现代制造技术 特种加工技术
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
3.8现代特种加工技术
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 蚀刻、化学铣削等。
超声 波发 生器
Real
换能器
变幅杆 振动方向
工作液 喷嘴
工具 工件
超声波加工原理图
超声波加工样件
超声波加工机床
超声波加工特点及应用
适用于加工各种脆性金属材料和非金属材料，如玻璃、 陶瓷、半导体、宝石、金刚石等 。 可加工各种复杂形状的型孔、型腔、形面。 工具与工件不需作复杂的相对运动，机床结构简单。 被加工表面无残余应力，无破坏层，加工精度较高，尺 寸精度可达0.01～0.05mm 。 加工过程受力小，热影响小，可加工薄壁、薄片等易变 形零件。 生产效率较低。采用超声复合加工（如超声车削，超声 磨削，超声电解加工，超声线切割等）可提高加工效率。Fra bibliotek导轮Ral
Real
Y 电极丝
X
工件
电火花线切割原理图
eal
加工过程显示
电火花线切割机床
电火花线切割加工
数控电火花成型机床
电火花加工特点 不受加工材料硬度限制，可加工任何硬、脆、韧、软的 导电材料。 加工时无显著切削力，发热小，适于加工小孔、薄壁、 窄槽、形面、型腔及曲线孔等，且加工质量较好。 脉冲参数调整方便，可一次装夹完成粗、精加工。 易于实现数控加工。 电火花加工应用 电火花成形加工：电火花打孔常用于加工冷冲模、拉丝 模、喷嘴、喷丝孔等。型腔加工包括锻模、压铸模、挤压 模、塑料模等型腔加工，以及叶轮、叶片等曲面加工。 电火花线切割：广泛用于加工各种硬质合金和淬硬钢的 冲模、样板、各种形状复杂的板类零件、窄缝、栅网等。
特种加工与现代制造技术详解
特种加工与现代制造技术〖任务描述〗传统的切削加工方法都是“以硬克软”，即由“硬”的刀具对“软”的被加工材料施以外力，使被加工材料变形和分离以达到加工的目的。
但随着科学技术的发展，出现了许多传统加工方法难以加工的材料和结构。
这些材料具有高硬度、高强度、高脆性、高熔点或高黏性等，如硬质合金、钛合金、淬火工具钢、陶瓷、玻璃等。
难以加工的结构有复杂曲面，如涡轮机的叶片、成形模具的模腔；极小的尺寸如栅网、喷丝嘴、喷油嘴；低刚度构件如薄壁件、细长轴、弹性元件等。
〖任务分析〗为完成上述制造任务，特种加工方法渐渐发展起来。
〖相关知识〗学习情境一激光加工一、激光加工的原理激光加工的原理如图9-1所示。
激光器1吸收的特定波长的光通过光阑2和反射镜3后输出激光束，并通过透镜4将激光束聚焦到工件5的加工表面上，即可对工件进行加工。
图9-1 激光加工的原理二、激光加工的特点激光加工的特点如下。
（1）激光加工加工范围广。
激光加工的功率密度是各种加工方法中最高的一种，几乎能加工任何金属和非金属材料，如高熔点材料、耐热合金、硬质合金、有机玻璃及陶瓷、宝石、金刚石等硬脆材料。
（2）激光加工操作简便。
激光加工不需要真空条件，可在各种环境中进行。
（3）激光加工加工质量好。
由于激光具有能量密度高、瞬态性和非接触性等特点，工件热变形极小，且无机械变形，对精密小零件的加工非常有利。
（4）激光加工无工具损耗。
激光加工不需要加工工具，是非接触加工，工件不受明显的切削力，可对刚度差的薄壁零件进行加工。
（5）激光加工加工速度快、效率高，可减小热扩散带来的热变形。
（6）激光加工可控性好，易于实现加工自动化。
（7）激光加工装置小巧简单，维修方便。
（8）激光加工能实现一机多能。
在同一台激光加工装置上可分别进行切割、打孔、焊接、表面处理等多种加工，既可分步加工，又可在几个工位同时加工。
（9）激光加工无公害和污染。
激光束不会产生Ｘ射线等有害射线，无加工污染，也无需安装射线防护装置。
现代加工制造技术
现代加工制造技术摘要：主要介绍特种加工技术中的电火花工方式列举一些现代先进的加工制造技术。
关键词：特种加工技术，电火花加工，先进制造技术引言：随着信息时代的到来世界飞速的发展，现代工业也在与时俱进。
而传统制造工艺，已经远不能满足机械制造业中的要求。
促使现代加工制造技术发展起来。
解决了传统加工所不能解决的任务。
使现代加工制造技术在整个工业领域起着举足轻重的作用。
一、特种加工技术有以下的特点：1、与加工对象的机械性能无关，有些加工方法，如激光加工、电火花加工等，是利用热能、化学能、电化学能等，这些加工方法与工件的硬度强度等机械性能无关，故可加工各种硬、软、脆、热敏、耐腐蚀、高熔点、高强度、特殊性能的金属和非金属材料。
2、非接触加工，不一定需要工具，有的虽使用工具，但与工件不接触，因此，工件不承受大的作用力，工具硬度可低于工件硬度，故使刚性极低元件及弹性元件得以加工。
3、微细加工，工件表面质量高，有些特种加工，如超声、电化学、水喷射、磨料流等，加工余量都是微细进行，故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。
4、不存在加工中的机械应变或大面积的热应变，可获得较低的表面粗糙度，其热应力、残余应力、冷作硬化等均比较小，尺寸稳定性好。
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。
在这里介绍一种我们较为熟悉的特种加工——电火花加工它的基本原理：当拉开电闸，或当插头接触不良时，会差生电火花放电，使得接触表面产生一些麻点和不整齐的缺口。
电火花加工就是利用这一放电腐蚀对金属进行特种加工。
它的一些特点：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二、先进制造技术先进制造技术，主要分为现代设计技术，先进制造工艺技术，柔性自动化技术，系统管理技术四大研究领域。
现代特种加工技术的发展现状与展望
现代特种加工技术的发展现状与展望引言随着信息时代的不断发展，各行各业的技术都在不断地更新换代，特种加工技术也不例外。
作为现代制造业中必不可少的关键技术之一，特种加工技术的发展一直备受关注。
现代特种加工技术的发展现状现代特种加工技术是指通过精密的工艺、设备和材料，对具有特殊形状、性质或要求的工件进行加工和改造的一种高级制造工艺。
根据工艺原理和特点，特种加工技术可以分为多种类型，以下是目前主要的特种加工技术：激光加工技术激光加工技术通过激光束的聚焦和集中作用，对目标物进行加工和改造。
这种技术具有精度高、速度快、污染小等优点，已被广泛应用于电子、汽车、机械等领域。
等离子体加工技术等离子体加工技术是通过高温等离子体电弧对材料进行切割和加工。
这种技术具有速度快、精度高、材料损伤小等优点，已被广泛应用于金属材料和化学工业领域。
超声波加工技术超声波加工技术是通过超声波振动，对物质进行加工和改造的一种技术。
这种技术具有清洁、无侵入、无污染等优点，已被广泛应用于电子、制药、生物等领域。
光纤激光焊接技术光纤激光焊接技术是通过光纤激光束对金属进行焊接的一种技术。
这种技术具有高速、高效、低污染等优点，已被广泛应用于航空、航天、汽车、电子等领域。
现代特种加工技术的发展展望在特种加工技术的发展过程中，随着科技的进步和需求的不断变化，特种加工技术也在不断地发展和完善。
以下是未来特种加工技术的发展趋势：精密加工技术随着制造业的不断发展，对工件精度的要求也越来越高，精密加工技术将成为未来特种加工技术的主要发展方向之一。
环保加工技术环保加工技术已成为全球热议的话题，环保加工技术的发展将成为未来特种加工技术的重要方向之一。
如超声波加工技术，其使用无污染，对环境无任何负面影响，而且在对材料进行加工的同时，不会对材料的物理性能造成损害。
多功能加工技术特种加工技术的应用范围不断扩大，单一的加工技术已经无法满足市场需求。
未来，同时具备多种加工功能的特种加工技术将更受市场欢迎。
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
现代制造技术
制造业是以制造技术为主导技术进行产品制造的企业群体的总称，是工业的主体。
根据我国现行统计划分，工业由制造业、采掘业以及电力、燃气和水的生产供应业构成，制造业系指第二产业中除采掘业、电力和燃气及其生产供应业、建筑业以外的所有行业，包括30个大类、169个中类、482个小类。
可以说制造业是一个国家的立国之本。
制造业发展水平的高低，将直接影响到国家各产品技术水平和经济效益的提高。
没有现代化的制造业就不可能有现代化的工业、农业、国防和科学技术。
从世界各国的工业化发展历程来看，制造业的优先发展是经济腾飞的必要条件。
制造技术的不断创新则是制造业发展的技术基础和动力。
也是一个国家科学技术水平的重要标志之一，它对信息技术、新材料技术、海洋工程、生物工程、能源工程和空间技术等新学科及新技术的发展有着至关重要的作用。
制造(Manufacturing)是利用制造资源(设计方法、工艺、设备和人力等)将材料“转变”为有用的物品的过程。
制造是一个很大的概念，按制造的连续性可分为连续制造(如化工产品的制造)和离散制造(如家电产品的制造)；按行业又可分为机械制造、食品制造、化工制造、IT产品制造，等等。
当今，人们对制造的概念又加以扩充，将体系管理和服务等也纳入其中。
制造是人类所有经济活动的基石，是人类历史发展和文明进步的动力。
制造技术(Manufacturing Technology)是制造活动所涉及到的一系列技术的总称，是提高产品竞争力的关键，也是制造业赖以生存和发展的主体技术。
传统的制造技术仅强调工艺方法和加工设备。
现代的制造技术不仅重视工艺方法和设备，还注重设计方法、生产组织模式、制造与环境和谐统一、制造的可持续性以及制造技术与其它科学技术的交叉和融合，甚至还涉及制造技术与制造全球化、贸易自由化、军备竞争等内容。
1.2 制造业的发展历程制造业的发展历程，是一个不断提高产品的质量、不断应用最新科技成果,提高和完善制造过程的自动化水平、信息化水平、应用先进的制造理念和管理理念和不断提高劳动生产率、降低制造成本，实现制造最优化的过程。
《现代制造技术》课后作业-1
绪论1．何谓特种加工？国外简称为： NTM 或 NCM ？（常见特种加工方法的英文简称如何写）所谓特种加工是只不同于传统切削加工方法，与传统加工有本质区别的不仅采用机械能，还采用电、化学、光、声等能量来进行加工的新一类加工方法2．特种加工的本质和特点？（1）不是主要依靠机械能，而是主要用其他能量（如电、化学、声、光、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，如激光、电子束等加工甚至没有成形的工具：（3）加工过程中工具与工件之间不存在显著的机械切削力，如电火花、线切割、电解加工时工具与工件不接触。
11．电火花加工主要方法有哪些方法？电火花加工机理？.（1）主要方法有：电火花穿孔成形加工、电火花线切割加工、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、电火花表面强化及刻字加工。
（2）机理：基于工具和工件（正负极）之间脉冲性火花放电时的电腐蚀现象来蚀除多余的金属，以达到对零件尺寸、形状及表面质量预定的加工要求，应用到加工过程中，具体做法是使工具和工件之间不断产生脉冲性的火花放电，靠放电时局部，瞬时产生的高温蚀除金属。
2．何谓电火花加工的极性效应？正极性加工和负极性加工各自适用于什么场合？加工中如何利用极性效应来提高加工效率降低工具损耗？（1）极性效应：单纯的由正负极性不同而造成的彼此电蚀量不一样的现象（2）正极性加工时适合于短脉冲，窄脉冲；负极性加工时适合长脉冲；（3）采用单向脉冲直流电源，合理选用工具的电极材料，根据电极对材料的物理性能、加工要求选用最佳的电参数，正确的选用极性，使工件的蚀除速度最高，而工具的损耗尽可能小。
3．电火花加工的工作液有哪些作用？粗、精加工如何选择工作液有哪些作用？（1）作用形成电火花的击穿的放电通道，并在放电结束后迅速恢复间隙的绝缘状态；对放电通道产生压缩作用；帮助电蚀产物的抛出和排除；对工具、工件冷却等作用。
（2）对于粗加工，由于一般采用脉冲能量大，加工间隙也较大，选用介电性能，粘度大的全损耗系统用油（既机油），其燃点较高，不易着火燃烧；对于精加工，选用粘度小，流动性能好，渗透性好的煤油作为工作液。
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。
《现代制造技术》思考题
1．何谓特种加工？国外简称为：非传统加工NTM，Non-traditional machining或非常规机械加工NCM，Non-conventional machining？（掌握常用特种加工方法的英文简称如何写）2．特种加工的本质和特点？1）不是主要依靠机械能，而是只要其他能量（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，如激光、电子束等加工时甚至没有成形的工具3）加工过程中工具和工件之间不存在显著的机械切削力，如电火花、线切割、电解加工时工具和工件不接触。
11．电火花加工主要方法有哪些方法？电火花加工机理？1.电火花穿孔成形加工2.电火花线切割3.电火花磨削和镗磨4.电火花同步共轭回转加工5.电火花高速小孔加工6.电火花表面强化与刻字加工机理1、极间介质的电离、击穿，形成放电通道2、介质热分解、电极材料融化、气化热膨胀3、电极材料的抛出14、极间介质的消电离2．何谓电火花加工的极性效应？正极性加工和负极性加工各自适用于什么场合？加工中如何利用极性效应来提高加工效率降低工具损耗？~在电火花加工过程中，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。
~一般粗加工用负极性加工，精加工用正极性加工~一般在短脉冲精加工时采用正极性加工（即工件接电源正极），而在长脉冲粗加工时则采用负极性加工。
3．电火花加工的工作液有哪些作用？粗、精加工如何选择工作液有哪些作用？1）形成火花击穿放电通道,并在放电结束后迅速恢复间隙的绝缘状态2）对放电通道产生压缩作用3）帮助电蚀产物的抛出和排除4）对工具、工件产生冷却作用工作液的选择粗加工：介电性能、粘度较大的全损耗系统用油（即机油），且这种油燃点较高，大能量加工时着火燃烧的可能性小。
精加工：粘度小、流动性好、渗透性好的煤油作为工作液。
因为精加工时放电间隙比较小，排屑比较困难。
4．电火花加工的工艺范围如何？1)可以使用硬度不高的紫铜或石墨作工具电极,去加工任何硬,脆,韧,软和高熔点的导电材料；2）加工时工件与工具不接触，无切削力，因此适用加工薄壁，窄槽，低刚度及微细精密的零件；3）可以加工任何形状特殊，结构复杂的工件24）脉冲电源的参数可以任意调节，能在同一台机床上进行粗加工，半精加工或精加工。
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。
先进制造技术之现代特种加工技术.doc
目录摘要及关键词 (1)1 引言 (1)2 什么是特种加工技术 (2)3 特种加工技术的出现 (2)4 特种加工的特点[2] (2)5 特种加工技术的分类及应用（以航天制造技术为例） (3)5.1电火花加工 (3)5.2电化学加工 (4)5.3高能束加工 (5)5.4超声加工 (5)5.5化学加工 (5)5.6复合加工 (6)6 特种加工存在的问题 (6)7 特种加工技术的发展趋势 (7)7.1采用自动化技术。
(7)7.2开发新工艺方法及复合工艺。
(7)7.3 趋向精密化研究。
(7)7.4 解决污染问题 (7)7.5 进一步开拓特种加工技术。
(7)8 结束语 (8)参考文献 (9)谢辞 (10)先进制造技术之现代特种加工技术李丹（德州学院机电系，山东德州253023）摘要：现阶段，先进制造技术不断发展，作为先进制造技术中的重要的一部分，特种加工对制造业的作用日益突显。
对什么是特种加工、特种加工的方法、种类以及发展趋势等作了描述。
阐述了特种加工在现代社会发展过程中的重要地位，大力发展特种加工的必要性。
关键词：特种加工；先进制造技术；发展趋势1 引言近年来，计算机技术、微电子技术、自动控制技术、国防军工和航空航天技术发展迅速，与此同时，高度、高韧性、高强度和高脆性等难切削材料的应用日益广泛，制造精密细小、形状复杂和结构特殊工件的求也在日益增加。
社会需求与技术进步的结合促使特种加工技术不断进步和快速发展。
所谓特种加工，是一种利用化学能、电能、声能、机械能以及光和热能对金属或非金属材料进行加工的方法［1］。
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，作为先进制造技术中重要的一部分, 特种加工对制造业的作用日益重要，它们有着各自的特点，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各种问题，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。
机械制造技术基础第14章 特种加工及现代制造技术发展趋势
第一节 特种加工技术 三、电解加工 1.电解加工原理 加工时，工件接直流稳压 电源正极，工具接负极， 两极间保持0.1-1mm的间 隙，具有一定压力（0.5 -2.5Mpa）的电解液从两 极间隙中高速（5-60m/s） 流过。
第一节 特种加工技术
2. 电解加工的应用和特点 （1）电解加工的应用 ①电解穿孔 ② 电解成形 ③电解去毛刺 （2）电解加工的特点 ① 加工范围广 ②能以简单的进给运动一次加工出形状复杂的型面和型腔。 ③生产效率高， ④能获得较好的加工精度， ⑤加工过程中，工具电极基本上没有损耗，可长期使用。 ⑥不易达到较高的加工精度和加工稳定性。 ⑦不能加工非导电材料，加工小孔、窄缝及尖角比较困难。 ⑧不适用单件小批量生产。 ⑨加工设备投资较大，且设备易腐蚀和生锈，需采取防护措施。
第14章
特种加工及现代制造 技术发展趋势
第14章 特种加工及现代 制造技术发展趋势
第一节特种加工技术 第二节现代制造技术的现状及发展趋势
第一节 特种加工技术
一、特种加工的概述 1.特种加工的概念 特种加工：是指不采用常规的刀具或磨具对 工件进行加工，而是直接利用电能、电化学 能、声能或光能等能量，或选择几种能量的 复合形式对材料进行加工的工艺方法。
第一节 特种加工技术
3.特种加工方法分类 1）按电能与热能作用方式分为：电火花成形与穿孔加工（EDM）、 电火花线切割加工（WEDM）、电子束加工（EBM）和等离子体 加工（PAM）。 2）按电能与化学能作用方式分为：电解加工（ECM）、电铸加工（ ECM）和刷镀加工。 3）按电化学能与机械能作用方式分为：电解磨削（ECG）、电解珩 磨（ECH）。 4）按声能与机械能作用方式分为：超声波加工（USM）。 5）按光能与热能作用方式分为：激光加工（LBM）。 6）按电能与机械能作用方式分为：离子束加工（PAM）。 7）按液流能与机械能作用方式分为：挤压珩磨（AFH）和水射流切 割（WJC）。
现代特种加工工艺
冷作硬化、热影响区等均比较小。 各种加工方法易复合形成新工艺方法, 便于推
广应用。
常规方法
电火花、线切割、电解加工、超声波加工、激 光加工、电子束、离子束加工、MEMS（Micro Electro-Mechanical Systems ）、快速成型制 造技术、复合加工。
概念
特种加工：特种加工技术是直接借助电能、 热能、声能、光能、电化学能、化学能以及 特殊机械能等多种能量或其复合施加在工件 的被加工部位上以实现材料切除的加工方法, 从而实现材料被去除、变形、改变性能或被 镀覆等的非传统加工方法统称为特种加工。
独到之处（与传统加工方法比较）
加工范围不受材料物理、机械性能的限制,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。
简介
碳化硅存在形式中，3碳，4氢和6氢形式使用更为 普遍。
在室温环境中，没有什么液体能够将微型机械装置 中的碳化硅腐蚀。碳化硅结构已经在类似电化学刻 蚀技术或高强度等离子体这样的精细技术中使用。
在以前的碳化硅激光微加工中主要使用的是6氢碳 化硅样本，本文使用的是经过抛光的大块单晶体3 碳-碳化硅。
紫外激光器 准分子激光器 氩离子激光器
激光加工的特点：
加工材料范围及其广：钢材，陶瓷，金刚石， 玻璃，硬质合金等。
加工效率高：高速切割和打孔 非接触加工：无机械切削力 加工作用时间短：热影响小 易于控制：能进行微细的精密加工。 无加工工具：激光本身就是“光刀” 加工时无振动和噪声
激光打孔
主要问题：
激光打孔的主要问题是如何获得高质量和高 精度的小孔，这与在被烧蚀产品你中所产生 的熔融状态物质的量有关。
现代制造技术特种加工
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
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；
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
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
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。
智能机器人：智能机器人在特种加工中具有广泛的应用前景。
机器人可以实现在线检测、自适应调整等功能，提高生产过程的自动化水平和产品质量。
超高能束加工：随着激光、电子束等超高能束源技术的发展，超高能束加工将成为未来特种加工的一个重要方向。
这种加工方法具有高速度、高精度、环保等优点，可用于各种难加工材料的加工。
现代制造技术--第4章-特种加工技术最终版.ppt
创了特种加工的广阔领域。
• 3.特种加工的特点
• 与传统的切削加工相比，特种加工具有下列
特点：
• 1) 工具材料的硬度可以大大低于工件材料的
硬度；
• 2) 可直接利用电能、电化学能、声能或光能
等能量对材料进行加工；精品3• 3) 加工过程中的机械力不明显；
• 4) 各种加工方法可以有选择地复合成新的工
高硬度、高韧性、高脆性以及高纯度的金属和
非金属的加工。
• 2、解决各种复杂零件表面的加工问题，如各
种热锻模、冲裁模和冷拔模的模腔和型孔、整
体蜗轮、喷气蜗轮叶片、炮管内腔线以及喷油
嘴、有特属要求的零件的加 工问题，如航空航天、国防工业中表面质量和 精度要求都很高的陀螺仪、伺服阀以及低刚度 的细长轴、薄壁筒和弹性元件等的加工。
• 由于特种加工具有上述特点并可以解决生产中 上述工艺难题，因此，在现代制造、科学研究 和国提出来的新问题又促 进了特种加工方法的迅速发展。
• 特种加工发展至今虽有50多年的历史，但 在分类方法上并无明确的规定。
• 一般按能量形式和作用原理进行划分。
• 3、对零件的结构设计带来重大变革。喷气发 动机的叶轮由于形状复杂，过去只能在做好 的一个个叶片后组装而成。有了电解加工设 计人员就可以设计整体涡轮了。又如山形硅 钢片冲模，结构复杂不易制造，往往采用拼 装结构。有了电火花
• 线切割，就可以化零件的机械加工工艺过程。 按照传统的切削加工，除磨削外，其它切削 加工一般需要安排在淬火工序之前。按照常 规，这是工艺人员必须遵循的工艺准则之一。
• 有了特种加工，为了避免淬火工序中引起的 已加工表面的变形甚至开裂，工艺人员工、电火花线切割加工或 电解加工的零件常先安排淬火，这已经成为 较典型的工艺过程。
现代制造技术
我国现代制造业的发展状况AMT(advanced manufacturing technology)制造业是一个国家的立国之本，是一个国家的名族产业和支柱，也是反映一个国家经济实力的重要标志，是为国家创造财富的重要产业。
从20世纪80年代起，随着电子技术和信息技术的发展，我国开始实行改革开放政策，引进西方的先进制造技术，同时与西方国家进行接触与广泛的合作，使我国制造业出现了惊人的变化。
先进制造技术是指集机械工程技术、电子技术、自动化技术、信息技术等多种技术为一体所产生的技术、设备和系统的总称。
主要包括：计算机辅助设计、计算机辅助制造、集成制造系统等。
其分类如下；(1)现代设计技术，现代设计技术是根据产品功能要求，应用现代技术和科学知识，制定方案并使方案付诸实施的技术。
它是一门多学科、多专业相互交叉的综合性很强的基础技术。
现代设计技术主要包括：现代设计方法，设计自动化技术，工业设计技术。
(2)先进制造工艺，现代制造工艺技术主要包括精密和超精密加工技术、精密成型技术、特种加工技术、表面改性、制模和涂层技术。
(3)自动化技术自动化技术包括数控技术、工业机器人技术、柔性制造技术、计算机集成制造技术、传感技术、自动检测及信号识别技术和过程设备工况监测与控制技术等。
(4)系统管理技术系统管理技术包括工程管理、质量管理、管理信息系统等，以及现代制造模式(如精益生产、CIMS、敏捷制造、智能制造等)、集成化的管理技术、企业组织结构与虚拟公司等生产组织方法。
在设计方面，计算机助设计(CAD)技术普及化。
计算机辅助设计(CAD)技术，是电子信息技术的一个重要组成部分，是促进科研成果的开发和转化，促进传统产业和学科的更新和改造，实现设计自动化，增强企业及其产品在市场上竞争能力，加速国民经济发展和国防现代化的一项关键性高新技术，也是进一步向计算机集成制造(CIMS)发展的重要技术基础。
CAD技术的广泛应用，提高了我国企业整体的设计水平和产品开发能力。
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。
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• 1、解决各种难加工材料的加工问题，如耐热 钢、不锈钢、钛合金、淬火钢、硬质合金、陶 瓷、宝石、金刚石以及锗和硅等各种高强度、 高硬度、高韧性、高脆性以及高纯度的金属和 非金属的加工。
• 2、解决各种复杂零件表面的加工问题，如各 种热锻模、冲裁模和冷拔模的模腔和型孔、整 体蜗轮、喷气蜗轮叶片、炮管内腔线以及喷油 嘴和喷丝头的微小孔的加工问题。
• 采用电火花成形加工、电火花线切割加工或 电解加工的零件常先安排淬火，这已经成为 较典型的工艺过程。
• 总之，各种特种加工方法不仅给设计师提供 了更广阔的结构设计的新天地，而且给工艺 师提供了解决各种工艺难题的新手段，有力 地促进着我国的科技发展和技术进步。
• 随着我国国民经济和科学技术的飞速发展的 需要，特种加工技术将取得更加辉煌的成就。
• 3、解决各种精密的、有特属要求的零件的加 工问题，如航空航天、国防工业中表面质量和 精度要求都很高的陀螺仪、伺服阀以及低刚度 的细长轴、薄壁筒和弹性元件等的加工。
• 由于特种加工具有上述特点并可以解决生产中 上述工艺难题，因此，在现代制造、科学研究 和国防事业中获得日益广泛的应用，
• 而生产和科学研究中提出来的新问题又促 进了特种加工方法的迅速发展。
• 有了特种加工，设计和工艺人员在设计零件 结构，安排工艺过程时有了更大的灵活性和 选择余地。过去因一时疏忽在淬火前没有钻 的定位销孔，没有铣的槽，淬火后因难以切 削加工只能报废，
• 3、对零件的结构设计带来重大变革。喷气发 动机的叶轮由于形状复杂，过去只能在做好 的一个个叶片后组装而成。有了电解加工设 计人员就可以设计整体涡轮了。又如山形硅 钢片冲模，结构复杂不易制造，往往采用拼 装结构。有了电火花
• 从而首次摆脱了常规的切削加工，直接利用 电能去除金属，达到了“以柔克刚”的效果。
• 随后，人门不停的进行研究和探索，相继发 展了一系列的特种加工新方法。
• 如电解加工、超声波加工和激光加工等，开 创了特种加工的广阔领域。
• 3.特种加工的特点
• 与传统的切削加工相比，特种加工具有下列 特点：
• 1) 工具材料的硬度可以大大低于工件材料的 硬度；
• 艺技术的认识，同时也引起了制造工艺技术的 一系列变革。
• 1、改变了对材料可加工性的认识。 • 对切削加工而言，淬火钢、硬质合金、陶瓷、
立方氮化硼和金刚石一直被认为是难切削材料。 而现在已较广泛使用的由陶瓷、立方氮化硼和 人造聚晶金刚石制成的刀具、工具和拉丝 • 模等，都可以采用电火花、电解、超声波和激 光等多种方法进行加工。
• 2、电能与化学能作用方式有：电解加工 （ECM）、电铸加工（ECM）和刷镀加工。
• 3、电化学能与机械能作用方式有：电解磨 削（ECG）、电解珩磨（ECH）。
• 4、声能与机械能作用方式有：超声波加工 （USM）。
• 5、光能与热能作用方式有：激光加工 （LBM）。
• 6、电能与机械能作用方式有：离子束加工 （PAM）。
• 对于淬火钢、硬质合金，采用电火花成形加 工和电火花线切割加工已在也不是难事。
• 这样一来，材料的可加工性就不在仅仅以材 料的强度、硬度、韧性和脆性进行衡量，而 于所选择的加工方法有关。
• 2、要重新衡量设计结构工艺性的优劣问题。 • 在传统的结构设计中，通常认为方孔、小孔、
弯孔和窄缝的结构工艺性很差。
• 2) 可直接利用电能、电化学能、声能或光能 等能量对材料进行加工；
• 3) 加工过程中的机械力不明显； • 4) 各种加工方法可以有选择地复合成新的工
艺方法，使生产效率成倍的增长，加工精度 也相应提高； • 5) 几乎每产生一种新的能源，就有可能导致 一种新的特种加工方法产生。 • 由于特种可以设计
• 成整体结构。
• 4、可以进一步优化零件的机械加工工艺过程。 按照传统的切削加工，除磨削外，其它切削 加工一般需要安排在淬火工序之前。按照常 规，这是工艺人员必须遵循的工艺准则之一。
• 有了特种加工，为了避免淬火工序中引起的 已加工表面的变形甚至开裂，工艺人员可以 先安排淬火再加工孔槽。
• 第四章特种加工工艺基础 • 第一节 特种加工概述
• 一、特种加工的产生与特点 • 1.特种加工的概念
• 所谓特种加工是指不采用常规的刀具或磨具对工件 进行加工，而是直接利用电能、电化学能、声能或 光能等能量，或选择几种能量的复合形式对材料进 行加工的工艺方法。
• 2.特种加工的产生
• 特种加工早期的发明和应用是在1943年由前 苏联的拉扎连柯夫妇发现开关触点遭受火花 放电的腐蚀损坏现象，继而进一步研究，最 终发明了电火花加工。
• 而对特种加工来讲，利用电火花工作之便穿孔 和电火花线切割加工孔时，方孔和圆孔在加工 难度上是没有分别的。有了高速电火花小孔加 工专用机床后，各种导电材料的小孔加工变得 更为容易；喷丝头上的各种异形孔则由以往的 不能加工变为可以加工；
• 现在则可以用电加工方法予以补救；过去攻 螺纹因无法取出孔内折断的丝锥，而使工件 报废的现象已经不复存在。
• 特种加工发展至今虽有50多年的历史，但 在分类方法上并无明确的规定。
• 一般按能量形式和作用原理进行划分。
• 二、特种加工方法分类
• 1、电能与热能作用方式有：电火花成形与穿 孔 加 工 （ EDM ） 、 电 火 花 线 切 割 加 工 （WEDM）、电子束加工（EBM）和等离子 体加工（PAM）。
• 7、液流能与机械能作用方式有：挤压珩磨 （AFH）和水射流切割（WJC）。
• 根据在生产中的实际应用情况，本章将主要介 绍电火花加工、电解加工、超声波加工、激光
加工、电子束和离子束加工。 • 三、特种加工对机械制造技术产生的影响
• 特种加工自问世以来，由于其突出的工艺特点 • 和日益广泛的应用，逐步深化了人们对制造工
• 第二节 电火花加工
• 电器开关在合上和拉开时，有可能因局部放 电使开关的接触部位烧蚀，这种现象称为电 蚀。
• 电火花加工正是在一定的液体介质中，利用