第六章特种加工

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1、第六章第六章 特种加工特种加工 特种加工是指利用机、光、电、声、热、化学、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磁、原子能等能源来进行加工的非传统加工方法，他，他们与传统切削加工的不同特点主要有：们与传统切削加工的不同特点主要有：不是主要依靠机械能，不是主要依靠机械能，而是而是用其它能量（如电能、热能、光能、声能以及化学能等）用其它能量（如电能、热能、光能、声能以及化学能等）去除工件材料去除工件材料；工具的硬度可以低于被加工工件材料工具的硬度可以低于被加工工件材料的硬度的硬度，有些情况下，例如在激光加工、电子束加工、离子，有些情况下，例如在激光加工

2、、电子束加工、离子束加工等加工过程中，根本不需要使用任何工具；束加工等加工过程中，根本不需要使用任何工具；在加工过在加工过程中，工具和工件之间不存在显著的机械切削力作用，工件不程中，工具和工件之间不存在显著的机械切削力作用，工件不承受机械力，特别适合于精密加工低刚度零件。承受机械力，特别适合于精密加工低刚度零件。特种加工技术可以加工任何硬度、强度、韧性、脆性的金特种加工技术可以加工任何硬度、强度、韧性、脆性的金属、非金属材料或复合材料。而且特别适合于加工复杂、微细属、非金属材料或复合材料。而且特别适合于加工复杂、微细表面和低刚度的零件，同时，有些方法还可以用于进行超精密表面和低刚度的零件，同时

3、，有些方法还可以用于进行超精密加工、镜面加工、光整加工及纳米级（原子级）的加工。加工、镜面加工、光整加工及纳米级（原子级）的加工。6-1 电火花成形加工一、电火花成形加工的基本原理一、电火花成形加工的基本原理：电火花加工是基于正负电极间脉冲放电时的电腐蚀现象电火花加工是基于正负电极间脉冲放电时的电腐蚀现象对材料进行加工的，又称为放电加工、电蚀加工、电脉冲对材料进行加工的，又称为放电加工、电蚀加工、电脉冲加工等，是一种利用电、热能量进行加工的方法。加工等，是一种利用电、热能量进行加工的方法。二、电火花成形加工的应用和特点二、电火花成形加工的应用和特点：1.电火花成形加工的应用：电火花成形加工的应

4、用：适用于对各种适用于对各种导电材料导电材料的成形加工，在一定条件下，还可以的成形加工，在一定条件下，还可以加工半导体材料和非导电材料。加工半导体材料和非导电材料。2.电火花成形加工的特点：电火花成形加工的特点：（1）适用的材料范围广。可以加工任何硬、软、韧、脆、高熔适用的材料范围广。可以加工任何硬、软、韧、脆、高熔点的材料。点的材料。（2）适于加工特殊及复杂形状的零件。适于加工特殊及复杂形状的零件。（3）可以在同一台机床上连续进行粗、半精及精加工。可以在同一台机床上连续进行粗、半精及精加工。（4）直接利用电能进行加工，便于实现自动化。直接利用电能进行加工，便于实现自动化。6-2 电火花线切割

5、加工 一、电火花线切割加工的原理：一、电火花线切割加工的原理：电火花线切割加工与电火花成形加工的基本原电火花线切割加工与电火花成形加工的基本原理一样，都是基于电极间脉冲放电时的电火花腐蚀理一样，都是基于电极间脉冲放电时的电火花腐蚀原理，实现零部件的加工。所不同的是，原理，实现零部件的加工。所不同的是，电火花电火花线加工不需要制造复杂的成形电极，而是线加工不需要制造复杂的成形电极，而是利用移动的细金属丝（钼丝或铜丝）作为利用移动的细金属丝（钼丝或铜丝）作为工具电极，工具电极，工件按照预定的轨迹运动，工件按照预定的轨迹运动，“切割切割”出所需的各种尺寸和形状。通常认为电极丝与工件出所需的各种尺寸和

6、形状。通常认为电极丝与工件之间的放电间隙在之间的放电间隙在0.01mm左右。若电脉冲的电压左右。若电脉冲的电压高，放电间隙会大一些。高，放电间隙会大一些。1.与电火花成形加工相比，电火花线切割加工有与电火花成形加工相比，电火花线切割加工有如下主要特点如下主要特点：（1）不需要制造复杂的成形电极。不需要制造复杂的成形电极。（2）能够方便快捷地加工薄壁、窄槽、异形孔等复杂结构能够方便快捷地加工薄壁、窄槽、异形孔等复杂结构零件。零件。（4）工作液多采用水基乳化液，很少使用煤油，不易引燃工作液多采用水基乳化液，很少使用煤油，不易引燃起火，容易实现安全无人操作运行。起火，容易实现安全无人操作运行。（7）

7、所加工的表面必须是直线，并且不能是不通孔。所加工的表面必须是直线，并且不能是不通孔。2.电火花线切割加工的应用电火花线切割加工的应用（1）适用于各种形式的冲裁模及挤压模、粉末冶金模、塑适用于各种形式的冲裁模及挤压模、粉末冶金模、塑压模等通常带锥度的模具加工。压模等通常带锥度的模具加工。（2）高硬度材料零件的加工。高硬度材料零件的加工。（3）特殊形状零件的加工。特殊形状零件的加工。（4）加工电火花成形加工用的铜、铜钨、银钨合金等材料加工电火花成形加工用的铜、铜钨、银钨合金等材料电极。电极。二、电火花线切割加工的应用和特点：二、电火花线切割加工的应用和特点：6-3 电解加工 电解加工是利用金属在电

8、解液中产生阳极溶解电解加工是利用金属在电解液中产生阳极溶解的原理实现金属零件的成形加工。的原理实现金属零件的成形加工。电解加工原理如图电解加工原理如图64所示。以工件为阳极（接所示。以工件为阳极（接直流电源的正极）、工具为阴极（接直流电源的负直流电源的正极）、工具为阴极（接直流电源的负极），两极之间加极），两极之间加624V的直流电压，电解液以的直流电压，电解液以560m/s的速度从两极之间的的速度从两极之间的 一、电解加工的原理一、电解加工的原理电解加工的应用范围和发展速度仅次于电火花加工，电解加工的应用范围和发展速度仅次于电火花加工，已成功地应用于机械制造领域。其主要特点是：已成功地应用于

9、机械制造领域。其主要特点是：（1）能以简单的直线进给运动一次加工出复杂的型能以简单的直线进给运动一次加工出复杂的型面和型腔，如锻模、叶片等，设备构成简单。面和型腔，如锻模、叶片等，设备构成简单。（2）可以加工可以加工高硬度、高强度和高性能高硬度、高强度和高性能等难以切削等难以切削加工的金属材料，如淬火钢、钛合金、不锈钢、硬质加工的金属材料，如淬火钢、钛合金、不锈钢、硬质合金等。合金等。（3）加工过程中加工过程中无切削力和切削热无切削力和切削热，工件不产生内，工件不产生内应力和变形，适合于加工易变形和薄壁类零件。应力和变形，适合于加工易变形和薄壁类零件。（5）与其他加工方法相比，与其他加工方法相

10、比，生产率较高生产率较高。（6）加工过程中加工过程中工具电极（阴极）基本不损耗。工具电极（阴极）基本不损耗。电解加工主要用于批量生产条件下难切削材料和复杂电解加工主要用于批量生产条件下难切削材料和复杂型面、型腔、薄壁零件以及异型孔的加工，还可应用型面、型腔、薄壁零件以及异型孔的加工，还可应用于去毛刺、刻印、磨削、表面光整加工等方面，已经于去毛刺、刻印、磨削、表面光整加工等方面，已经成为机械加工中一种必不少的补充手段成为机械加工中一种必不少的补充手段二、电解加工的特点和应用：二、电解加工的特点和应用：6-3 超声波加工超声波加工是利用工具端面做超声波加工是利用工具端面做超声频振动超声频振动，通过

11、磨料浮液加工脆性材料的一种成形加通过磨料浮液加工脆性材料的一种成形加工方法，工方法，一、超声波加工的原理：一、超声波加工的原理：1.特别适合加工各种硬脆材料特别适合加工各种硬脆材料，尤其是电火花加工等无，尤其是电火花加工等无法加工的不导电非金属材料，如玻璃、陶瓷、人造宝石、半法加工的不导电非金属材料，如玻璃、陶瓷、人造宝石、半导体等。导体等。2.加工精度高，加工表面质量好。尺寸精度可达加工精度高，加工表面质量好。尺寸精度可达0.010.02mm，表面粗糙度可达，表面粗糙度可达Ra0.630.08um，加工表面也，加工表面也无组织改变、残余应力及烧伤等现象。无组织改变、残余应力及烧伤等现象。3.

12、工件在加工过程中受力较小，对于加工薄壁、窄缝等低刚度工件在加工过程中受力较小，对于加工薄壁、窄缝等低刚度工件非常有利。工件非常有利。4.加工出工件的形状与工具形状一致，只要将工具做加工出工件的形状与工具形状一致，只要将工具做成不同的形状和尺寸，就可以加工出各种复杂形成不同的形状和尺寸，就可以加工出各种复杂形状的型孔、型腔、成形表面，状的型孔、型腔、成形表面，不需要使工具和工件做不需要使工具和工件做较复杂的相对运动。较复杂的相对运动。5.与电火花加工、电解加工相比，采用与电火花加工、电解加工相比，采用超声波加工硬质金属材超声波加工硬质金属材料的效率较低。料的效率较低。二、超声波加工的特点和应用：二、超声波加工的特点和应用：