《特种加工》第二版第2章

（高教）模具特种加工技术(第2版)-习题答案项目一1．判断题（√）1）电火花加工中若能合理利用覆盖效应则有助于降低电极的损耗。

（√）2）电加工加工中，电极接负极的叫正极性加工。

（√）3）电火花加工中，应尽量利用极性效应减少电极的损耗。

（×）4）电火花成形机床不能加工硬质合金等极硬的材料。

（×）5）电火花成形机床可以加工各种塑料零件。

（×）6）因局部温度很高，电火花加工不但可以加工可导电的材料，也可以加工不导电的材料。

（×）7）电火花加工中，工具和工件之间存在显著的机械切削力。

2．单项选择题1）下列加工方法中产生的力最小的是（D ）。

A．铣削B．磨削C．车削D．电火花2）下列叙述正确的是（A ）。

A．电火花加工中，工件接脉冲电源正极的加工叫正极性加工。

B．电火花加工中，电极、工件的材料通常都一样。

C．短脉冲加工中，工件往往接负极。

D．电火花加工中，可以不采用脉冲电源。

３）电火花成形机床加工时，为安全起见工作液面要高于工件，一般为（C ）。

A.0～5mmB.5～10mmC.30～50mmD.150～200mm４）某国产机床型号为DM7120，其中D表示（ B ）。

A.线切割机床B.电加工机床C.电火花加工机床D.数控加工机床５）电火花成形机床主要加工对象为（ C ）。

A.木材B.塑料C.金属等导电材料D.陶瓷６）下列液体中，最适宜作为电火花成形机床工作液的是( C )。

A.汽油B.矿泉水C.煤油D.自来水３．问答题1）电火花加工后工件表面是否有许多微小的凹坑？结合电火花加工原理解释原因。

是，电火花加工原理2）电火花加工后电极的表面是否还是电极材料的原有颜色？如果不是，请解释原因。

不是，覆盖效应3）根据加工前后测量的电极长度，查看电极尺寸是否缩短？如果电极尺寸缩短，比较一下电极缩短量与加工出的深度值是否相等？如果不等，请解释原因。

缩短，极性效应项目二1．判断题（√）1）脉冲间隔的主要作用之一是使工作液体恢复结缘。

特种加工技术摘要：特种加工是一种利用化学电声光能对金属或非金属材料进行加工的方法特种加工亦称“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。

特种加工的发展:特种加工的特点与广泛应用已经引起了机械制造工艺技术领域的很多变革：（1）提高了材料的可加工性，材料的可加工性不再与硬度、强度、脆性等直接关系；（2）改变了零件的传统加工工艺路线，不必考虑淬火安排的前后问题；（3）改变了产品结构的传统设计，一些分体加工可以采用整体结构；（4）对传统的结构工艺性重新评价，方孔窄缝并非不允许出现。

虽然特种加工已解决了传统机械切削方法所遇到的诸多问题，在提高加工能力、产品质量、生产效率和经济效益上显示出巨大的优越性，但目前仍存在一些问题，一些加工设备所需投资大、使用维修费用高、加工过程中废液的排放不当会造成环境污染、有些特种加工的特种加工是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。

例如，各种难切削材料的加工；各种结构形状复杂、尺寸或微小或特大、精密零件的加工；薄壁、弹性元件等刚度、特殊零件的加工等。

特种技术加工特点1、与加工对象的机械性能无关，有些加工方法，如激光加工、电火花加工、等离子弧加工、电化学加工等，是利用热能、化学能、电化学能等，这些加工方法与工电火花线切割加工电火花线切割加工件的硬度强度等机械性能无关，故可加工各种硬、软、脆、热敏、耐腐蚀、高熔点、高强度、特殊性能的金属和非金属材料。

《特种加工》课程教学大纲课程名称：特种加工英文名称：Unconventional Machining开课学期：第5学期学时：32（其中实验学时：12）课程类型：专业必修课开课专业：数控技术专业、机电工程专业选用教材：《特种加工》刘晋春、赵家齐主编，机械工业出版社第2版主要参考书：1．材料工程丛书：《特种加工手册》. 胡传忻，夏志东等. 北京工业大学出版社.2001,04.第一版2．《现代加工技术》. 张辽远编著.机械电子工业出版社， 2002, 09，第一版3．《先进电火花加工技术》，赵万生，国防工业出版社2003.104.学院自编讲义执笔人：彭雪鹏一、课程性质、目的与任务本课程介绍非机械加工方法——特种加工。

本课程的目的及任务是：1、使学生了解与常规切削加工方法不同的一些特种加工新工艺。

懂得可以用电、化学、热、光、声等能的形式度南加工材料、复杂的加工便意义一些精密、细微、第港督等有特殊要求的零件进行加工。

2、使学生初步了解掌握电火花加工、电解加工、激光加工、超声加工等以及复杂加工的基本原理、基本规律。

是学生具有能合理选择加工方法的基础知识，提高其解决工艺难题的能力。

3、培养学生对物理、化学、电工、液压、机械等多门课程各种学科知识的综合应用能力，巩固并深化前期课程。

特种加工课程是高等院校机械类的一门专业课，在教学过程中要综合运用先修课程中所学到的有关知识与技能，结合各种实践教学环节，进行机械工程技术人员所需的基本训练，为学生从事机械制造行业相关工作扩展事业。

通过本课程使学生在了解电火花加工、电化学加工、超声加工、激光加工、电子束和离子束加工以及化学加工、磨料加工等特种加工方法的基本原理，基本设备，工艺规律，主要特点和适用范围，以适应当今社会制造业发展的需求。

二、教学基本要求1.要求课堂讲解内容简练、清晰，概念正确，突出重点、难点，取舍得当，举例合适。

2.严格遵守教学大纲要求组织教学内容。

3.作业是检验学生学习情况的重要教学环节，为了帮助学生掌握课程的基本内容，适当安排一定数量的分析讨论案例。

课题：概论课时:2授课：尹有根教学目标:特种加工的概念、特点及发展、分类教学重点：1 特种加工的特点及发展2 特种加工的分类1.1 特种加工的概念一、引入课题：特种加工产生的条件，之所以产生特种加工普通机械加工满足不了加工的要求。

一些难加工的材料、一些有特殊要求的零件、加工效率(生产率）、生产成本等等都需要特种加工。

比较普通加工与特种加工的区别来引入课题。

二、讲课内容1、特种加工的产生及定义随着社会生产的需要和科学技术的进步,20世纪40年代，前苏联科学家拉扎连柯夫妇研究开关触点遭受火花放电腐蚀损坏的现象和原因，发现电火花的瞬时高温可使局部的金属熔化、气化而被腐蚀掉,开创和发明了电火花加工。

后来，由于各种先进技术的不断应用，产生了多种有别于传统机械加工的新加工方法。

这些新加工方法从广义上定义为特种加工(NTM，Non—Traditional Machining)，也被称为非传统加工技术，其加工原理是将电、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.©可播放特种加工的一些视频。

1.2 特种加工的特点及发展1.3 特种加工的分类一、复习旧课:特种加工产生的原因及定义.二、引入新课:特种加工范围广但有一些共性。

与机械加工比起来有以下的一些特点。

三、讲课内容1、与传统的机械加工相比，特种加工的不同点是：(1) 不是主要依靠机械能，而是主要用其他能量(如电、化学、光、声、热等)去除金属材料。

(2）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无关.(3）各种加工方法可以任意复合、扬长避短，形成新的工艺方法,更突出其优越性，便于扩大应用范围。

正因为特种加工工艺具有上述特点，所以就总体而言，特种加工可以加工任何硬度、强度、韧性、脆性的金属或非金属材料，且专长于加工复杂、微细表面和低刚度的零件。

2、特种加工技术的研究主要表现在以下几个方面：（1) 微细化。

第一章：1.特种加工，非传统加工（Non-Traditional Machining），非常规机械加工（Non-Conventional Machining）2.特种加工与切削加工不同点：·主要靠其他能量非机械能去除金属材料·工具硬度可低于被加工材料硬度·加工过程工具与工件间不存在显著的机械切削力3.特种加工最材料可加工性，结构工艺性等影响：·提高材料可加工性·改变零件的典型工艺路线·改变了试制新产品的模式·对产品的结构设计影响大·对传统的结构工艺性好坏需重新衡量·是微细加工和纳米加工的主要手段第二章：1.电火花加工（Electrical Discharge Machining/EDM）：在加工过程中，使工具和工件之间不断产生脉冲性火花放电，靠放电时局部瞬时高温把金属蚀除2.原理：基于工具和工件之间脉冲性火花放电的电腐蚀现象来蚀除多余金属，以达到对零件的尺寸、形状及表面质量的预定加工要求3.必备条件：·必须使工具电极和工件被加工表面之间保持一定放电间隙（0.02~0.1mm）·火花放电必须是瞬时脉冲性放电·火花放电必须在有一定绝缘性能的液体介质中进行4.优点：·适合于任何难切削导电材料的加工·可以加工特殊及复杂形状的表面和零件5.缺点：·主要用于加工金属等导电材料·一般加工速度较慢·存在电极损耗6.机理：·极间介质的电离，击穿，形成放电通道·介质热分解，电极材料熔化，气化热膨胀·电极材料的抛出·极间介质的消电离7.极性效应：电火花加工过程中，正极、负极都会受到电蚀，且电蚀量不同8.电源：RC 线路脉冲电源，晶体管式脉冲电源9.自动进给调节系统的要求：·有较广的速度调节跟踪范围·有足够的灵敏度和快速性·有必要的稳定性10.电火花加工用的自动进给调节系统种类：·电液压式·步进电机式·直流伺服电机式·交流伺服电机式·直线电机式·宽调速力矩电机式11.电火花正常加工时，工具和工件间有一放电间隙，间隙过大电压不击穿绝缘工作液12.机床组成：主机，脉冲电源，自动进给调节系统，工作液净化，循环系统第三章：1.电火花线切割（Wire Cut EDM/WEDM）：用线状电极（钼丝，铜丝）靠火花放电对工件进行切割2.原理：利用移动的金属导线做电极，利用数控技术对工件进行脉冲火花放电进行切割3.分类：往复高速走丝电火花切割机床（8~10m/s）单向低俗走丝电火花线切割机床，（0.2m/s）4.共性：·线切割的加工电压，电流波形·加工机理，生产率，表面粗糙度，材料可加工性5.异性：·电极工具是直径较小的细丝，所以脉冲宽度，平均电流不能太大，加工工艺参数范围较小·采用水或水基工作液，不会引燃起火，但工作液电阻率小，开路状态有点解电流·一般没有稳定的电弧放电状态，工件接正极why？·电极与工件之间存在“疏松接触”式轻压放电现象·省掉了成形的工具电极·电极丝比较细，可加工微细异形孔，窄缝和复杂形状·单位长度电极丝损耗少，对加工精度影响小6.加工范围：加工模具，切割电火花成形加工用的电极，加工零件第四章：1.电化学加工（Electro Chemical Machining/ECM）：从工件上去除金属的电解加工，向工件上沉积金属的电镀，涂覆，电铸2.电化学反应：在阳，阴，电极表面发生得失电子的化学反应称为电化学反应3.电解质：凡溶于水后能导电的物质4.电极电位：在金属和它的盐溶液之间的电位差称为金属的电极电位5.电极的极化：有电流通过时，电极电位平衡遭到破坏，使阳极的电极电位向正移，阴极电极电位向负移，这中现象称为极化6.浓差极化，电化学极化，金属的钝化，活化7.分类：·阳极溶解（电解加工）·阴极沉淀、涂覆（电镀，电铸）·电化学与其他方法结合的电化学复合加工（电解磨削）8.特点：·加工范围广，不受金属材料本身力学性能限制·生产效率高，约为电火花5~10 倍·可以达到较好的表面粗糙度·不存在机械切削力，不会产生残余应力和变形·阴极工具理论上不会损耗，可长期使用9.局限性：·不易达到较高加工精度和加工稳定性·电极工具的设计和修正麻烦·电解加工附属设备较多·电解产物需进行妥善处理10.电解液：NaCl ；NaNO3；NaClO311.常用工艺：深孔扩孔加工，型孔加工，型腔加工，套料加工，叶片加工等12.电解磨削比电解加工加工精度高，表面粗糙度小，比机械磨削生产效率高13.电铸：和电解相反，利用电镀液中金属正离子在电场作用下，镀覆沉积到阴极上的过程14.电解加工设备：·直流电源·机床·防腐绝缘·安全措施第五章：1.激光加工（Laser Beam Machining/LBM）：利用光的能量，通过透镜聚焦，在焦点上达到很高的能量密度，靠光热效应来加工各种材料2.某些具有亚稳态能级结构的物质，在一定外来光子能量激发下，吸收光能，使高能级粒子数目大于低能级粒子数目的现象（红宝石------三氧化二铝）3.特性：强度高，单色性好，相干性好方向性好4．常用激光器：固体激光器，气体激光器5.特点：·聚焦后功率高，光能转热能，几乎熔化任何材料·激光光斑大小可聚焦到微米级·非接触加工·与电子束加工等比起来，设备简单，不要求真空·是一种瞬时，局部融化、气化的热加工，要进行色化或打毛处理·产生金属气体和火星等飞溅物，戴防护眼镜6.应用：激光打孔，激光切割，激光刻蚀打标记第六章：1.电子束加工：真空条件下利用聚焦后能量密度极高的电子束，以极高的速度冲击到工件表面极小面积上，产生大量热，引起局部熔化和气化，被真空系统抽走2 离子束加工：原理类似，但离子具有更大的撞击动能，依靠微观的机械撞击能量，而不是靠动能转化为热能来加工的；离子刻蚀，离子镀膜，离子注入3.离子束加工应用：刻蚀加工，镀膜加工，离子注入加工第七章：1.超声加工原理：利用工具端面作超声频振动，通过磨料悬浮液加工脆硬材料2.特点：不仅能加工硬质合金，淬火钢等脆硬金属材料，更适合玻璃，陶瓷，硅片等非金属脆硬材料第八章：1.快速成形（Rapid Prototyping）------ 增材料加工法2.常用技术：·光敏树脂液相固化成形·选择性激光粉末烧结成形·薄片分层叠加成形·熔丝堆积成形。

第二章电火花加工1．两金属在（1）在真空中火花放电；（2）在空气中；（3）在纯水（蒸馏水或去离子水）中；（4）在线切割乳化液中；（5）在煤油中火花放电时，在宏观和微观过程以及电蚀产物方面有何相同和相异之处？答：（1）两金属在真空中火花放电时，当电压（电位差）超过一定时即产生"击穿"，电子由"－"极逸出飞向"+"极，由于真空中没有物质阻挡电子的运动，所以没有正离子形成，没有发热的放电"通道"的概念，示波器、显像管中电子流的运动与此类似。

基本上没有"电蚀产物"成生。

（2）两金属在空气中放电的例子是电火花表面强化、涂覆。

电焊、等离子切割、等离子焊等，也是在空气中放电，利用电子流在空气中撞击气体原子形成放电通道，在通道中和工件表面产生大量的热能用于强化、涂覆、切割和焊接。

（3）在纯水、蒸馏水或去离子水中，两金属间电火花放电与在煤油中类似，只是水分子、原子受电子、正离子撞击发热气化，最后分解为氧原子和氢原子（分子），而不像煤油中会分解出碳原子（碳黑微粒）和氢气等。

（4）、（5）在乳化液中和煤油中放电过程，详见教材中有关章节，不再另行论述。

2．有没有可能或在什么情况下可以用工频交流电源作为电火花加工的脉冲直流电源？在什么情况下可用直流电源作为电火花加工用的脉冲直流电源？（提示：轧辊电火花对磨、齿轮电火花跑合时，不考虑电极相对磨损的情况下，可用工频交流电源；在电火花磨削、切割下料等工具、工件间有高速相对运动时，可用直流电源代替脉冲电源，但为什么？）答：如提示所述，在不需要"极性效应"、不需考虑电极损耗率等的情况下，可以直接用220V 的50Hz 交流电作为脉冲电源进行轧辊电火花对磨和齿轮电火花跑合等。

不过回路中应串接限流电阻，限制放电电流不要过大。

如需精规准对磨或跑合，则可在交流工频电源上并联RC 电路（R≈500~1000Ω, C≈0.1~0.01µF），再接到两个工件上。

特种加工期末总复习资料第一章概论1、特种加工的概念以及它的工艺特点。

特种加工的定义：指以电、化学、电化学、光、声、热等能源为主，不用机械能或以机械能为辅来进行材料加工的方法。

特种加工的特点：（1）不用机械能或以机械能加工为辅，主要采用电、化学、光、声、热等能量进行加工。

（2）属于非接触加工，刀具的硬度可低于工件的硬度，加工过程中工具和工件之间不存在显著的机械切削力。

（3）可进行微细加工，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。

（4）各种加工方法可以任意复合、扬长避短，形成新的工艺方法。

2、常规工艺和特种加工工艺之间的关系及实际生产中的正确处理。

常规工艺是指使用刀具、磨具等利用机械能切除多余材料的传统加工方法（车、铣、刨、磨、钳等），在实际应用中占有主导地位，而且今后也是主流工艺。

特种加工工艺是随现代工业技术发展需要而发展起来的新工艺，它利用电、化学、声、光等能量对材料进行加工，是对常规加工工艺方法的重要补充与发展，在特定的条件下可以取代一部分常规加工工艺，但不可能取代和排斥主流的常规加工工艺。

实际生产中的正确处理方法：在实际生产中，产品加工尽可能优先选用常规工艺；对于常规工艺无法加工的难加工新材料、复杂表面和有特殊要求的零件，则采用特种加工工艺进行加工。

3、各种特种加工方式的能量形式及加工范围PIV第二章电火花加工1、电火花加工的基本原理: 电火花加工又称电蚀加工和放电加工，其原理是基于工具和工件（正、负电极）之间脉冲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。

(电火花腐蚀的主要原因：点火花放电时，火花通道中产生瞬时高温，使金属局部熔化，甚至气化，从而将金属蚀除下来。

)2、电火花加工的能量来源及形式:主要是电能，主要由电能在放电的时候产生高温的热能把金属烛除下来3、电火花加工的三个基本条件（1）、工具电极与工件被加工表面之间必须保持一定的放电间隙，通常约为0.02~0.1mm 。