精密与特种加工技术
精密与特种加工
精密与超精密加工技术
表7-3 几种典型精密零件的加工精度
零件
激光光学零件 多面镜
加 工 精 度
形状误差 0.1μm 平面度误差 0.04μm
表面粗糙度
Ra 0.01～0.05μm Ra ＜0.02μm
磁头
磁盘 雷达导波管
平面度误差 0.04μm
波度 0.01 ～0.02μm 平面度垂直度误差 ＜ 0.1μm
精密与超精密加工技术
金刚石晶体的面网距和解理现象 ◎金刚石晶体的（111）晶面面网密度最大，耐磨性最好。
◎（100）与（110）面网的面间距分布均匀；（111）面网 的面间距一宽一窄（图） ◎ 在 距 离 大 的 （ 111 ） 面之间，只需击破一个 共价键就可以劈开，而 在 距 离 小 的 （ 111 ） 面 之间，则需击破三个共 价键才能劈开。
精密与特种加工
绪
论
一、精密与特种加工在制造业中 的地位与作用
• 精密加工 • 特种加工
二、课程性质和任务
第一章 精密切削加工
§1-1 概述
一、精密加工及其关键技术简介
• 精密加工及其重要性 • 精密加工关键技术 精密加工机床、金刚石刀具、 精密切削机理、稳定的加工环境、 误差补偿、精密测量技术
二、精密切削加工分类 三、精密加工与经济性
Ra ＜0.02μm
Ra ＜0.02μm Ra ＜0.02μm
卫星仪表轴承
天体望远镜
圆柱度误差 ＜0.01μm
形状误差 ＜ 0.03μm
Ra ＜0.002μm
Ra ＜0.01μm
精密与超精密加工技术
102 加工误差（μm） 101 加工设备 车床,铣床 测量仪器 卡尺 百分尺 比较仪
精密与特种加工知识点
第1章概论1. 精密和特种加工方法分类（根据成型原理和特点）去除加工、结合加工、变形加工、切削加工、磨料加工、特种加工复合加工、镜面切削、镜面磨削、镜面研磨。
2. 国内外现状(1)前苏联，美国和欧洲是开展研究最早的国家。
(2)日本是当今世界上精密和特种加工技术发展最快的国家。
(3)我国的精密与特种加工技术在70年代末期有了长足进步，80年代中期出现了具有世界水平的精密和特种加工机床以及相应的工艺水平。
3. 技术发展趋势精密与特种加工技术的发展趋势是：向更高精度、更高效率方向发展；向大型化、微型化方向发展；向加工检测一体化方向发展；机床向多功能模块化方向发展；不断探讨适合于超精密加工的新原理、新方法、新材料。
21世纪初十年将是制造技术达到纳米加工技术的关键十年。
4.精密和特种加工是先进制造技术的基础和关键第2章精密切削加工1.. 精密切削是使用精密的单晶天然金刚石刀具加工有色金属和非金属，可以直接加工出超光滑的加工表面(粗糙度Ra0.02～0.005µm，加工精度<0.01µm)。
2. 金刚石刀具的精密加工技术主要应用于单件大型超精密零件的切削加工和大量生产中的中小型超精密零件加工。
3. 按加工精度划分，可将机械加工分为一般加工、精密加工、超精密加工三个阶段。
4. 精密加工：加工精度在0.1～1µm，加工表面粗糙度在Ra0.02～0.1µm之间的加工方法称为精密加工；5. 超精密加工：加工精度高于0.1µm，加工表面粗糙度小于Ra0.01µm之间的加工方法称为超精密加工（微细加工、超微细加工、光整加工、精整加工等）。
6. 精密加工的关键技术精密加工机床：主轴回转精度、工作台直线运动精度以及刀具微量进给精度金刚石刀具：金刚石晶面选择、刀具刃口锋利性（刀具刃口圆弧半径）精密切削机理：微量切削过程的特殊性稳定的加工环境：恒温、防振和空气净化误差补偿：根据规律设定补偿，反馈控制系统精密测量技术7. 超精密切削实际速度的选择根据所使用的超精密机床的动特性和切削系统的动特性选取，即选择振动最小的转速。
精密加工和特种加工简介
电火花线切割加工 电火花线切割加工是用线状电极（钼丝或铜
丝）靠火花放电对工件进行切割，故称为电 火花线切割，有时简称线切割。其应用广泛， 占电加工机床旳60%以上。
二、电解加工
1、加工旳基本原理
电解加工（电化学加工）是利用金属 在电解液中产生阳极溶解旳电化学反应原 理，对金属材料进行成形加工旳一种措施。
不产生宏观应力和变形 加工材料范围很广 电子束能量密度高，生产率很高 加工过程能够自动化 污染少，加工表面不氧化 需要一整套专用设备和真空系统，价格较贵，
应用有一定旳不足
➢电子束加工旳应用
按其功率密度和能量注入时间旳不同，可用于打 孔、切割、蚀刻、焊接、热处理和光刻加工等
➢高速打孔
最小直径可达0.003 mm左右 电子束还能加工小深孔（深径比>10:1） 可加工玻璃、陶瓷、宝石等脆性材料
3、电解加工旳特点及应用
（1）能以简朴旳进给运动一次加工出形状复杂旳型 面或型腔，如锻模、叶片等。
（2）可加工高硬度、高强度和高韧性等难切削旳金 属材料。
（3）加工中无机械切削力或切削热，适合于易变形 或薄壁零件旳加工。
（4）加工后零件表面无剩余应力和毛刺。
（5）工具阴极不损耗。
（6）因为影响电解加工旳原因较多难于实现高精度 旳稳定加工。
焦点上到达很高旳能量密度，靠光热效应来加 工多种材料旳。
激光加工旳特点： 功率密度高达108~1010W/cm2，几乎可加工任何材
料 激光光斑可聚焦到微米级，输出功率可调整，可
用于精密微细加工 所用工具为激光束，是非接触加工，所经没有明
显旳机械力，没有工具损耗；加工速度快，热影 响区小 打孔和切割旳激光深度受限
精密与特种加工课程总结
精密与特种加工课程总结本学期我们学习了精密与特种加工, 刚拿到书时我就翻过一遍, 书中的有关计算方面的内容不多, 大致是理论方面。
一开始, 我没有把它看得很复杂, 我认为这不过是一门了解就行的课程。
然而认真预习知识以后, 许多专业名词我看得并不太懂, 才发现精密加工是一门很深奥的知识, 作为学机械专业的我们都需要认真地学习。
精密加工与特种加工技术是为了解决各种难加工材料。
特殊复杂型面.超精密.光整或需要特殊要求零件加工的加工问题, 是现代制造技术的前沿。
经过对精密加工与特种加工课程的学习, 我精密加工与特种加工的机械加工方面有了一定的认识, 特别是电火花加工方面有了较深刻的认识。
以下是我从这个课程及课程实习对精密加工与特种加工的认识。
精密切削磨削加工技术、电火花加工技术、电化学加工技术、电子束与离子束加工技术、几方面介绍了发展现状, 同时提出了相应领域的技术发展方向。
（一）激光加工是一种亮度高、方向性好、单色性好的相干光。
由于激光发散角小和单色性好, 理论上可通过一系列装置把激光聚焦成直径与光的波长相近的极小光斑, 加上亮度高, 其焦点处的功率密度可达107~1011w／cm2, 温度高达万度左右, 在此高温下, 任何坚硬的或难加工的材料都将瞬时急剧熔化和气化, 并产生强烈的冲击波, 使熔化的物质爆炸式地喷射出去, 这就是激光加工的工作原理。
（二）电子束加工是在真空条件下, 利用聚焦后能量密度极高的电子束, 以极高的速度冲击到工件表面极小面积上, 在极短的时间（几分之一微秒）内, 其能量的大部分转变为热能, 使被冲击部分的工件材料达到几千摄氏度以上的高温, 从而引起材料局部熔化和气化, 被真空系统抽走。
控制电子束能量密度的大小和能量注入, 就可以达到不同的加工目的。
离子束加工的原理是在真空条件下, 将离子源产生的离子束经过加速聚焦, 使之撞击到工件表面, 靠微观的机械撞击能量来加工的。
（三）化学加工是利用酸、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。
精密与特种加工技术试题
精密与特种加工技术试题精密加工技术试题1. 什么是精密加工技术？它在哪些领域中应用广泛？精密加工技术是一种通过控制加工过程中的各种因素来实现高精度、高质量加工的技术。
它应用于各种领域，包括航空航天、汽车制造、电子设备、医疗器械等。
2. 精密加工技术的主要特点有哪些？精密加工技术的主要特点包括高精度、高质量、高效率、高自动化和高灵活性。
它可以实现高精度的加工，提高产品的质量和性能，同时具有高效率和高自动化的特点，能够提高生产效率，降低成本。
3. 精密加工技术中常用的加工方法有哪些？常用的精密加工方法包括数控加工、激光加工、电火花加工、超声波加工等。
这些方法可以根据不同的加工要求选择使用，以实现高精度的加工效果。
4. 数控加工是什么？它有哪些优点？数控加工是一种通过计算机控制机床进行加工的方法。
它的优点包括高精度、高效率、高自动化和高灵活性。
数控加工可以实现复杂零件的加工，同时具有高效率和高自动化的特点，能够提高生产效率和降低成本。
5. 激光加工是什么？它有哪些应用领域？激光加工是一种通过激光束对工件进行加工的方法。
它可以实现高精度的加工效果，适用于各种材料的加工，包括金属、塑料、陶瓷等。
激光加工广泛应用于电子设备、汽车制造、航空航天等领域。
6. 电火花加工是什么？它有哪些特点？电火花加工是一种通过放电加工的方法。
它可以实现高精度的加工效果，适用于各种导电材料的加工，包括金属、合金等。
电火花加工具有非接触加工、无切削力和无变形等特点，适用于加工硬度高、脆性材料。
7. 超声波加工是什么？它有哪些应用领域？超声波加工是一种通过超声波对工件进行加工的方法。
它可以实现高精度的加工效果，适用于各种材料的加工，包括金属、塑料、陶瓷等。
超声波加工广泛应用于电子设备、医疗器械、汽车制造等领域。
8. 精密加工技术对产品质量有什么影响？精密加工技术可以提高产品的精度和质量，使产品具有更好的性能和可靠性。
通过精密加工技术，可以减少产品的尺寸公差，提高产品的表面质量，降低产品的磨损和故障率。
学习精密与特种加工技术心得体会5篇
学习精密与特种加工技术心得体会5篇a;特种加工是对传统机械加工方法的有力补充和延伸。
在已有的特种加工工艺不断完善和定型的同时，新的特种加工技术也不断涌现出来，正在形成面向快速制造的特种加工技术新体系。
下面就是带来的学习精密与特种加工技术心得体会，希望能帮助大家!学习精密与特种加工技术心得体会1这是我第一次到车间里去实习,没有什么准备,只是看了一下零件的加工。
第一个车间是零件加工的车间,伴随着车间中空中吊车的游走声,穿过那挂着破碎门帘的陈旧大门。
且不说车间的一切有点老调和乏味。
但我却能感觉到那些拥有热火朝天的干劲的工人师傅们俭朴的本质和如火的热情。
在这里,技术工人告诉我箱体加工工艺路线的安排车床主轴箱要求加工的表面很多。
在这些加工表面中,平面加工精度比孔的加工精度容易保证,于是,箱体中主轴孔的加工精度、孔系加工精度就成为工艺关键问题。
这里的工人还告诉我在工艺路线的安排中应注意三个问题:1)工件的时效处理箱体结构复杂壁厚不均匀,铸造内应力较大。
由于内应力会引起变形,因此铸造后应安排人工时效处理以消除内应力减少变形。
一般精度要求的箱体,可利用粗、精加工工序之间的自然停放和运输时间,得到自然时效的效果。
但自然时效需要的时间较长,否则会影响箱体精度的稳定性。
对于特别精密的箱体,在粗加工和精加工工序间还应安排一次人工时效,迅速充分地消除内应力,提高精度的稳定性。
2)安排加工工艺的顺序时应先面后孔由于平面面积较大定位稳定可靠,有利与简化夹具结构检少安装变形。
从加工难度来看,平面比孔加工容易。
先加工批平面,把铸件表面的凹凸不平和夹砂等缺陷切除,在加工分布在平面上的孔时,对便于孔的加工和保证孔的加工精度都是有利的。
因此,一般均应先加工平面。
3)粗、精加工阶段要分开箱体均为铸件,加工余量较大,而在粗加工中切除的金属较多,因而夹紧力、切削力都较大,切削热也较多。
加之粗加工后,工件内应力重新分布也会引起工件变形,因此,对加工精度影响较大。
精密加工与特种加工
目录1 精密与特种加工的产生背景 (2)2 精密与特种加工的特点及其对机械制造领域的影响 (3)3 精密与特种加工的方法及分类 (5)3.1 加工成形的原理 (5)3.2 加工方法机理 (7)3.3 精密与特种加工技术的地位和作用 (10)4 精密加工与特种加工的一些具体方面 (12)4.1 金刚石刀具精密切削加工 (12)4.2 电火花加工 (13)4.3 电化学加工 (14)4.4 激光加工 (15)4.5 超声波加工 (15)4.6 电子束和离于束加工 (15)4.6.1 电子束加工 (15)4.6.2 离子束加工 (16)4.7 超高压水射流切割 (16)4.8 其他精密与特种加工技术 (17)精密与特种加工技术1精密与特种加工的产生背景制造技术的发展已经有几千年的历史，从石器时代、铜器时代、铁器时代到现代的高分子塑料时代；从手工制作、机器制作到现代的智能控制自动化制作：同时，从一般精度加工、精密加工到现代的超精密加工及纳米加工，代表了当前先进制造技术发展的重要方向。
由于现代科学技术的迅猛发展，机械工业、电子工业、航空航天工业、化学工业等，尤其是国防工业部门，要求尖端科学技术产品向高精度、高速度、大功率、小型化方向发展，以及在高温、高压、重载荷或腐蚀环境下长期可靠地工作。
为了适应这些要求，各种新结构、新材料和复杂形状的精密零件大量出现。
其结构和形状越来越复杂，材料的性能越来越强韧，对精度要求越来越高，对加工表面粗糙度和完整性要求越来越严格，使机械制造面临着一系列严峻的任务：1)解决各种难切削材料的加工问题。
如硬质合金、钛台金、耐热钢、不锈钢、淬火钢、金刚石、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。
2)解决各种特殊复杂型面的加上问题。
如喷气涡轮机叶片、整体涡轮、发动机机匣、锻压模等的立体成型表面，各种冲模、冷拔模等特殊断面的型孔，饱管内膛线、喷油嘴，喷丝头上的小孔、窄缝等的加工。
精密与特种加工技术 思考题答案及主要知识点
《精密与特种加工技术》思考题答案及主要知识点FXK整理(2016-12)第一章概论思考题：1.精密与特种加工技术在机械制造领域的作用与地位如何？√答：目前，精密和特种加工技术已经成为机械制造领域不可缺少的重要手段，在难切削材料、复杂型面、精细零件、低刚度零件、模具加工、快速原形制造以及大规模集成电路等领域发挥着越来越重要的作用，尤其在国防工业、尖端技术、微电子工业方面作用尤为明显。
由于精密与特种加工技术的特点以及逐渐被广泛应用，已引起了机械制造领域内的许多变革，已经成为先进制造技术的重要组成部分，是在国际竞争中取得成功的关键技术。
精密与特种加工技术水平是一个国家制造工业水平的重要标志之一。
2.精密与特种加工技术的逐渐广泛应用引起的机械制造领域的那些变革？√答：⑴ 提高了材料的可加工性:常规加工中难加工的金刚石、硬质合金、淬火钢、陶瓷、玻璃等在特种加工不再是难题,对电火花和线切割等加工技术而言，淬火钢比未淬火钢更容易加工；⑵ 改变了零件的典型工艺路线:线切割、电火花成型加工、电解加工等可在淬火处理后进行，避开了淬火热变形对精度的影响；⑶ 大大缩短新产品试制周期:采用精密与特种加工技术可直接加工出各种标准和非标准直齿轮，各种特殊复杂的二次曲面体零件；⑷ 对产品零件的结构设计产生很大的影响:如喷气发动机涡轮也由于电解加工技术的出现可采用整体式结构；⑸ 对传统的结构工艺性好与坏的衡量标准产生重要影响:现在有时为了避免淬火处理产生开裂，变形等缺陷，故意把钻孔，开槽等工艺安排在淬火处理之后，使工艺路线更灵活。
3.特种加工工艺与常规加工工艺之间有何关系？应该如何正确处理特种加工与常规加工之间的关系？√答：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越来越多，常规传统工艺必然难以适应。
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。
精密与特种加工技术(课件)【精选文档】
第一章概论第一节精密与特种加工的产生背景机械制造面临着一系列严峻的任务：⑴解决各种难切削材料的加工问题。
⑵解决各种特殊复杂型面的加工问题。
⑶解决各种超精密、光整零件的加工问题。
⑷特殊零件的加工问题。
第二节精密与特种加工的特点及其对机械制造领域的影响精密与特种加工是一门多学科的综合高级技术;精密加工包括微细加工、光整加工和精整加工等，与特种加工关系密切。
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(NTM,Non-Traditional Machining),它们与传统切削加工的不同特点主要有：①主要不是依靠机械能；②刀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。
精密与特种加工技术引起了机械制造领域内的许多变革：⑴提高了材料的可加工性。
⑵改变了零件的典型工艺路线。
⑶大大缩短新产品试制周期.⑷对产品零件的结构设计产生很大的影响。
⑸对传统的结构工艺性好与坏的衡量标准产生重要影响。
第三节精密与特种加工的方法及分类1．加工成形的原理分为去除加工、结合加工、变形加工三大类。
去除加工又称为分离加工，是从工件上去除多余的材料。
结合加工是利用理化方法将不同材料结合在一起。
又可分为附着、注入、连接三种。
变形加工又称为流动加工，是利用力、热、分子运动等手段使工件产生变形，改变其尺寸、形状和性能. 2．加工方法机理按机理精密与特种加工分为传统加工、非传统加工、复合加工。
第四节精密与特种加工技术的地位和作用先进制造技术已经是一个国家经济发展的重要手段之一。
发展先进制造技术是当前世界各国发展国民经济的主攻方向和战略决策，同时又是一个国家独立自主、繁荣富强、经济持续稳定发展、科技保持先进领先的长远大计。
从先进制造技术的技术实质而论，主要有精密、超精密加工技术和制造自动化两大领域。
精密与特种加工技术水平是一个国家制造工业水平的重要标志之一。
《精密与特种加工技术》课后答案
《精密与特种加工技术》课后答案第一章1.精密与特种加工技术在机械制造领域的作用与地位如何？答：目前，精密和特种加工技术已经成为机械制造领域不可缺少的重要手段，在难切削材料、复杂型面、精细零件、低刚度零件、模具加工、快速原形制造以及大规模集成电路等领域发挥着越来越重要的作用，尤其在国防工业、尖端技术、微电子工业方面作用尤为明显。
由于精密与特种加工技术的特点以及逐渐被广泛应用，已引起了机械制造领域内的许多变革，已经成为先进制造技术的重要组成部分，是在国际竞争中取得成功的关键技术。
精密与特种加工技术水平是一个国家制造工业水平的重要标志之一。
2.精密与特种加工技术的逐渐广泛应用引起的机械制造领域的那些变革？答：⑴提高了材料的可加工性。
⑵改变了零件的典型工艺路线。
⑶大大缩短新产品试制周期。
⑷对产品零件的结构设计产生很大的影响。
⑸对传统的结构工艺性好与坏的衡量标准产生重要影响。
3.特种加工工艺与常规加工工艺之间有何关系？应该改如何正确处理特种加工与常规加工之间的关系？答：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越来越多，常规传统工艺必然难以适应。
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。
4.特种加工对材料的可加工性以及产品的结构工艺性有何影响？举例说明.答：工件材料的可加工性不再与其硬度，强度，韧性，脆性，等有直接的关系，对于电火花，线切割等加工技术而言，淬火钢比未淬火钢更容易加工。
对传统的结构工艺性好与坏的衡量标准产生重要影响，以往普遍认为方孔，小孔，弯孔，窄缝等是工艺性差的典型，但对于电火花穿孔加工，电火花线切割加工来说，加工方孔和加工圆孔的难以程度是一样的，相反现在有时为了避免淬火产生开裂，变形等缺陷，故意把钻孔开槽，等工艺安排在淬火处理之后，使工艺路线安排更为灵活。
精密加工和特种加工
薄膜作为成形材料。 69. SLS（选择性激光粉末烧结成形）工艺是利用粉末材料（金属粉末或非金属粉末）在激 光照射下烧结的原理，在计算机控制下逐层堆积成形。 70. SL（液相光敏树脂固化成形）工艺的成形材料称为光固化树脂（或称光敏树脂） 。 71. 磨料硬度愈高，加工速度愈快；磨料粒度愈粗，加工速度愈快，但精度和表面粗糙度则 变差。 72. 超声加工时并不是整个变幅杆和工具都是在作上下高频振动，它和低频或工频振动的概 念完全不一样；超声波在金属棒杆内主要以纵波形式传播。 73. 为了使弹性杆处于最大振幅共振状态，应将弹性杆设计成半波长的整数倍；而固定弹性 杆的支持点，应该选在振动过程中的波节处，这一点不振动。 74. 当频率超过 16000Hz 超出一般人耳听觉范围，就称为超声波。 75. 离子刻蚀是从工件上去除材料，是一个撞击溅射过程。 76. 目前用于改变零件尺寸和表面物理力学性能的离子束加工有：用于从工件上去除加工的 离子刻蚀加工； 用于给工件表面涂覆的离子镀膜加工； 用于表面改性的离子注入加工等。 77. 离子束加工是所有特种加工方法中最精密、 最微细的加工方法， 是当代纳米加工的基础。 78. 离子束加工的原理：粒子束加工的原理和电子束加工基本类似，也是在真空条件下，将 离子源产生的离子束经过加速聚焦，使之撞击到工件表面。不同的是离子带正电荷，其 质量比电子大数千、数万倍，如氩离子的质量是电子的 7.2 万倍，所以一旦离子加速到 较高速度时离子束比电子束具有更大的撞击功能，它是靠微观的机械撞击能量，而不是 靠动能转化为热能来加工的。 79. 电子束加工按其功率密度和能量注入时间的不同，可用于高速打孔、加工型孔及特殊表 面、刻蚀、焊接、热处理、电子束光刻。 80. 电子束加工的基本组成：电子枪、真空系统、控制系统和电源等部分组成。 81. 电子束加工是在真空条件下。 82. 一般激光的实际焦点在工作的表面或略微低于工件表面为宜。 83. 利用激光几乎可在任何材料上打微型小孔。 84. 激光加工机的组成部分：激光器、激光器电源、光学系统、机械系统。 85. 光既有波动性，又有微粒性，即光具有波粒二象性。 86. 电解加工工艺：深孔扩孔加工，型孔加工，型腔加工，套料加工。 87. 电解液的净化方法很多，用得比较广泛的是自然沉淀法；介质过滤法也是常用的方法之 一。 88. 点解加工的基本设备包括直流电源，机床及电解液系统三大部分。 89. 电解液可分为中性盐溶液，酸性溶液与碱性溶液。最常用的有 NaCL、NaNO3、 NaClO3 三种电解液。 90. 电解加工的主要缺点和局限性： （1） 不易达到较高的加工精度和加工稳定性； （2） 电极工具的设计和修正比较麻烦，因而很难适用于单件生产；（3）点解加工的附属设 备较多，占地面积大，机床要有足够的刚性和防腐性能，造价较高；（4）点解产物需 要进行妥善的处理，否则将污染环境。 91. 电解加工与其他加工方法相比较，具有下述特点：（1）加工范围广；（2）点解 加工的生产率较高； （3）可以达到较好的表面粗糙度； （4）不会引起残余应力和变形， 没有飞边毛刺；（5）点解加工过程中阴极工具在理论上不会耗损，可长期使用。 92.电解加工是利用金属在电解液中的电化学阳极溶解，将工件加工成形的。 93.电化学加工的分类：第一类是利用电化学阳极溶解来进行加工；第二类是利用电化学阴
精密与特种加工课件
微纳制造
在微纳制造领域，精密与特种加工技术用于制造微型机械、微型传感器等，广泛应用于 医疗、环保等领域。
新材料领域应用实例
高温合金加工
在高温合金加工中，精密与特种加工技 术用于制造高性能涡轮叶片、燃烧室等 高温部件，提高了航空发动机的工作温 度和效率。
分类
根据加工原理和应用领域，精密与特 种加工可分为电火花加工、激光加工 、离子束加工、超声波加工等多种类 型。
特点与优势
特点
高精度、高效率、高表面质量、 低成本等。
优势
精密与特种加工能够解决传统机 械加工难以解决的问题，尤其在 难加工材料、复杂结构和高精度 零件的加工方面具有显著优势。
应用领域与发展趋势
02 03
激光加工
激光加工是指利用激光束的高能量密度，对材料进行切割、打孔、焊接 等加工。由于激光束的聚焦光斑小、能量密度高，可以获得高精度、高 效率的加工效果。
电子束加工
电子束加工是指利用电子束的高能量密度，对材料进行切割、打孔、焊 接等加工。由于电子束的能量密度比激光束更高，可以获得更高的加工 精度和更小的热影响区。
特种加工工艺
特种加工工艺概述
特种加工工艺是指不同于传统机 械加工方法的工艺方法，具有加
工范围广、适应性强的特点。
电化学加工
电化学加工是指利用电解反应对 材料进行溶解和成型加工的工艺 方法。该方法适用于各种金属材 料的加工，具有高精度、高效率
的特点。
超声波加工
超声波加工是指利用超声波振动 对材料进行研磨、打孔、切割等 加工的工艺方法。该方法适用于 各种硬脆材料的加工，具有高精
精密与特种加工技术 _电化学加工
18
电刷镀加工
1. 电刷镀技术的原理及特点
电刷镀加工时，工件接电源的负极，刷镀笔接电源的正极。裹有绝 缘包套，浸渍特种镀液的刷镀笔“贴合”在工件的被镀部位并作 相对运动。在阴极工件上，镀液中的金属离子在电场作用下与电 子结合，还原为金属原子而沉积形成镀层。 与有槽电镀相比，电刷镀加工有以下特点。
(1) 不需要镀槽，可以对局部表面直接刷镀，设备简单，操作方便， 可在现场使用，不易受工件大小、形状的限制。
5. 整体叶轮加工 通常整体叶轮都工作在高转速、高压或高温条件下，制造材料多为 不锈钢、钛合金或高温耐热合金等难切削材料；再加之其为整体 结构且叶片型面复杂，使得其制造非常困难，成为生产过程中的 关键。
11
三 电铸及电刷镀加工
电解加工是利用电化学阳极溶解的原理去除工件材料的减材加工。与此相反的是 利用电化学阴极沉积的原理进行的镀覆加工(增材加工)，主要包括电镀、电铸 及电刷镀三类。
(3) 借助石膏、石蜡、环氧树脂等作为原模材料，可把复杂零件的 内表面复制为外表面，或外表面复制为内表面，然后再电铸复制。
15
电铸加工也存在一定局限性。
(1) 生产率低。由于电流密度过大易导致沉积金属的结晶粗大，强 度低。一般每小时电铸金属层为0.02~0.5 mm，加工时间长。 (2) 原模制造技术要求高。 (3) 有时存在一定的脱模困难。
(3) 大型、复杂、单件小批量工件的表面局部刷镀镍、铜、锌、镉、 钨、金、银等防护层，改善表面性能。
20
3)中性盐溶液腐蚀性小，使用时安全，故应用普遍。 目前生产实践 中常用的电解液为中性电解液中的NaCl、NaNO3及NaClO3三种；
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电解液的流动形式
电解液的流动形式 图
精密与特种加工技术
可加工材料
各种材料 有色金属及其合金 低碳钢、铜、铝 黑色金属、硬脆材料 金属、半导体、玻璃 金属、半导体、玻璃 金属、非金属 金属、玻璃、水晶 导电金属，非金属 导电金属 金属，非金属 硬脆金属，非金属 绝缘金属，半导体 各种材料 各种材料 各种材料 金属，非金属，半导体 各种材料 金属，半导体 金属，半导体
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1.3 精密与特种加工的方法与分类
分 类 加工机理
化学分解（气体、液体、固体） 电解（液体） 蒸发（真空、气体） 扩散（固体） 熔化（液体） 溅射（真空） 化学附着 化学结合 电化学附着 电化学结合 热附着 扩散结合 熔化结合 物理附着 注入 热表面流动 粘滞性流动 摩擦流动
加工方法
刻蚀（曝光），化学抛光，软质粒子机械化学抛光 电解加工，电解抛光 电子束加工，激光加工，热射线加工 扩散去除加工 熔化去除加工 粒子束溅射去除加工，等离子体加工 化学镀，气相镀 氧化，氮化 电镀、电铸 阳极氧化 蒸镀（真空蒸镀），晶体生长，分子束外延 烧结，掺杂，渗碳 浸镀，熔化镀 溅射沉淀，离子沉淀（离子镀） 离子溅射注入加工 热流动加工（高频电流、热射流、电子束、激光） 液体、气体流动加工（压铸、挤压、喷射、浇铸） 微粒子流动加工
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1.2 精密与特种加工的特点及影响
工作环境：
环境温度可根据加工要求控制在±1℃～ ±0.02℃，甚至达到±0.0005℃。 在恒温室内，一般湿度应保持在55%～60%， 防止机器的锈蚀、石材膨胀，以及一些仪器，如 激光干涉仪的零点漂移等。 洁净度要求1000～100级，100级是指每立 方英尺空气中所含大于0.5μm的尘埃不超过100 个，依此类推。
应
用
熔断钼、钨等高熔点材料，硬质合金球，磁盘， 反射镜，多面棱镜 油泵油嘴，化学喷丝头，印刷电路板 集成电路基片的外圆、平面磨削 平面、空、外圆加工，硅片基片 平面、空、外圆加工，硅片基片 硅片基片 刻槽，切断，图案成形，破碎 孔，沟槽，狭缝，方孔，型腔 切断，切槽 模具型腔，大空，切槽，成形 刻模，落料，切片，打孔，刻槽 在玻璃、红宝石、陶瓷等上打孔 打孔，切割，光刻 成形表面，刃磨，割蚀 打孔，切断，划线 划线，图形成形 刃磨，成形，平面，内圆 平面，外圆，型面，细金属丝，槽 平面
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精密与特种加工技术
第一章 绪论
“东芝事件”…
冷战时期，前苏联用从日本东芝公司“购买” 的大型三坐标数控铣床加工出高精度潜艇用螺旋浆， 噪音大大降低，使美国设在全球的侦听网失效。不 得不花费大量经费与时间来研制新的侦听设备。为 此美国政府对东芝公司进行制裁，不许东芝公司在 相当长一段时间内进入美国市场。
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特种加工的产生及发展
第一章 绪论
从第一次产业革命—— 第二次世界大战前，是 传统的机械加工（切削加工和磨削），其本质和特 点：
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第一章 绪论
精密与特种加工技术
主讲人：胡健
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精密与特种加工技术
课程主要任务：
第一章 绪论
1、认识精密加工、特种加工与复合加工过程的常见 现象和基本规律，能根据零件要求合理选择加工方法 和工艺参数。
2、掌握现代机械加工工艺实验研究的基本方法和技 能。
加工 一般加工 精密加工 超精密加工
时间
20世纪60年代 100μm1μm0ຫໍສະໝຸດ 1μm20世纪90年代 5μm
0.05μm
0.005μm
20世纪末
1μm
0.01μm
0.001μm
用于精密机床、精密测量仪器等制造业中的关键零件加工，如精密 丝杠、精密齿轮、精密蜗轮、精密导轨、精密滚动轴承等，在当前制造工 业中占有极重要的地位。
1920 1940
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第一章 绪论
精密与超精密加工地位 精密与超精密加工技术是一个国家制造业水平重要 标志 例：美国哈勃望远镜形状精度0.01μm；超大规模集成 电路最小线宽0.1μm，日本金刚石刀具刃口钝圆半径达 2nm。 精密加工与超精密加工技术是先进制造技术基础和 关键 例：美国陀螺仪球圆度0.1μm，粗糙度Ra0.01μm，导 弹命中精度控制在50m范围内；英国飞机发电机转子 叶片加工误差从60μm降至12μm，发电机压缩效率从 89%提高到94%；齿形误差从3-4μm减小1μm，单位重 量齿轮箱扭矩可提高一倍。
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第一章 绪论
特种加工与传统切削加工方法在原理上的主要区别：
• 1）用机械能以外的其他能量(电、光、声、热、化学)等去除 工件上多余的材料，以达到图样上全部技术要求。 • 2）打破传统的硬刀具加工软材料的规律，刀具硬度可低于被 加工材料的硬度，可谓“以柔克刚”。 • 3）加工过程中工具和工件间不存在显著的切削力。 • 4 ）从原理上来说特种加工可以加工任何硬度、强度、韧性、 脆性的金属或非金属材料。 特种加工已经成为当前机械制造领域不可缺少的加工方 法，为新产品设计与开发提供了许多加工手段，为新材料 的研制提供了应用基础。
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精密与特种加工技术
第一章 绪论
精密加工：精密切削、精密磨削； 特种加工：电火花加工、电火花线切割加工、电 化学加工、高能束加工（激光加工、 电子束和离子束加工）、超声加工、 快速成形技术、复合加工等。
精密加工——加工精度； 特种加工——加工方法（与传统加工相比）。
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第一章 绪论
瓦特早在18世纪70年代就发明了蒸气机，但为 何到19世纪才得以应用？
因为苦于制造不出高精度的蒸气机气缸。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，才使蒸汽机得到广泛应 用，引起了世界性的第一次产业革命。
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精密与特种加工技术
第一章 绪论
特种加工的应用场合？ 特种加工是将电能、热能、光能、声能和磁能等 物理能量及化学能量或其组合乃至与机械能组合直接 施加到被加工的部位上，从而实现材料去除的加工方 法，也被称为非传统加工技术。 到目前为止，已经找到了多种这一类的加工方法， 为区别现有的金属切削加工，将这类传统切削加工以 外的新的加工方法统称为 特种加工；国外：非传统加 工 ( NTM , Non-Traditional Machining ) 或非常规机械 加工(NCM , Non-Conventional Machining )。
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第一章 绪论
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。
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精密与特种加工技术
第一章 绪论
精密加工是指加工精度和表面质量达到极高精度的加 工工艺，通常包括精密切削加工和精密磨削加工，在不 同制造业发展时期其最高技术指标有所不同。 加工 时间 20世纪60年代 20世纪90年代 20世纪末 一般加工 精密加工 超精密加工
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精密与特种加工技术
第一章 绪论
思考：
1、何为精密与超精密加工，其加工精度怎样？ 表面粗糙度又怎样？ 2、如何在淬火钢上加工一个直径为6mm、深为 10mm的定位销孔？ 3、如何在厚为12mm的硬质合金板上加工一个四 方形或者六角形的型孔？ 4、如何在在0.1mm厚的钨箔上加工出直径为 0.05±0.002mm的微孔？
工技术
第一章 绪论
切削这么硬的材料，车刀很快就蹦刃。
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精密与特种加工技术
第一章 绪论
传统切削加工方法很难甚至无法承担上述加 工任务。 人们开始探索新的加工方法。
不仅用机械能，而且还采用：......
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精密与特种加工技术
第一章 绪论
精密与超精密加工地位 精密加工与超精密加工技术是新技术的生长点 精密与超精密加工技术涉及多种基础学科和多种 新兴技术，其发展无疑会带动和促进这些相关科学 技术的发展。
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第一章 绪论
超精密加工
基本理论：去除的切削层越薄零件精度越高。
例如： –金刚石车：去除1纳米厚的切削层。 超精密加工是尖端技术产品发展中不可缺少的关 键加工手段。
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Ra ＜0.02μm
Ra ＜0.02μm Ra ＜0.02μm Ra ＜0.02μm Ra ＜0.002μm Ra ＜0.01μm
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精密与特种加工技术 第一章 绪论 ◆ 精密加工与超精密加工的发展
102 加工误差（μm） 101 精密加工 100 加工设备 车床,铣床 普通加工 精密车床 磨床 坐标镗床 坐标磨床 金刚石车床 精密磨床 超精密加工 超精密磨床 精密研磨机 测量仪器 卡尺 百分尺 比较仪 气动测微仪 光学比较仪 光学磁尺 电子比较仪 激光测长仪 圆度仪轮廓仪
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第一章 绪论
精密和超精密加工的应用场合？ 当前精密和超精密加工精度从微米到亚微米，乃至 纳米，在汽车、家电、IT电子信息高技术领域和军用、 民用工业有广泛应用。像精密机床、精密测量仪器等制 造业中的关键零件加工，如精密丝杠、精密齿轮、精密 蜗轮、精密导轨、精密滚动轴承等，在当前制造工业中 占有极重要的位置。
其它能量
电 电化学 光 声 化学能等
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第一章 绪论
1943年，前苏联拉扎林柯夫妇在研究开关触点遭受
火花放电腐蚀损坏的现象和原因时，逆向思维，用细
铜丝在淬火钢上加工出小孔，开创和发明了电火花加
工—特种加工中的先驱。
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第一章 绪论
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精密与特种加工技术
第一章 绪论
学时：38（ 34理论学时+ 4实验学时） 参考教材： 《精密与特种加工》王贵成 武汉理工大学出版社 《特种加工》第5版 刘晋春 机械工业出版社 考核方式：平时成绩20%+期末考试80%
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精密与特种加工技术
第一章 绪论
课程主要任务：
1、认识精密加工、特种加工与复合加工过程的常见 现象和基本规律，能根据零件要求合理选择加工方法 和工艺参数。 2、掌握现代机械加工工艺实验研究的基本方法和技 能。（从实验数据中进行总结归纳，得出结论。） 3、对当前先进制造工艺技术的发展趋势及成就有初 步了解，为后续生产、研究及技术开发工作做基础。
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精密与特种加工技术
第一章 绪论
课程性质：专业课程
1、使大家对现代技术条件下精细及特种加工工艺 有较为系统的了解，并能够运用所学知识对各种加工 机理进行分析；
2、为后续相关课程的学习及毕业设计服务。
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第一章 绪论
特种加工就是当传统切削加工方法对产品（或材料） 无法实施或保证不了规定的精度要求时而应用物理的 （力、热、声、光、电）或化学的方法进行加工的手 段。 主要用于： 1、难加工材料的加工（淬火钢、硬质合金、陶瓷、 金刚石等）； 2、模具及复杂型面加工（型腔、型孔、微小异型孔 等）；
100μm
5μm 1μm
1μm
0.05μm 0.01μm
0.1μm
0.005μm 0.001μm
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第一章 绪论
用于精密机床、精密测量仪器等制造业中的关键 零件加工，如精密丝杠、精密齿轮、精密蜗轮、精密 导轨、精密滚动轴承等，在当前制造工业中占有极重 要的地位。 超精密加工是指被加工零件的尺寸公差为0.1～ 0.01μm数量级，表面粗糙度Ra值为0.01μm数量级的加 工方法。