特种加工特点、原理、主要分类和应用

电火花加工
普通电火花加工
电电 火火 花花 穿成 孔形
电火花磨削 线电极电火花加工 电火花展成加工
电电电
火
火
花电
Baidu Nhomakorabea
火
花 内火 花
平 外花 成
面圆形
磨磨磨
电 电电
火 火极
花电
花
小火
线
孔花
切 加加
割 工工
电电 其
火火 他
花花 展
共表 成
扼面 加
展强 工
成化
2-2.电火花加工的机理
加工过程
1）电离:电场强度大,液体介质—电子、离子 2）放电： 电子——阴离子—— 阳介质绝缘形成电通道 3）热膨胀：电子、离子碰撞， 阴、阳极碰撞10000~12000 工件表面
1-2.特种加工对机械制造业的影响
特种加工的广泛应用，引起机械制造领域的许多变革。 1.材料的可加工性 工件材料的可加工性不在与其硬度、强度韧性、脆性等直
接有关。 2.改变零件加工的典型工艺路线 为免除加工后在淬火引起的变形，通常先淬火、后加工。 3.缩短新产品试制周期。 4.对零件的结构设计产生影响。 5.对传统的结构工艺性好与坏的衡量标准产生影响。
脉冲电流波形
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电火花加工
电火花加工的特点 1）便于加工用机械加工难以加工或无法加工的材料； 2）电极和工件在加工过程中不接触，便于加工小孔、深孔、
窄缝零件； 3）电极材料不必比工件材料硬； 4）直接利用电能、热能进行加工，便于实现加工过程的自动
控制； 5) 广泛应用于凹模型孔、型腔加工。
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●电火花加工方法的分类
te
wm u(t)i(t)dt
0
由于火花放电间隙电阻的非线性特性，击穿后间 隙的火花维持电压是一个与电极对材料及工作液种类有 关的数值。
正、负极的电蚀量正比于平均放电电流的大小和电 流脉宽。
提高电蚀量和生产率的主要途径在于：
提高脉冲频率f； 提高单个脉冲能量Wm； 增加脉冲电流的幅值ie； 减少脉冲间隔t0； 设法提高系数Ka、Kc等。
u
ui
t
o ti
to
tp
图中
图2-1 脉冲电源空载电压波形
ti为脉冲宽度， to为脉冲间隔， tp为脉冲周期， ui为脉冲峰值电压或空载电压
㈢.金属材料热学物理常数对电蚀量的影响 热学物理常数：熔点、沸点、热导率、比热容、熔
化热、汽化热等。
当脉冲放电电能量相同时，金属的熔点、沸点、 比热容、熔化热、汽化热越高，则电蚀量越小， 其加工的难度越大。
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适用范围：
⑴.某些产品，如：阀门、航空陀螺、光学透镜，其尺寸精 度0.1μm，粗糙度Ra0.01μm。
⑵.某些材料具有高硬度、高强度、高脆性、高韧性、高熔 点，如：钛合金、高温合金、硬质合金、陶瓷、金刚石和 玻璃等。
⑶.某些结构特殊、形状复杂、尺寸微小的零件加工，如： 模具形腔、发动机叶片、花键喷管等。
熔化、汽化介质汽化、分离碳黑 4）抛处金属：爆炸力使工件表面抛出金属，形成凹坑。 5）消电离： 带电粒子转变成中性粒子，介质恢复成绝缘状态，为下
一次准备。
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火花放电产生高温的特性： ①.局部：结果使金属材料局部熔化、汽化。 ②.瞬时：热量集中，来不及扩散，能量密度大， 最后蚀除掉金属形成放电坑。 虽然在正负电极之间加上电源可以实现火花放电 这一物理现象进行实际加工，还要满足一定的条 件才行。
2-3.电火花加工中的一些基本规律
●影响材料放电腐蚀量的主要因素 ㈠.极性效应的影响，由于正负极不同而彼此电蚀量不一样 的现象，称极性效应。 ㈡.电参数对电蚀量的影响
qa kawm ft qc kcwm ft
va
qa t
k a wm f
vc
qc t
k c wm f
单个脉冲所释放的能量,取决于极间放电电压、放 电电流和放电持续时间，因此单个脉冲放电能量为 ：
1-3.特种加工待解决的主要问题
特种加工技术是一个国家制造业水平发展的重要 标志，但也存在有待解决的一些问题。 1. 加工机理、参数选择和加工稳定性。 2. 加工产生的废液、废气的无害化处理。 3. 加工精度及生产率（快速成形、等离子弧加工 等）有待提高。 4. 经济性
第二章：电火花加工 2-1.电火花加工原理和设备
特 种 加 工特点、原理、 主要分类和应用
主要解决三个问题 1、特种加工是怎样产生的,究竟“特”在哪？主要
特点。 2、理解一般特种加工原理、主要分类和应用范围。 3、特种加工的应用，对现代机械制造技术带来的影
响和变化。
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第一章: 绪 论 1-1:特种加工的产生及发展
特种加工技术是直接利用电能、光能、声能、光能、化 学能、电化学能以及特殊机械能等多种能量或其复合应 用以实现材料切除的加工方法。可以加工高强度、高硬 度、高韧性、高脆性、耐高温等材料。
⑷.细长轴和薄壁工件。 上述四种情况的加工，通常采用特种加工方法
特种加工分类
按用途分：尺寸加工、表面加工 *每类又可按照能量形式和工作原理分为多种不同的工艺方
法。
新的特种加工方法：
①.复合特种加工：超声电火花、电解磨削 ②.改变工件表面粗糙度或表面性能的加工：离子束抛光、
电子束表面强化 ③.微纳米加工：分子、原子单位的加工 ④.不属于尺寸加工的成形加工方式：电磁成形、放电烧结
原理：在一定的介质中，利用两个电极之间产生火花放电 时的电蚀效应来蚀除部分金属材料的加工方法。电火花加 工的基本原理如图：
1) 电极：铜 、钢、石墨 2) 加工介质：煤油、煤油和
机油、水基工作液 3) 脉冲电源
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电火花加工应具备的条件
加工条件： 1）必须使接在不同极性上的工具和工件之间保持一定的距 离以形成放电间隙； 2）脉冲波形基本是单向的；具有合适的脉间和脉宽； 3）放电必须在具有一定绝缘性的液体介质中进行； 4）有足够的脉冲放电能量，以保证放电部位的金属溶化或 气化 。
解决难加工材料加工问题；各种复杂表面的加工问题； 各种超精、光整及特殊要求的零件的加工问题。
应用：电火花成型加工、线切割加工、电解加工、超声 加工、电铸加工和化学加工等。
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特种加工的主要特点
特种加工的独特之处： • 非机械接触加工，作用时间短，热影响小，工件不易变形 • 加工的刀具硬度可以低于被加工材料的硬度 • 加工质量易控制、可进行细小精密零件加工； • 无切屑或者粉末状切屑、易于自动化处理； • 加工过程易于实现自动化。 • 能量密度高，能加工常规切削方法难以加工的材料； • 简单进给运动,可以加工复杂型面