精密加工与特种加工,小结

小结

1. 精密加工概念及其分类

(1) 精密加工是指加工精度和表面质量达到极高程度的加工工艺。不同的发展时期，

其技术指标有所不同。目前，在工业发达国家中，一般工厂能稳定掌握的加工精度是1 m μ，与之相对应，将加工精度为0.1～1μm，加工表面粗糙度R a 为0.02～0.1 μm 内的加工方法称为精密加工。

(2) 精密加工分类见表2-1。

2. 精密切削加工机理

(1) 切削变形：包含几个重要方面，其中包括过渡切削、最小切入深度、毛刺与亏缺

及微量切削的碾压过程。

(2) 切削力：包括影响切削力的切削速度、进给量、切削深度和刀具材料等以及切削

力的来源。

(3) 切削热：包括切削热的来源、影响及控制。

(4) 切削液：包括冷却效果及所起的重要作用。

(5) 刀具磨损及耐用度：包括刀具的6 种磨损形式(机械磨损、黏结磨损、相变磨损、

扩散磨损、破损和炭化磨损)和3 种破损形式(裂纹、破裂和解理)以及刀具磨损的3 个阶段(初期磨损、正常磨损阶段、急剧磨损阶段)。

3. 切削加工机床及应用

(1) 精密机床的精度指标见表2-6。

(2) 精密主轴部件，包括液体静压轴承主轴、空气静压轴承主轴等。

(3) 床身和精密导轨部件，包括精密切削机床床身和导轨的材料、导轨的类型。

(4) 进给驱动系统，包括精密数控系统、滚珠丝杠副驱动、液体静压和空气静压丝杠

副驱动、摩擦驱动和微量进给装置等。

(5) 在线检测与误差补偿技术。

4. 功率超声车削

(1) 功率超声车削的装置、组成及振动方式。

(2) 功率超声车削脉冲切削运动原理及切削特点。

小结

1. 磨削加工特点及其分类

(1) 磨削加工的特点。磨削加工对象广、磨削加工的精度高、表面粗糙度值小、磨削

温度高、砂轮有自锐作用、磨削在切削加工中的比重日益增大。

(2) 磨削加工分类见表3-1。

2. 精密磨削加工机理

(1) 从磨削作用——包括磨粒的微刃性、磨粒的等高性、微刃的滑擦、挤压、抛光作

用以及弹性变形等来分析精密磨削的机理。

(2) 从磨削力——磨削力的主要特征、影响磨削力的因素、单个磨粒的切削厚度等来

分析精密磨削的机理。

(3) 影响磨削温度的主要因素——砂轮速度、工件速度、径向进给量、工件材料、砂

轮硬度与粒度。

(4) 冷却液在精密磨削加工中的三个作用——冷却作用、润滑作用、清洗作用。

(5) 磨削质量的控制——加工表面的几何特征，如表面粗糙度、加工表面缺陷；加工

表面层材料的性能，如反映表面层的塑性变形与加工硬化、表面层的残余应力及表面层的金相组织变化等方面的物理化学性能及一些特殊性能。

3. 精密磨削加工的机床及应用

(1) 精密主轴部件，包括液体静压轴承主轴、空气静压轴承主轴等。

(2) 床身和精密导轨部件，包括精密磨削机床床身和导轨的材料、导轨的类型。

(3) 进给驱动系统，包括滚珠丝杠副驱动、液体静压和空气静压丝杠副驱动、摩擦驱

动和微量进给装置等。

4. 超精研磨与抛光

1) 概念

精密研磨属于游离磨粒切削加工，是在刚性研具(如铸铁、锡、铝等软金属或硬木、塑

料等)上注入磨料，在一定压力下，通过研具与工件的相对运动，借助磨粒的微切削作用，除去微量的工件材料，以达到高级几何精度和优良表面粗糙度的加工方法。

抛光是指用低速旋转的软质弹性或黏弹性材料(塑料、沥青、石蜡、锡等)抛光盘或高

速旋转的低弹性材料(棉布、毛毡、人造革等)抛光盘，加抛光剂，具有一定研磨性质地获

得光滑表面的加工方法。

研磨盘是涂敷或嵌入磨料的载体，以发挥磨粒切削作用，同时又是研磨表面的成形工具。抛光盘是采用特种玻璃或者在平面金属盘上涂一层弹性材料或软金属材料作为抛光盘。

2) 精密研磨抛光的主要工艺因素(见表3-5)

3) 非接触抛光

包括弹性发射加工、浮动抛光、动压浮离抛光、非接触化学抛光切断、开槽及端面抛光等。

小结

电火花加工是一种电、热能加工方法，又称放电加工(EDM)，其加工过程与传统的机

械加工完全不同。本章主要研究了电火花加工的机理及基本工艺规律，并介绍了电火花加工的应用。主要内容概述如下。

1．电火花加工的特点

(1) 适用于无法采用刀具切削或切削加工十分困难的场合。

(2) 加工时，工具电极与工件并不直接接触，工具电极不需要比工件材料硬。

(3) 直接利用电能进行加工。

(4) 电极的损耗对加工形状及尺寸精度的影响比切削加工时刀具的影响要大。

2．电火花加工的基本原理

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。加工应具备以下条件：

(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，必须具有工具

电极的自动进给和调节装置。

(2) 两极之间应充入有一定绝缘性能的介质。

(3) 电火花加工必须采用脉冲电源。

3．电火花加工的机理

火花放电时，电极表面的金属材料究竟是怎样被蚀除下来的，这一微观的物理过程即

所谓电火花加工的机理，也就是电火花加工的物理本质。这一过程大致可分为以下四个连续的阶段：

(1) 极间介质的电离、击穿，形成放电通道。

(2) 能量的转换——介质热分解、电极材料熔化、气化热膨胀。

(3) 蚀除产物的抛出。

(4) 极间介质的消电离。

4．影响材料放电腐蚀的主要因素

研究影响材料放电腐蚀的因素，对于应用电火花加工方法，提高电火花加工的生产率，

降低工具电极的损耗是极为重要的。这些因素主要如下。

1) 极性效应

在电火花加工过程中，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。如果两电极材料不同，则极性效应更加复杂。在电火花加工中极性效应越显著越好，这样，可以把电蚀量小的一极作为工具电极，以减少工具电极的损耗。

2) 电参数

电参数主要是指电压脉冲宽度t i、电流脉冲宽度t e、脉冲间隔t o、脉冲频率f、峰值电

流e ˆi 、峰值电压ˆu 和极性等。

提高电蚀量和生产率的途径在于：提高脉冲频率，增加单个脉冲能量或者说增加平均

放电电流(对矩形脉冲即为峰值电流)和脉冲宽度；减小脉冲间隔并提高有关的工艺参数。3) 金属材料热学常数

所谓热学常数，是指熔点、沸点(汽化点)、热导率、比热容、熔化热、汽化热等。

4) 工作液

工作液的作用如下。

(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) 对工具和工件具有冷却作用。

5) 其他因素

5．影响加工精度的主要因素

影响加工精度的主要因素有：放电间隙的大小及其一致性、工具电极的损耗及其稳定性。6．电火花加工机床的组成

电火花加工机床主要由机床主体、脉冲电源、自动进给调节系统、工作液过滤和循环

系统、数控系统等部分组成。

1) 脉冲电源

电火花加工用的脉冲电源的作用是把工频交流电流转换成一定频率的单向脉冲电流，

以供给电极放电间隙所需要的能量来蚀除金属。常用脉冲电源有以下几种。

(1) 非独立式脉冲电源。其工作原理都是利用电容器充电储存电能，而后瞬时放出，

形成火花放电来蚀除金属。因为电容器时而充电，时而放电，一弛一张，故又称“弛张式”脉冲电源。主要有RC 线路脉冲电源、RLC 线路脉冲电源等。

(2) 独立式脉冲电源。主要有晶闸管式脉冲电源、晶体管式脉冲电源等。

2) 自动进给调节系统

是由测量环节、比较环节、放大驱动环节、执行环节和调节对象等几个主要环节组成。

对自动进给调节系统的一般要求：

(1) 有较广的速度调节跟踪范围。

(2) 有足够的灵敏度和快速性。

(3) 有必要的稳定性。

7．电火花成形加工的应用

电火花成形加工是用工具电极对工件进行复制加工的工艺方法，主要分为穿孔加工和