反映具有很高的反应速度，反应速率远远高于其他的制造工艺,其电流密度达到10～500安/厘米；两电极的距离很小，约为0.1～1毫米，且阴极对阳极被加工工件作相对运动；电解液在电极间隙高速通过,具有高液压、高流速，带走反应中产生的大量金属溶解产物和气体以及热量。
其流体动力学状态至为复杂。
4、超声波加工的原理和特点是什么？超声波加工的原理是超声波发生器将工频交流电能转变为有一定功率输出的超声频电振荡，换能器将超声频电振荡转变为超声机械振动，通过振幅扩大棒（变幅杆）使固定在变幅杆端部的工具振产生超声波振动，迫使磨料悬浮液高速地不断撞击、抛磨被加工表面使工件成型。
8特种加工
线切割加工不需要特定形状的电极，按 输入的程序自动切割加工，减少了电极 的制造费用，缩短了生产准备时间； 加工中工具电极损耗很小，可获得高的 加工精度高；可加工小孔、小槽、窄缝， 凸、凹模加可工可一次完成，多个工件 可叠起来加工，但不能加工盲孔和立体 成型表面。
三.电解加工 ECM
⑴基本原理
电解加工 是利用金属 在电解液中 产生电化学 阳极溶解的 原理将工件 加工成形的.
⑴对硬质合金…等难切材料的加工 ⑵对模具上的…等复杂型面的加工 ⑶对细长件\薄…等特殊结构件的加工
3.特种加工方法
电火花加工 电解加工 激光加工 离子束加工 超声波加工
二、电火花加工 EDM
利用电\热能进行 加工的工艺方法. ⑴基本原理:脉冲 电源的一极接工 具电极，另一极 接工件。放电使 金属熔化或汽化. 瞬时温度可达 10000℃以上。
(电化学加工)
水溶液H2O H+＋OH－ 阳极反应Fe-2e → Fe2+ Fe2+＋2OH→Fe(OH)2 阴极反应2H+＋2e →H2 阳极不断蚀除。
⑵电解加工特点
①能加工各种硬度与强度的金属材料 ②生产率高(约为电火花加工的5~10倍 以上) ③工具阴极不会损耗,寿命长. ④精度难以严格控制,精度为±0.1mm, 但表面好, Ra=1.25～0.2. ⑤电解液对设备有腐蚀作用,电解产物 需妥善处理。
（3）应用
①不导电硬脆材料、也可加工各种高硬度 与高强度的金属材料。 ②要求较高的模具的抛磨精加工。
（3）电火花加工特点
①可用软的工具加工硬韧的工件，甚至可 加工聚晶金刚石、立方氮化硼一类超硬 材料。 ②不产生切削力引起的残余应力和变形.(其 材料去除是靠放电时的电热作用实现的, 电极和工件间不存在切削力) ③调整容易,易于实现自动化. ④尺寸精度为:0.01～0.05mm,Ra=5～0.63.
特种加工
特种加工第一章1、特种加工与传统加工的不同？答：（1）传统加工：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：1）不是主要依靠机械能；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在显著的机械切削力。
2、特种加工对工艺的影响？答：（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）改变了试制新产品的模式；（4）对产品零件的结构设计带来很大的影响；（5）对的结构工艺性的好坏，需要重新衡量；（6）特种加工已经成为微细加工和纳米加工的主要手段。
第二章1、电火花加工的原理？答：电火花加工的原理是基于工具和工件（正、负电极）之间脉冲性火花放电时的电腐蚀现象来蚀除多余的金属，以达到对零件的尺寸、形状及表面质量预定的加工要求。
2、电火花加工的必要条件？答：1）必须使工具电极和工件被加工表面之间经常保持一定的放电间隙，这一间隙随加工条件而定，通常约为0.02~0.01mm。
2）火花放电必须是瞬时的脉冲放电。
3）火花放电必须在有一定绝缘的液体介质中进行。
3、电火花放电时的四个阶段？答：（1）极间介质的电离、击穿，形成放电通道；（2）介质热分解、电极材料熔化、气化热膨胀；（3）电极材料的抛出；（4）极间介质的消电离。
4、脉冲间隔的作用？答：脉冲间隔的作用是使间隙介质消电离，恢复介质的绝缘强度。
以免总是在同一处发生放电而导致电弧放电，烧伤工件和电极；同时也避免放电通道持续扩大散失能量；为下一次放电作准备，并保证两极相对最近处或电阻率最小处形成下一次放电通道。
5、如何实现高效低损耗加工？答：（1）正确选择极性和脉宽。
一般在短脉冲精加工时采用正极性加工，而长脉冲粗加工时则采用负极性加工；（2）利用吸附效应。
在用煤油之类的碳氢化合物作为工作液时，在放电过程中将发生热分解，产生大量碳微粒，正极表面能吸附工作液中分解游离出来带有负电荷的碳微粒，形成熔点和气化点的较高的薄层碳黑膜；（3）利用传热效应。
特种加工
加工原理与特点
1.基本原理
特点
⑴功率密度高，几乎能加工所有材料； 如高温合金、石英、金刚石、橡胶等。 ⑵加工速度快\变形小且工具无损耗； ⑶可透过玻璃等透明介质对工件进行加工； ⑷能聚焦成极细的激光束，可进行精密细微加工。
基本概念
激光切割是利用经聚焦的高功率密度激光 束（较多使用CO2连续激光）照射工件，在 超过阈值功率密度的条件下，光束能量及 其与辅助气体之间产生的化学反应所产生 的热能被材料吸收，引起照射点材料温度 急剧上升，到达沸点后，材料开始汽化， 形成孔洞。随着光束与工件的相对移动， 最终使材料形成切缝。切缝处熔渣被一定 压力的辅助气体吹走。
激光切割分类
从切割各类材料不同的物理形式来看，激 光切割大致可分为：
汽化切割 熔化切割 氧助熔化切割 控制断裂切割四类。
汽化切割
在激光束加热下，工件温度升高到至沸 点以上，部分材料化作蒸汽逸去，部分 作为喷出物从切缝底部吹走。它需要高 功率密度，是熔化切割机制所需能量的 10倍，这是对不能熔化的材料如木材、 碳素和某些塑料所采用的切割方式。
激光切割示意图
激 光 切 割 特 点
激光切割总的特点是高速度、高质量。 其具体特点可以概括为：
切缝窄，节省切割材料，还可割盲缝； 切割速度快，热影响区小，因而热畸变程 度低； 割缝边缘垂直度好，切边光滑； 切边无机械应力，无剪切毛刺，几乎没有 切割残渣； 激光切割是非接触式加工，不存在工具磨 损问题，不需要更换刀具，只需调整工艺 参量； 热作用区小；切割噪声小；
熔化切割
激光束功率密度超过一定值时，会将工件 内部材料蒸发、形成孔洞，然后，与光束 同轴的辅助气流把孔洞周围的熔融材料去 除、吹走，这就是熔化切割。所需功率密 度只有是汽化切割的1/10
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激光玻璃内雕刻或标识系统可广泛应用于玻璃装饰行业 （如玻璃隔墙、玻璃屏风等）、玻璃制品行业（如玻璃杯、 酒杯等）、艺术品行业（如将人像、风景等照片刻入玻璃 内）、玻璃家具行业（如玻璃台桌、家具玻璃门等）、防 伪（如酒瓶、调味瓶等）
激光雕刻的水晶作品
激光雕刻的水晶作品
激光的其它应用
激光淬火
超声加工原理
冷却水
超声波 发生器
换能器
变幅杆 工具头 液体磨料 泵
工件
超声加工是磨料悬浮液中的磨 粒，在超声振动下的冲击、抛 磨和空化现象综合切蚀作用的 结果。其中，以磨粒不断冲击 为主 由此可见，脆硬的材料，受冲 击作用愈容易被破坏，故尤其 适于超声加工
超声加工的工艺特点
适合加工各种硬脆材料
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、现切割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
电解磨削ECG、电解珩磨ECH
电化学能与机械能作用方式
声能与机械作用能作用方式：超声波加工USM 光能与热能作用方式：激光加工LBM 电能与机械作用能作用方式：离子束加工IM 液流能与机械作用能：挤压珩磨AFH、水射流WJC
工程训练
特种加工常识
制造学院金工教研室
本讲内容
一、关于特种加工
特种加工的 起源 特种加工的 特点 特种加工方 法的分类 特种加工对 机械制造工 艺技术产生 的影响
二、常见特种加工方法
电火花加工
• 电火花成型、电火花线切 割
电化学加工
• 电解、电铸、电镀
超声加工 激光加工 水射流加工
特种加工的起源
激光淬火是激光快速表面局部淬火工艺的一种高新技 术加工度高，比常规高5-20% 淬火应力与变形小
激光快速成型加工 医学应用：眼科手术等 军事应用：对抗演习、雷达、高能束武器 信息技术：激光存储（光盘）、光纤通讯
五、水射流加工－水刀
水射流加工机
水刀切割机器零件
关键：法拉第定律
电化学加工应用
利用阳极溶解
电解：通过电化学反应从工件表面去除 金属 电镀：在工件表面沉积金属：材料表面 装饰保护 电铸：在阴极上沉积实现附着加工
利用阴极上的沉积作用
复合加工
1、电解加工
原理
阳极溶解：溶解速度与电流密度有关 工作液高速冲走电解腐蚀物
（－） （－） （＋） （＋）
三维激光内雕刻
激光内雕刻
在计算机控制下利用激光作为加工手段，在各种形状的透明水晶 玻璃中雕刻出各种立体图案、文字、人物肖像等的设备。
激光内雕技术主要用于水晶工艺品的激光内雕刻有传统的 机械雕刻方法有无法比拟的优点：
采用计算机控制技术和高精度、高效率的伺服控制系统，适应了 现代化生产的高效率、快节奏的要求 采用激光加工手段，在水晶玻璃内部雕刻出由精细明亮的点组成 的精美立体图案 利用激光聚焦技术，与水晶体不接触却可在水晶内雕刻出永不磨 灭的立体图案
加工质量较好
超声加工的工艺特点
工具材料
工具可用较软的材料、做成较复杂的形状 不需要工具和工件作比较复杂的相对运动， 便可加工各种复杂的型腔和型面 结构比较简单，操作、维修也比较方便。 超声加工的面积不够大，而且工具头磨损较 大，故生产率较低。
超声加工机床
生产率较低
应 用 实 例
激光加工方法
功能
切割
可对铝、铜、镍、陶瓷等材料进行切割加工出各种图形， 切割深度<2.5mm 最小孔径Ø 0.03mm，并可对其他金属如：铝、铜、非金 属金刚石、硬质合金、陶瓷、塑料上打孔
打孔
标记
能在多种金属材料上做简单的文字、数字标记
可对铝、铜、金、银、镍等金属材料进行点焊、对焊或密 封焊 接，焊接熔深<2.5mm
Electrical Discharge Machining
电火花加工原理
间隙 工具送进机构 表面粗糙度 工具
脉 冲 电 源
液体介质 工件（＋） 工件台 工件 电蚀凹坑
加工原理
加工过程
工艺特点
加工适应性强
无论硬、脆、软、耐热材料，只要导电就行 小孔、薄壁、窄槽、复杂截面 同一台电火花机床上，只需要修改参数即可完成粗、 半精、精加工 电火花穿孔 电火花型腔加工 磨削、铣制、镗制、表面强化等 电火花线切割
电镀与 电刷度
电化学 附着加工
阴极沉积
剥取沉积层
阴极沉积
附着在表面
三、超声加工
超声加工（Ultra Sonic Machining）
超声波：高于16000Hz
超声波在各种介质中传播，其运动轨迹都按余弦 函数规律变化 超声波可在气体、液体和固体介质中传播，其传 播速度与频率、波长、介质密度等有关 超声波可传递很强的能量 超声波会产生反射、干涉和共振现象 超声波在液体介质中传播时，可在界面上产生强 烈的冲击和空化现象，强化了加工过程的进行
常见的特种加工方法
特种加工 对机械制造工艺技术产生的影响
改变了材料可加工性的认识 重新衡量结构工艺性设计原则 对零件的结构设计带来重大变革
有些复杂结构尽可以设计为整体零件
可以进一步优化零件的加工工艺过程
淬火工序可以放在特种加工之前，既可以保 证精度也不影响加工效率
一、电火花加工
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
发展非机械作用的加工方法
电火花 化学作用 激光 超声振动 以上作用及切削加工的混合方法
特种加工的特点
工具材料的硬度可以低于零件 利用电能、电化学能、声能、光能 加工过程机械力不明显 各种方法混合生产效率可以很高 几乎每一种新能源均可以用于加工
特种加工方法的分类
焊接
激光切割
激光切割特色
切缝窄，工件变形小 非接触 与计算机配合高速加工 切割非金属是其它方法 不可比的
激光打孔
激光打孔的特色
速度快，效率高，尤其 高密度群孔加工 大深径比，传统不大于1： 10，激光在碳钢上 加 工0.25mm的小孔深径比 达65：1 可加工硬脆软材料 可在难加工材料上加工 斜孔
数控电火花加工机床
加工过程
线切割平面零件
线切割立体零件
线切割异型零件
二、电化学加工
历史
1834年：法拉第发现电化学作用原理 20世纪30～50年代才开展大规模应用 第一定律──在镀液进行电镀时(电解)阴极上所 “附积”的金属重量(或阳极所溶蚀者)与所通过的 电量成正比。 第二定律──在不同镀液中以相同的电量进行电镀 时，其各自附积出来的重量与其化学当量成正比。 上述第一定律中的“电量”，即为电流强度与时间 的乘积，理论单位是库伦。
水刀
加砂切割 可切割任何材料而不产生热效 应或机械应力 加砂切割系可完成精密切割
铣削型腔
切割金属零件
切割非金属零件
水刀切割机器零件
水刀切割汽车地毯
水刀雕刻木材
玻璃雕刻
水刀切割：航天工业应用
五轴复合材料切割
使用超高压水刀清洗的飞机发动机燃烧罐
水刀切割：石材及陶瓷业应用
加砂水刀在世界各地被运 用来切割石材及磁砖
激光加工原理
激光束
全反射镜
工作物质 部分反射镜
镀金反射镜
激光束
透镜
光泵
电容 触发电路
高压充电源
工件
采用激光加工必然性
激光加工，如：焊接、切割、打孔、打标、 热处理和微加工等，解决了许多常规方法 无法解决的难题 大大提高了工作效率和加工质量，是先进 加工系统必不可少的 发达国家的制造业已经步入“光加工”时 代
电镀和电刷镀原理
镀液 直流 电源
工件
镀笔 盘子
电镀原理 电刷镀工作原理
电镀和电刷镀产品
电镀和电刷镀产品
电镀产品
电镀产品
各种电化学方法的比较
工艺名称 电解加工 电化学 去除加工 加工原理 阳极溶解 电解磨削 电化学 去除加工 机械磨削 作用5％ 电解作用 95％ 电铸加工 电化学 附着加工
电解加工实例：其它
电极进给 电解液
内外绝缘层
电解液
废料
成品
废料
电解套料
型面加工：电解加工整体叶轮
电解磨削
工艺特点
加工范围广 各种硬、韧金属材料 工件表面粗糙度与砂轮磨粒粗细无 关 切削温度低，不易变形、裂纹 切削力很小，可加工刚度差的零件 加工效率高于普通磨削5～10倍 加工精度略低于普通磨削
电铸加工：Electro Forming
水刀切割：造纸业应用
纸尿片切割 超高压水以3倍音速的速 度从喷嘴射出，因此并 无水份被切割材料吸收 纵切器使用超高压水切 割每分钟7000英呎运转 速度的卷筒纸
水刀切割：食品业应用