特种加工技术及应用

１ 特种 加工技 术产 生 的内 因 ． ２
１４ ９ ３年 ，前苏联 的拉扎林柯 夫妇在研究开关 触点的 电火花腐 蚀现象 时 ，发现 电火花的瞬 时高温可 以使 局部 的金属 熔化 、气化 而被腐蚀 掉 ，从而 开创 了最基 本 、最普遍 的特种加工 技术 ，即电 火花加 工方法 。他们使 用细 的铜杆在淬火 钢上加工 出小孔 ，首次 摆脱 了传 统 的机 械切削加工方 法 ，直接利用 电能和热 能来去除金 属 ，获得 了 “ 以柔克 刚”的效果 。后 来 ，技术人 员又陆 续发 明了 激光加 工 、超声加 工等不 同类 型的特种加 工。这些特种 加工都具 有 以下的本质特点 ： （ 工具 硬度可 以低于被加工材料的硬度 （ 至不用工具 ） １） 甚 ； （ ） ２ 不依靠机械能 ，而是 主要用其他能量 （ 如电、化学 、 、 光 声 、热等 ）去除材料 ； （ ） ３ 加工过程 中工具 和工件之间不存在显著的机械切 削力 。 这些特点是特种加 工技术得 以产生和广泛应用的根本内因。 ２特种加工技术 的发展及应用 特种加 工技术发展 迅速 ，目前 已有多种加工方 法。按照能量 来 源和作用形式 ，以及加工原 理的不 同，特种加工技术 可分为 电 火 花加工 、电化 学加工 、激 光加工 、电子 （ 离子 ）束 加工 、超声 波加工和快速成型等几大类 。
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型
２３ 激 光 加 工 －
激光加 工是利用光 能经过 透镜 聚焦后达 到很 高的能量密 度 ， 依靠光 热效应 下产生 高温熔 融 ，来加 工各种 材料 ；激 光加工 时 ， 把光束 聚集在 工件 的表 面上 ，由于 区域小 、亮 度高 ，其 焦点处 的 功率密 度极高 ，温度可 以达到 一万多 度 ；在此 高温下 ，可 以在 瞬 间熔化 和蒸发 任何坚硬 的材料 ，并产 生很强 的冲击波 ，使熔化 物 质爆炸式地喷射去除 ，达到对零件加工 的效果 ，如 图 ３ 所示 。
ｌ 特种 加 工技术 的产百度文库生
１１特种加工技术产生的外因 ． 第二次世 界大战后 ，特别是进 入 ２ 世纪 ５ 年代 以来 ，随着 ０ Ｏ 生产发展 和科学实 验的急切需 要 ，很多工业 部 门，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 、高温 、 高压 、 大功率 、小 型化等方 向发展 ，它们 所使用 的材料越来 越难加工 ， 零件形状 越来越 复杂 ，对加工精度 、表面粗糙 度和某些 特殊要求 也越来越 高 ，但传统 的机械切削加 工方法根 本无法满足 上述加工 要求 ，特种 加工就是在这种前提下产生和发展起 来的。
特种加工是 指传统 的切 削加工 以外 的新的加工方 法 ，也被称 镀 ）液 中的电化学反 应 ；以这种 电化学反应 为基础 ，对 金属进行 为非传统 加工或 非常规加 工 ，它是将 电 、热 、光 、声 、化学等 能 加工 的方法称为 电化学加工 ，如图 ２所示。 量或其组 合 ，精确施加 到工件被加 工 的部位 上 ，从而 实现材料去 除的一种加 工方法 。特 种加工 主要 不是依靠 机械能 、切 削力进行 加工 ，而是 使用硬度较 低的工具 （ 甚至不使 用工具 ） 工硬度较 加 高的工件 ，因而在加工 各种难加工 材料 、复 杂表面和有某 些特殊 要求的零件场合得 到了极大 的应用 。
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特Ｂ ｉｌ 技市 及 应用 ｌ工
尹 立 军 ／ 肥 学院 机 械 工 程 系 合
［ 摘 要 ］特 种加 工技术是 一类发展迅速 的高新制造 技术，具 有传 统机械 制造技术不可替代的诸多优点，拥有广泛 的应用市场。文 中根据国 内外最新的研 究资料 ，对不 同特种加工技术的工作原理、优点及 应用，进行 了较 为详 实的介绍和论述。 ［ 关键词 ］特种 加工 工作原理 优 点 应用
２１电 火 花 加 工 ．
图 １电 火 花 加 工 原理 图
极 进 给
图 ２电化学加 工原理 图
电火 花加工是最早 得到应用 的特 种加工技术 ，它是利用工 具 和工件 （ 、负 电极 ） 正 之间脉 冲性 电火花 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 ，如图 １所示 。 目前 比较成熟 的电火花加工技术 主要是 电火 花穿孔成型加 工 和电火花线切 割加工两 大类 ，它们在各类 高硬度 刀具 、量具和模 具零件 的加工上得到了极为广泛 的应用 。 ２２ 电化学加工 ． 实验表 明：当两铜 片接上约 ｌｖ的直流电流并插人 Ｃ Ｃ Ｏ ｕ 。的水 溶 液时 ，即形成 通路 ，在金 属片和溶 液的界面上 ，必 定会产生 电 化 学反应 ，溶液 中的 Ｃ 移 向阴极 ，在 阴极上 析出为铜 ；同时阳 ｕ 极 上的 ｃ 原子 因失去 电子而成为 ｃ “ 进入溶液 ， ｕ ｕ， 这便是 电解 （ 电 的 表 面 。
根 据利用 电化 学加工 中阳极 溶解或 阴极 沉积 的不 同 ，电化学 加 工可分 为以下三种类型 ： （ ）利用 电化学反 应过程 中的阳极溶解来进行加工 ，主要有 １ 电解和 电化学抛光等 ； （） ２ 利用 电化学反应过 程中的阴极沉积来进行加工 ，主要有 电镀 和电铸等 ； （） ３ 利用 电化学加 工与其 他加 工方法相结合的 电化学复合加 工工艺进行加工 ，主要有电解磨削和电化学阳极机械加工 。 电化学加工 的适用范 围很 广 ，其 中电解 加工可 以加工 复杂成 型模具 和零 件 ，例如 汽车 、拖拉 机连杆等各 种型腔 锻模 ，航空 、 航天发动机 的扭 曲叶片 ，汽轮机 定子 、转子 的扭 曲叶片 ，炮筒 内 管的螺旋 “ 线” ，齿轮 和液压件 内孔 的电解 去毛刺及 扩孔 、抛 膛 光等都 能用 电解加 工；电镀 、电铸则 可 以复 制零件上 复杂 、精细