特种加工技术
特种加工技术的特点及应用
特种加工技术的特点及应用特种加工技术是一种相对于传统加工技术而言的高级加工技术，它主要应用于一些对零件精度、形状和表面质量要求较高且传统加工方法无法满足的领域，如航空航天、船舶制造、核能、光电子等领域。
特种加工技术的特点主要有以下几个方面。
首先，特种加工技术具有高精度的特点。
在特种加工技术中，常常采用精密设备和高精度的刀具，通过控制加工参数和优化加工过程，可以实现毫米、亚毫米甚至更高的精度要求。
例如，在卫星制造中，需要对卫星零件进行精密加工，以保证其在太空中的工作性能。
特种加工技术在此方面具有明显的优势。
其次，特种加工技术具有复杂形状加工能力。
在一些领域，零件的形状常常是复杂的，传统加工方法很难满足这些复杂形状的要求。
而特种加工技术通过采用先进的数控技术和特殊的工艺装备，能够实现曲面、曲线、螺旋等复杂形状的加工。
例如，在船舶制造中，船体结构往往是复杂的曲面结构，特种加工技术可以通过数控加工中心加工出具有曲率的船体零件。
此外，特种加工技术还具有高表面质量的特点。
在传统加工方法中，往往难以实现高质量的表面加工，常常需要后续研磨、抛光等工艺来改善表面质量。
而特种加工技术可以通过先进的刀具和工艺流程，直接实现高质量的表面加工。
例如，在光学镜片加工中，特种加工技术可以实现纳米级的表面光洁度，以满足高精度光学设备的要求。
特种加工技术在各个领域有着广泛的应用。
在航空航天领域，特种加工技术可以用于加工各类航空零部件，如发动机叶片、涡轮盘、外壳等，以提高其精度和性能。
在船舶制造领域，特种加工技术可以用于加工船体结构零件，以满足船舶的航行性能和安全要求。
在核能领域，特种加工技术可以用于加工核电站的核电设备和核材料，以确保核安全和生产效率。
在光电子领域，特种加工技术可以用于加工光学镜头、激光器件等光学设备，以提高其精度和性能。
总之，特种加工技术作为一种高级加工技术，具有高精度、复杂形状和高表面质量的特点，在航空航天、船舶制造、核能、光电子等领域有着广泛的应用。
特种加工技术
机 械 工 程 导 论
第五节
超声波加工
二、超声波加工的特点、方法及应用 1、超声波加工适合于加工各种脆硬材料，材料越是脆硬，越适宜 超声波加工； 2、超声波可用于加工薄壁、薄片等易变形零件，加工精度高； 3、超声波加工设备简单，但生产效率低。
加工方法可采用超声波直接加工、超声波旋转加工、超声 波机械复合加工、超声波焊接、涂覆、清洗等。
机 械 工 程 导 论
第三节
电解加工
电解加工有叫电化学加工， 包括从工件上去除金属的电解 加工和向工件上沉积金属的电 镀、涂覆加工两大类 一、电解加工的基本原理 二、电解加工的基本概念 生产率、极间间隙、电解 液、加工精度和表面质量
机 械 工 程 导 论
第三节
电解加工
三、电解加工的特点、方法和应用
一、激光加工的基本原理
机 械 工 程 导 论
第四节
激光加工
二、激光加工的特点、方法及应用
1.可以加工各种金属材料和非金属材料; 2.激光加工不需要工具，易实现加工过程自动化; 3.激光可透过玻璃等材料对工件进行加工; 4.可以实现精密微细加工; 5.激光可以进行表面热处理、焊接、切剖、打孔、雕刻 及微细加工等多种加工。
机 械 工 程 导 论
第十四章 特种加工
第一节 概 述
特种加工是指采用电能、化学能、光能、卢能、热能、 以及电子、离子等不同能源，区别于传统的切削加工方法， 也称为非传统加工。
常用特种加工方法有：电火花加工、电 解加工、激光加工、超声波加工、电子束加工、 离子束加工等。
机 械ห้องสมุดไป่ตู้工 程 导 论
第二节
电火花加工
电火花加工是模具加工的重要方法，常用的有电火花 成形和电火花线切割两种。
特种加工技术
特种加工技术1. 引言特种加工技术是指在工业生产过程中，利用先进的加工设备和工艺，对特殊材料或特殊形状的零件进行加工加工的技术方法。
特种加工技术在许多领域中都有广泛的应用，如航空航天、汽车制造、船舶建造等。
本文将介绍几种常见的特种加工技术，包括电火花加工、激光加工以及电化学加工。
2. 电火花加工电火花加工是一种利用电火花放电来进行加工的技术。
该技术主要用于加工高硬度和脆性材料，如硬质合金、陶瓷等。
其工作原理是利用高压脉冲电流在工件表面产生电火花放电，从而烧蚀掉工件表面的材料。
通过控制放电的时间和能量，可以实现对工件的精细加工。
电火花加工具有以下几个优点： - 能够加工高硬度和脆性材料； - 加工过程中不会产生机械应力； - 可以实现复杂形状的加工。
然而，电火花加工也存在一些限制：- 加工效率相对较低；- 加工精度受到局限。
3. 激光加工激光加工是利用高能量密度的激光束对工件进行加工的技术。
激光加工可以通过烧蚀、熔化、汽化等方式来剥离工件表面的材料。
激光加工具有以下几个特点： - 高加工精度和加工质量； - 高加工速度； - 可以实现对不同材料的加工。
激光加工在航空航天、汽车制造等领域有广泛的应用。
例如，在飞机制造中，激光加工可以用于切割、焊接、打孔等工艺操作。
激光加工的应用还面临一些挑战： - 高能量激光设备的成本较高； - 对工件材料的适应性有限。
4. 电化学加工电化学加工是利用电化学反应对工件进行加工的技术。
它通过在电解液中施加电压，使得工件表面发生氧化、溶解等反应，从而实现加工目的。
电化学加工具有以下优点： - 加工精度高； - 加工过程中不会产生机械应力； - 可以加工高硬度和脆性材料；电化学加工主要用于微小零件加工、细微结构加工、薄板加工等领域。
例如，在电子芯片制造中，电化学加工可以用于进行微细线路的蚀刻。
然而，电化学加工也存在一些限制： - 加工速度较慢； - 加工尺寸受到限制。
5. 总结特种加工技术在现代工业中起着重要作用。
特种加工技术的名词解释
特种加工技术的名词解释近年来，特种加工技术在各个领域的应用越来越广泛，为产品提供了更高质量、更高效率的加工处理方法。
本文将对几种常见的特种加工技术进行解释，帮助读者更好地理解这些名词的含义和应用。
一、电火花加工电火花加工是一种利用脉冲电压在工件表面产生火花放电来实现微小加工的技术。
这种方法主要用于金属材料的切割、开槽、打孔和雕刻等加工过程。
通过控制脉冲的能量和持续时间，可以在工件表面形成微小的火花，使其溶化、汽化或气化。
电火花加工具有非接触、高精度、无切削力的优点，适用于硬度较高的金属材料的加工。
二、激光切割激光切割是利用高能激光束对工件进行切割的技术。
激光束经过光学组件的聚焦后，可以使工件表面产生高温，从而使材料蒸发或熔化，并通过高速气流将蒸汽或熔融材料从切割口中吹出。
激光切割具有高速、高精度、无机械接触等优点，广泛应用于金属、非金属材料的切割加工。
三、电解加工电解加工是利用电解液中的电解作用，通过阳极和阴极之间的电解质，对工件表面进行加工的技术。
当电流通过阴极和阳极之间的工件时，工件表面的金属离子被氧化或还原，形成气泡，并通过电解质传递离子，完成材料的加工、去除或修整等操作。
电解加工具有高精度、可靠性高、操作灵活等特点，适用于金属材料的精密加工。
四、电解抛光电解抛光是利用电解液对工件表面进行表面处理和研磨的技术。
在电解加工的基础上，通过调节电解液的组分和操作条件，使工件表面的金属离子在电流作用下发生氧化、析出或降解反应，从而实现对工件表面的平整化和光洁度的改善。
电解抛光广泛应用于不锈钢等材料的表面处理，可提高材料的光洁度和抗腐蚀性能。
五、真空蒸镀真空蒸镀是利用高真空环境下的热蒸发或电子束蒸发技术，使金属材料蒸发并沉积在工件表面的一种技术。
在真空腔体中，通过加热金属源或电子束轰击金属源，使金属原子蒸发，并在工件表面沉积，形成一层均匀、致密的金属膜。
真空蒸镀广泛应用于镜面、陶瓷、塑料等材料的表面覆盖和装饰，提供了高光洁度、高硬度和防腐蚀等性能。
特种加工技术
• 2. 超声波加工的特点和应用 • (1) 超声波加工主要适于加工各种硬脆材料，特别是不导
• 图是利用固体激光器加工的原理示意图。当激 光工作物质(如红宝石、钕玻璃和掺钕钇铝石 榴石等)受到光泵(即激励脉冲氙灯)的激发后， 吸收特定波长的光，在一定条件下可形成工作 物质中的亚稳态粒子数大于低能级粒子数的状 态，这种现象称为粒子数反转。此时，一旦有 少数激发粒子自发辐射发出光子，即可感应所 有其它激发粒子产生受激辐射跃迁，造成光放 大。并通过谐振腔的反馈作用产生振荡，由谐 振腔一端输出激光。通过透镜将激光束聚焦到 待加工表面上，即可对工件进行加工。
好、无残余应力和毛刺； • (5) 加工中阴极损耗小，一般可加工上千个零件； • (6) 因影响电解加工的因素很多，故难于实现高
精度的稳定加工。尺寸精度低于电火花加工，且 不易控制，一般型孔加工为：0.03~0.05mm，型 腔加工为0.05~0.2mm； • (7) 电解液对机床有腐蚀作用，设备费用高，电 解产物的处理和回收较困难，污染较严重。
砂带磨削
• 利用高速运转的环形砂带加工工件表面的 磨削。一般在砂带磨床上进行。 砂带围绕 在具有一定弹性的压轮和张紧轮上，由压 轮驱动回转作连续切削运动，工件放在传 送带或工作台上作进给运动。当工件接触 砂带或通过压轮下的磨削区时，即被砂带 磨去表面的一层材料
• 砂带磨削具有许多其它磨削加工方式所不 具备的优势：①磨削效率高达96%，是所 有磨削加工方式中最高的；②磨削比高(比 砂轮磨削高10倍以上)；③可实现磨削、研 磨、抛光等多重加工效果，加工精度高，
特种加工技术
•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。
3、对零件的结构设计带来重大变革。
喷气发钢片冲模，结构复杂不易制造，往往采用拼程如图1-2所示。
加工必要条件（之一）必须使工具与工件被加工表面之间经常保持一定的放电间隙，这一间隙视加工条件而定，一般为几微米至几百微米之间。
若间隙过大，极间电压不能击穿极间介质，不能产生火花放电；若间隙过小，很容易液体介质的作用)有利于产生脉冲性的火花放电；型腔多为盲孔，内形复杂，各处深浅不同，加工较为困难。
为了便于排除加工产物和冷而且避免了小直径钻电解产物则不断被高速流动的电解液带走，最终工具电极的形状就“复制”在工件上。
电解中常用的电解液有NaCl、NaNO3和NaClO 三种溶液。
下面仅介绍用10%~20%的氯化钠水溶液作电解液加工低碳钢时的主要化学反应：水溶液H2O H++OH-阳极反应Fe–2e Fe+²3.电解去毛刺机械加工中常采用钳工方法去毛刺，这不但工作量大，而且有的毛刺因过硬或空间狭小难以去除。
而采用电解去毛刺，则可以提高工效，节约费用。
图1-24所示，为采用电解一.超声波加工的原理及特点超声波加工原理超声波加工是利用工具端面的超声频振动，和局部真空形成许多微空腔。
超声波加工适用于加工各种硬脆材料，尤其是利用电火花加工、电解加工难以加工的不刻和研抛等，如图1-26所示。
一定值时，产生的微冲击就可以使被清洗物表面的污渍遭到破坏而脱落下来。
加上超声作用无处不入，即使是小孔和窄缝可焊接性。
由于它利用高能光束进行加工，加工速度快，变形小，可以加工各种金属和非金属材料，在生产实践中不断显示出它的优越性，因而当激光的工作物质釔铝石榴石受到光泵（激励脉冲氙灯）的激发后，吸收具有特定波长的光，间的能量差来决定，即：时处于高能级E N 的粒子才会在这个外来光子的刺激下向低能级E 同时辐射出一个频率、传播方向、振动方向均与外来光子完全相同的光子深为0.6~1.2mm的宝石轴承孔，若工件自动传送，每分钟可加工数十件。
《特种加工》课件
05
特种加工技术的发
展趋势与展望
特种加工技术发展趋势
高能束流加工
随着激光、电子束、离子束等高能束流技术的不断发展，其在特种加工领域的应用越来越广泛。高能束流加工具有高 精度、高效率、非接触等优点，可应用于难加工材料的加工和微纳制造等领域。
超声加工与振动加工
超声加工和振动加工技术以其独特的加工原理和特点，在微细加工、表面处理等领域具有广泛的应用前景。通过优化 超声频率、振动幅度等参数，可进一步提高加工精度和效率。
特种加工工艺参数
04
与控制
电火花加工工艺参数与控制
要点一
总结词
要点二
详细描述
电火花加工是利用电火花放电产生的热量对金属进行加工 的一种工艺方法。
电火花加工工艺参数包括电极材料、工作液种类、电规准 选择、电极损耗、加工精度和表面粗糙度等。控制这些参 数可以提高加工效率、减小电极损耗、保证加工精度和表 面质量。
激光加工
总结词
利用激光的高能量密度对材料进行切割、打孔、焊接等加工
详细描述
激光加工是一种利用激光的高能量密度对材料进行切割、打孔、焊接等加工的方 法。由于激光的能量集中，可以在短时间内对材料进行高精度的加工，且加工速 度快、效率高。激光加工在微电子、光学、精密制造等领域应用广泛。
离子束加工
总结词
电化学加工与等离子体加工
电化学加工和等离子体加工技术以其环保、高效的特点，在模具制造、表面处理等领域得到广泛应用。 随着技术的不断进步，电化学加工和等离子体加工的加工精度和适用范围将得到进一步提升。
特种加工技术面临的挑战与机遇
技术更新换代
随着新材料、新工艺的不断涌现 ，特种加工技术面临着不断更新 换代的挑战。为了适应市场需求 和技术发展，需要不断进行技术 创新和研发。
特种加工技术总结
特种加工技术总结引言特种加工技术是指利用特殊的加工方法和工艺，对特定材料进行处理、加工和改性的技术手段。
随着科技的发展和工业的进步，特种加工技术得到了广泛的应用和发展。
本文将对几种常见的特种加工技术进行总结和介绍。
1. 表面处理技术表面处理技术是一种通过改变材料表面的特性和性能，来满足特定要求的加工方法。
常见的表面处理技术包括：1.1. 电镀技术电镀是利用电解反应将一层金属沉积在材料表面的一种加工方法。
通过电镀可以提高材料的耐腐蚀性、硬度和光泽度。
常见的电镀技术有镀铬、镀镍、镀金等。
1.2. 涂层技术涂层技术是将一层涂料或薄膜覆盖在材料表面的一种加工方法。
通过涂层可以增加材料的耐磨性、耐腐蚀性和防护性能。
常见的涂层技术有喷涂、浸涂、喷淋等。
1.3. 氮化处理氮化处理是将材料暴露在氮气或含氮气体环境中，利用化学反应使材料表面形成一层氮化物的加工方法。
氮化处理可以提高材料的硬度、耐磨性和耐蚀性。
常见的氮化处理方法有氮气渗透、离子氮化等。
2. 热处理技术热处理技术是通过控制材料的加热和冷却过程，改变材料的组织结构和性能的加工方法。
常见的热处理技术包括：2.1. 淬火淬火是将材料加热到适当的温度，然后迅速冷却，使材料形成马氏体或贝氏体的加工方法。
通过淬火可以提高材料的硬度和强度，但也会使材料变脆。
常见的淬火方法有油淬、水淬等。
2.2. 回火回火是将经过淬火处理的材料加热到适当的温度，然后缓慢冷却的加工方法。
通过回火可以减轻材料的脆性和内应力，提高材料的韧性和强度。
常见的回火方法有低温回火、中温回火等。
2.3. 焊后热处理焊后热处理是将焊接接头进行热处理的加工方法，旨在消除焊接产生的应力和改善接头性能。
常见的焊后热处理方法有焊接后回火、焊后退火等。
3. 精密加工技术精密加工技术是一种通过高精度的设备和控制手段，对材料进行精细和精确的加工的技术。
常见的精密加工技术包括：3.1. 放电加工放电加工是利用电脉冲进行烧蚀和加工的一种高精度加工方法。
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。
1.1 什么是特种加工技术
电火花线切割
激光切割
等离子弧喷涂
3
2、特种加工技术的产生
讨论：传统机械切削加工的原理及局限性
局限性1：切削加工“以硬欺软 ”---- 刀具硬度高于工件 面临困难：如何加工硬质合金、金刚石等超硬材料？
4
局限性2：刀具运动空间---- 多数为旋转相对运动 面临困难：如何加工异形孔、窄缝？？
局限性3：切屑力和切屑热----影响表面精度和微观结构 面临困难：如何加工超精超光整表面？
5
历史故事
1943年，前苏联莫斯科大学的拉扎林柯夫妇在研究开关触点（钨合 金）遭受火花放电腐蚀损坏时发现电火花的瞬时高温可以使得局部金 属熔化、气化而被蚀除，同时将开关触点浸没在油内可以使得放电蚀 除均匀并且可以预测大小，获得“以柔克刚”的效果，从而发明了世 界第一台电火花加工机床。
扎连科夫妇试验用的钨开关自动点火系统
LOGO
特种加工
Non-Traditional Machining
南华大学机械工程学院1LOGO§ 1.1 什么是特种加工技术
2
1、特种加工的概念
特种加工国外亦称“非传统加工” 或“非常规机械加工” ，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，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，从而实现材料的去除、变形、改变性能或被镀覆等 工艺。
▪ 适合微细加工，电子束、离子束加工等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；
▪ 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 形式，加工能量易于控制和转换，加工范围广，适应性强。
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。
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。
特种加工技术
细微孔：直径小于0.2mm的孔。 国外目前可加工出深径比为5，直径为 0.015mm的细微孔。在我国一般可加工出深径 比为10，直径为0.05mm的细微孔。 但加工细微孔的效率较低，因为工具电极制 造困难，排屑也困难，单个脉冲的放电能量 须有特殊的脉冲电源控制，对伺服进给系统 要求更严。
电火花放电过程中如此 高的温度钼丝为何没有 熔断 ？
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二、线切割加工的应用
（1）适用于各种形状的冲模。 （2）可以加工微细异形孔、窄缝和复杂形状的工件。 （3）加工样板和成型刀具。 （4）加工粉末冶金模、镶拼型腔模、拉丝模、波纹板 成型模。 （5）加工硬质材料、切割薄片，切割贵重金属材料。 （6）加工凸轮、特殊的齿轮。 （7）适用于小批量、多品种零件的加工。
工具电极材料
铜：制成各种精密复杂电极，可用于中小型腔加工 钨、钼：熔点和沸点较高、损耗少，但其机械加工 性能不好，价格较贵，一般仅用于线切割。 石墨：用于型腔加工 铜碳、铜钨和银钨合金等合金材料：导热性好，熔 点高，电极损耗少，价格较贵、制造成型困难，通 常只用于精密电火花加工。
2．影响加工精度的主要因仿形控制、光电跟踪控制、数字程序控制 以及微机控制等，前两种方法现已很少采用。 3）按脉冲电源形式分 有RC电源、晶体管电源、分组脉冲电源以及 自 适应控制电源等，RC电源现已基本不用。 4）按加工特点分 有大、中、小型，以及普通直壁切割型与锥度切割 型等。
数控线切割技术的发展趋势
（１）放电间隙的大小和一致性 （２）工具电极的损耗及“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。 二次放电主要是在加工深度方向的侧面产生 斜度和使加工棱角边变钝。
特种加工技术
第一章 概论
(3) 广泛采用自动化技术。充分利用计算机技术对 特种加工设备的控制系统、电源系统进行优化，建立 综合参数自适应控制装置、数据库等，进而建立特种 加工的CAD/CAM和FMS系统，这是当前特种加工技 术的主要发展趋势。用简单工具电极加工复杂的三维 曲面是电解加工和电火花加工的发展方向。
由于各种特种加工所用的能量不同，其具体加工 原理也有很大不同。
特种加工是利用能量及能量间的转化对工 件进行加工的方法。
第一章 概论
1.2 特种加工的特点及发展
与传统的机械加工相比，特种加工的特点是：
(1) 不是主要依靠机械能，而是利用其他能量(如电、化学、光、 声、热等)去除金属材料，所以加工过程中工具和工件之间不存在显 著的机械切削力，故加工的难易与工件硬度等机械性能无关。
2 特种加工解决的问题
1) 难切削材料(如宝石、金刚石、钛合金等)的加工; 2) 特殊复杂表面的加工; 3) 超精、光整及具有特殊要求的表面加工(航空航天、国防工业中表 面质量和精度要求高的陀螺仪、伺服阀及低刚度细长轴)。
第一章 概论
3 加工原理
将电、热、光、声、化学等能量或其组合施加到 工件被加工的部位上，从而实现材料去除。
– 电化学能与机械能作用方式 ■电解磨削ECG、电解珩磨ECH
– 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
第一章 概论
表1-1 常用特种加工方法的分类
特种加工方法
能量来源及形式
特种加工技术
1)可以使用较软的工具电极,对任何导电难加工的材料进行加工 2)电火花加工是一种非接触式加工 3)脉冲参数可以任意调节 4)适于加工热敏感性很强的材料 5)电火花加工机床结构简单，目前已几乎全部数控化
金属切削方法
❖ 1.1 电火花加工
3. 电火花加工的应用
1)电火花成形加工 2)电火花线切割加工 随着生产技术的发展,电火花加工领域在不断扩大
电火花加工电流介质击穿后进行电蚀加工,其两极放 电间隙较小
金属切削方法
❖ 1.2 电解加工
2. 电解加工Βιβλιοθήκη 工艺特点与应用电解加工不受材料硬度、强度和韧性的限制 能以简单的进给运动,一次完成形状复杂的型面或型腔的加工 作为阴极的工具理论上没有损耗 电解加工时无机械切削力和切削热的影响 电解加工的主要缺点是设备投资较大,耗电量大,电解液有腐蚀性, 需对设备采取防护措施,对电解产物也需要妥善处理,以防止污染环境
金属切削方法
❖ 1.2 电解加工
1. 电解加工原理
电解加工是利用金属在电解液中发生电化学阳极溶解,将工件 加工成形的一种工艺方法
图8.86 电解加工示意图
金属切削方法
❖ 1.2 电解加工
1. 电解加工原理
电解加工与电火花成形加工有些类似,但有本质区别
电解加工是靠电解液导电后进行电化学腐蚀,其两极 间隙较大
机械制造基础
金属切削方法
❖ 特种加工技术
1.1 电火花加工 1.2 电解加工 1.3 激光加工
金属切削方法
❖ 1.1 电火花加工
1. 电火花加工原理
电火花加工是利用工具电极和工件电极间瞬时火花放电所产 生的高温熔蚀工件的表面材料来实现加工的
图8.85 电火花成形加工原理图
特种加工技术
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。
中文名特种加工外文名Special Machining 普及时间二十世纪四十年代目录一概述二发展三特点四运用领域五独到之处六加工工艺七加工技术1、电火花2、激光3、电子束4、离子束5、电加工6、超声波7、数控八发展方向一、概述：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：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。
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。
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。
特种加工的发展方向主要是：提高加工精度和表面质量，提高生产率和自动化程度，发展几种方法联合使用的复合加工，发展纳米级的超精密加工等。
二、发展：特种加工是20世纪40年代发展起来的，由于材料科学、高新技术的发展和激烈的市场竞争、发展尖端国防及科学研究的急需，不仅新产品更新换代日益加快，而且产品要求具有很高的强度重量比和性能价格比，并正朝着高速度、高精度、高可靠性、耐腐蚀、高温高压、大功率、尺寸大小两极分化的方向发展。
为此，各种新材料、新结构、形状复杂的精密机械零件大量涌现，对机械制造业提出了一系列迫切需要解决的新问题。
特种加工技术
特种加工技术特种加工技术是一种高端、高精度的制造工艺，具有复杂形状、高质量和高可靠性的特点。
特种加工技术主要包括高速切削加工、电火花加工、激光加工等。
这些技术的应用方向涉及到航空航天、汽车制造、电子通信、生物医药等多个领域。
一、高速切削加工高速切削加工是一种以高速运转的工具在工件表面上进行加工的技术。
它主要应用于金属材料的加工中，如铝合金、钛合金、高温合金和不锈钢等。
高速切削加工的优点主要在于加工速度快、表面质量高、加工工件尺寸精度高等方面，这些特点使得高速切削加工成为了许多行业的首选技术手段。
高速切削加工技术在飞机零件、模具制造、汽车零部件制造、机械制造、船舶制造等领域都有广泛的应用。
它的发展还促进了数控技术的飞速发展，同时也推动了人类自动化制造的步伐。
二、电火花加工电火花加工是利用高频脉冲放电切割或加工导电材料的一种机电加工技术。
主要应用在模具制造、飞机航天、汽车制造、模具、精密机械制造、玉石雕刻等行业中。
电火花加工的特点在于它可以加工出复杂的形状，而且可以加工出超硬材料和热处理后的金属材料，制作出高精度模具，如精密芯模、模具、工艺刀具、开槽钻、刻线刀等；在航空航天业中，也可以用来加工散热器、燃烧室、涡轮叶片等复杂形状的零部件。
三、激光加工激光加工是利用激光束在工件表面切割、焊接、雕刻、打孔等加工过程中，具有非接触加工、非热接触、精度高、效率高、易自动化控制等优点。
激光加工的应用领域也非常广泛，如电子电器制造、机械制造、汽车制造、航空航天、医疗器械等。
激光加工可以对材料进行各种加工作业，从而满足生产的不同需求。
例如，激光切割技术可用于生产压缩机、汽车零件和航空零件。
激光焊接技术可用于电子零件、汽车制动系统和飞机的燃油泵等。
激光打孔技术可用于贵重石材、塑料制品和编织物等材料的加工中。
此外，激光打印技术也是目前3D打印技术中的一种先进的加工手段。
总之，特种加工技术的应用已经深入到我们生活的方方面面中，并且将持续发展，并为我们带来更多的便利和舒适。
现代特种加工技术
现代特种加工技术特种加工是用特别规的切削加工手段，利用电、磁、声、光、热等物理及化学能量直接施加于被加32212件部位，达到材料去除、变形以及转变性能等目的的加工技术。
一、激光加工激光加工是加世纪60年月进展起来的新技术，它是利用光能经过透镜聚焦后达到很高的能量密度，依靠光热效应来加工各种材料。
近年来，激光加工被越来越多地用于打孔、切割、焊接、表面处理等加工工艺技术。
1．激光加工原理激光是一种经受激辐射产生的加强光。
其光强度高，方向性、相干性和单色性好，通过光学系统可将激光束聚焦成直径为几十微米到几微米的微小光斑，从而获得极高的能量密度。
当激光照耀到工件表面时，光能被工件快速汲取并转化为热能，致使光斑区域的金属蒸气快速膨胀，压力突然增大，熔融物以爆炸式高速喷射出来，在工件内部形成方向性很强的冲击波。
激光加工就是工件在光热效应下产生的高温熔融和冲击波的综合作用过程。
2.激光加工的特点1）激光加工功率密度高；2）激光光斑小；3）激光加工属于非接触加工，没有明显的机械力，没有工具损耗，可加工已变形的薄板和橡胶等弹性零件；4）加工速度快，热影响区小；5）加工影响因素许多。
3.激光加工的应用（1）激光打孔（2）激光切割（3）激光焊接（4）激光表面处理二、超声波加工1．超声波加工基本原理人耳能感受的声波频率是在16-16000Hz范围内，频率超过160001-Iz 的声波称之为超声波。
超声波加工是利用工具端面作超声频振动，通过磨料悬浮液加工脆性材料的一种成形加工方法。
加工时在工具1与工件2之间加入液体(工作液)与磨料混合的悬浮液3，并使工具以很小的力9轻轻压在工件上。
超声换能器6产生16000Hz以上的超声频纵向振动，并借助于变幅杆4、5把振幅放大到0.05-0.1mm左右，驱动工具端面作超声振动，迫使悬浮液中的磨料以很大的速度和加速度不断地撞击、抛磨被加工表面，把被加工表面的材料粉碎成很细的微粒，从工件上被打落下来。
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第7章特种加工技术7.1 数控电火花线切割加工电火花线切割加工是电火花加工的一个分支，是一种直接利用电能和热能进行加工的工艺方法，它用一根移动着的导线（电极丝）作为工具电极对工件进行切割，故称线切割加工。
线切割加工中，工件和电极丝的相对运动是由数字控制实现的，故又称为数控电火花线切割加工，简称线切割加工。
7.1.1数控电火花线切割加工机床的分类与组成1、数控电火花线切割加工机床的分类（1）按走丝速度分：可分为慢速走丝方式和高速走丝方式线切割机床。
（2）按加工特点分：可分为大、中、小型以及普通直壁切割型与锥度切割型线切割机床。
（3）按脉冲电源形式分：可分为RC电源、晶体管电源、分组脉冲电源及自适应控制电源线切割机床。
数控电火花线切割加工机床的型号示例基斗参数代号，表示天向工作台行程为250mm ；型别代号（7为快速走各，6为慢速走丝人组别代兮（电犬花加工机床〉机床特性代号，数控）机床类别（电加工机床〉2、数控电火花线切割加工机床的基本组成数控电火花线切割加工机床可分为机床主机和控制台两大部分。
1）控制台控制台中装有控制系统和自动编程系统，能在控制台中进行自动编程和对机床坐标工作台的运动进行数字控制。
2）机床主机机床主机主要包括坐标工作台、运丝机构、丝架、冷却系统和床身五个部分。
图8-1为快走丝线切割机床主机示意图。
（1）坐标工作台它用来装夹被加工的工件，其运动分别由两个步进电机控制。
（2）运丝机构它用来控制电极丝与工件之间产生相对运动。
（3）丝架它与运丝机构一起构成电极丝的运动系统。
它的功能主要是对电极丝起支撑作用，并使电极丝工作部分与工作台平面保持一定的几何角度，以满足各种工件（如带锥工件）加工的需要。
（4）冷却系统它用来提供有一定绝缘性能的工作介质——工作液，同时可对工件和电极丝进行冷却。
7.1.2数控电火花线切割的加工工艺与工装1、数控电火花线切割的加工工艺线切割的加工工艺主要是电加工参数和机械参数的合理选择。
电加工参数包括脉冲宽度和频率、放电间隙、峰值电流等。
机械参数包括进给速度和走丝速度等。
应综合考虑各参数对加工的影响，合理地选择工艺参数，在保证工件加工质量的前提下，提高生产率，降低生产成本。
1）电加工参数的选择正确选择脉冲电源加工参数，可以提高加工工艺指标和加工的稳定性。
粗加工时，应选用较大的加工电流和大的脉冲能量，可获得较高的材料去除率（即加工生产率）。
而精加工时，应选用较小的加工电流和小的单个脉冲能量，可获得加工工件较低的表面粗糙度。
加工电流就是指通过加工区的电流平均值，单个脉冲能量大小，主要由脉冲宽度、峰值电流、加工幅值电压决定。
脉冲宽度是指脉冲放电时脉冲电流持续的时间，峰值电流指放电加工时脉冲电流峰值，加工幅值电压指放电加工时脉冲电压的峰值。
下列电规准实例可供使用时参考：（1）精加工：脉冲宽度选择最小档，电压幅值选择低档，幅值电压为75V 左右，接通一到二个功率管，调节变频电位器，加工电流控制在0.8~1.2A,加工表面粗糙度Ra w 2.5um。
（2）最大材料去除率加工：脉冲宽度选择四~五档，电压幅值选取“高”值，幅值电压为100V左右，功率管全部接通，调节变频电位器，加工电流控制在4~4.5A，可获得2100mm /min 左右的去除率（加工生产率）。
（材料厚度在40~60mm 左右）。
（3）大厚度工件加工（＞300mm）:幅值电压打至“高”档，脉冲宽度选五~六档，功率2 管开4~5个，加工电流控制在2.5~3A,材料去除率〉30 mm伽泊。
（4）较大厚度工件加工（60~100mm）:幅值电压打至高档，脉冲宽度选取五档，功率管2开4个左右，加工电流调至2.5~3A，材料去除率50~60 mm /min。
（5）薄工件加工:幅值电压选低档，脉冲宽度选第一或第二档，功率管开2~3个，加工电流调至1A 左右。
注意，改变加工的电规准，必须关断脉冲电源输出，（调整间隔电位器RP1 除外），在加工过程中一般不应改变加工电规准，否则会造成加工表面粗糙度不一样。
2、机械参数的选择对于普通的快走丝线切割机床，其走丝速度一般都是固定不变的。
进给速度的调整主要是电极丝与工件之间的间隙调整。
切割加工时进给速度和电蚀速度要协调好，不要欠跟踪或跟踪过紧。
进给速度的调整主要靠调节变频进给量，在某一具体加工条件下，只存在一个相应的最佳进给量，此时钼丝的进给速度恰好等于工件实际可能的最大蚀除速度。
欠跟踪时使加工经常处于开路状态，无形中降低了生产率，且电流不稳定，容易造成断丝，过紧跟踪时容易造成短路，也会降价材料去除率。
一般调节变频进给，使加工电流为短路电流的0.85倍左右（电流表指针略有晃动即可）。
就可保证为最佳工作状态，即此时变频进给速度最合理、加工最稳定、切割速度最高。
表8-1给出了根据进给状态调整变频的方法。
实频状态进给状态加工面状况切割速度电极丝变频调整过跟踪慢而稳焦褐色低略焦，老化快应减慢进给速度欠跟踪忽慢忽快不均匀不光洁易出深痕较快易烧丝，丝上有白斑伤痕应加快进给速度欠佳跟踪慢而稳略焦褐，有条纹低焦色应稍增加进给速度最佳跟踪很稳发白，光洁快发白，老化慢不需再调整表8-1 根据进给状态调整变频的方法2、电火花线切割加工工艺装备的应用工件装夹的形式对加工精度有直接影响。
一般是在通用夹具上采用压板螺钉固定工件。
为了适应各种形状工件加工的需要，还可使用磁性夹具或专用夹具。
1)常用夹具的名称、用途及使用方法 (1 )压板夹具它主要用于固定平板状的工件，对于稍大的工件要成对使用。
夹具上如有定位基准面，则加工前应预先用划针或百分表将夹具定位基准面与工作台对应的导轨校正平行，这样在加工批量工件时较方便，因为切割型腔的划线一般是以模板的某一面为基准。
夹具成对使用时两件基准面的高度一定要相等，否则切割出的型腔与工件端面不垂直，造成废品。
在夹具上加工出 V形的基准，则可用以夹持轴类工件。
(2)磁性夹具采用磁性工作台或磁性表座夹持工件，主要适应于夹持钢质工件，因它靠磁力吸住工件，故不需要压板和螺钉，操作快速方便，定位后不会因压紧而变动，如图8-2 所示。
2)工件装夹的一般要求(1)工件的基准面应清洁无毛刺。
经热处理的工件，在穿丝孔内及扩孔的台阶处，要清除热处理残物及氧化皮。
(2)夹具应具有必要的精度，将其稳固地固定在工作台上，拧紧螺丝时用力要均匀。
(3)工件装夹的位置应有利于工件找正，并与机床的行程相适应，工作台移动时工件不得与丝架相碰。
(4)对工件的夹紧力要均匀，不得使工件变形或翘起。
(5)大批零件加工时，最好采用专用夹具，以提高生产效率。
(6)细小、精密、薄壁的工件应固定在不易变形的辅助夹具上。
图8-3百分表找正图8-4划线找正磁靴铜焊层3、支撑装夹方式主要有悬臂支撑方式、两端支撑方式、桥式支撑方式、板式支撑方式和复式支撑方式等。
4、工件的调整工件装夹时，还必须配合找正进行调整，使工件的定位基准面与机床的工作台面或工作台进给方向保持平行，以保证所切割的表面与基准面之间的相对位置精度。
常用的找正方法有：（1）百分表找正法如图8-3所示，用磁力表架将百分表固定在丝架上，往复移动工作台，按百分表上指示值调整工件位置，直至百分表指针偏摆范围达到所要求的精度。
（2）划线找正法图8-4所示，利用固定在丝架上的划针对正工件上划出的基准线，往复移动工作台，目测划针与基准线间的偏离情况，调整工件位置，此法适应于精度要求不高的工件加工。
图8-6 火花法调整电极丝位置1――工件2――电极丝3 ――火花5、电极丝位置的调整线切割加工前，应将电极丝调整到切割的起始坐标位置上，其调整方法有：（1）目测法如图8-5，利用穿丝孔处划出的十字基准线，分别沿划线方向观察电极丝与基准线的相对位置，根据两者的偏离情况移动工作台，当电极丝中心分别与纵、横方向基准线重合时，工作台纵、横方向刻度盘上的读数就确定了电极丝的中心位置。
（2）火花法如图6-6，开启高频及运丝筒（注意：电压幅值、脉冲宽度和峰值电流均要打到最小，且不要开冷却液），移动工作台使工件的基准面靠近电极丝，在出现火花的瞬时, 记下工作台的相对坐标值，再根据放电间隙计算电极丝中心坐标。
此法虽简单易行，但定位精度较差。
（3）自动找正一般的线切割机床，都具有自动找边、自动找中心的功能，找正精度较高。
操作方法因机床而异。
7.1.3数控电火花线切割机床的操作III 1图8-7 DK7725E型线切割机床操作面板本节以苏州长风 DK7725E 型线切割机床为例，介绍线切割机床的操作。
图6-7为DK7725E 型线切割机床的操作面板。
(一) 开机与关机程序1•开机程序(1) 合上机床主机上电源总开关； (2)松开机床电气面板上急停按钮 SB1;(3) 合上控制柜上电源开关，进入线切割机床控制系统；(4) 按要求装上电极丝； (5) 逆时针旋转SA1 ; (6) 按SB2，启动运丝电机； (7) 按SB4，启动冷却泵；(8) 顺时针旋转SA3，接通脉冲电源。
2.关机程序(1) 逆时针旋转SA3，切断脉冲电源；(2) 按下急停按钮 SB1 ;运丝电机和冷却泵将同时停止工作； (3) 关闭控制柜电源； (4) 关闭机床主机电源。
(二)脉冲电源1.D K7725E 型线切割机床脉冲电源简介(1)机床电气柜脉冲电源操作面板简介，如图6-8所示。
PV1图8-8 DK7725E 型线切割机床脉冲电源操作面板SA1――脉冲宽度选择SA2~SA7 ――功率管选择 SA8 ――电压幅值选择 RP1――脉冲间隔调节 PV1电压幅值指示急停按钮 按下此键，机床运丝、水泵电机全停，脉冲电源输出切断。
(2)电源参数简介 ① 脉冲宽度脉冲宽度ti 选择开关SA1共分六档，从左边开始往右边分别为： 第一档：5us 第二档：15us 第三档：30us 第四档：50us 第五档：80us第六档：120us② 功率管功率管个数选择开关 SA2-SA7可控制参加工作的功率管个数，如六个开关均接通，六个功率管同时工作，这时峰值电流最大。
如五个开关全部关闭，只有一个功率管工作，此时峰J- IEOToSA2-SA7(RP1 \_SA1急停值电流最小。
每个开关控制一个功率管。
③ 幅值电压幅值电压选择开关 SA8用于选择空载脉冲电压幅值，开关按至“ L ”位置，电压为75V 左右，按至“ H ”位置，则电压为100V 左右。
④ 脉冲间隙改变脉冲间隔tO 调节电位器RP1阻值，可改变输出矩形脉冲波形的脉冲间隔 tO ，即能改变加工电流的平均值，电位器旋置最左，脉冲间隔最小，加工电流的平均值最大。
⑤ 电压表电压表PV1，由0~150V 直流表指示空载脉冲电压幅值。
（三）线切割机床控制系统当前段显示号 图8-9CNC-10A控制系统主界面 DK7725E型线切割机床配有 CNC-10A 自动编程和控制系统。