第4章 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。

编码：ME06050Code: ME06050课程名称：特种加工技术Course Title: Non-traditional ProcessingTechnology课程类别：专业选修Course category:Elective Courses in specialty学分：2Credit(s): 2开课单位：机械与运载工程学院Offering College/School: College ofMechanical & VehicleEngineering课程描述：特种加工技术是机械类专业本科生的一门专业选修课程。

通过本课程的教学，使学生在学习和掌握传统切削加工的基础上，对各种特种加工工艺的产生背景、基本原理、发展过程、加工特点和应用范围有一个初步的认识和了解，以拓宽学生的专业知识面。

通过本课程的学习，使学生能够根据具体的加工条件和加工要求，正确地选用各种特种加工方法。

Course Description:Non-traditional Processing Technology is a professional elective course for majors of mechanical engineering.The goal of this course is to help the students to grasp the traditional machining and to preliminarily recognize and understand the background, basic theories, development process, machining characteristic and applied range of all kinds of non-traditional machining technology. The aim is to broaden the students' professional knowledge. The students will be able to properly select a variety of special processing methods depending on the processing conditions and processing requirements through this course.课程内容（一）课程教学目标通过本课程的教学，使学生具备以下能力：1、具有解决一定复杂程度机械零件制造所需要的特种加工专业知识（如加工原理、加工特点、应用范围等）及其应用能力（毕业要求1.4）。

特种加工技术一、特种加工就是当传统切削加工方法对产品（或材料）无法实施或保证不了规定的精度要求时而应用物理的（力、热、声、光、电）或化学的方法进行加工的手段。

二、特种加工与传统切削加工方法在原理上的主要区别：1）用机械能以外的其他能量去除工件上多余的材料，以达到图样上全部技术要求。

2）打破传统的硬刀具加工软材料的规律，刀具硬度可低于被加工材料的硬度，可谓“以柔克刚”。

3）在切削加工中，工具与工件不受切削力的作用。

三、特种加工的分类：1）电能与热能作用方式有：电火花成形与穿孔加工、电火花线切割加工、电子束加工和等离子束加工。

2）电能与化学能作用方式有：电解加工、电铸加工和刷镀加工。

3）化学能与机械能作用方式有：电解磨削、电解珩磨。

4）声能与机械能作用方式有：超声波加工5）光能与热能作用方式有：激光加工。

6）电能与机械能作用方式有：离子束加工。

7）液流能与机械能作用方式有：挤压珩磨和水射流切割。

第一节电火花加工一、电火花加工的原理1、电火花加工（放电加工或电蚀加工）：利用工具电极和工件电极间瞬时火花放电所产生的高温来熔蚀材料。

工具和工件与电源的两极相接，均浸在有一定绝缘度的流体介质（通常用煤油或矿物油）中。

脉冲电压加到两极之间，在工具电极向工件电极运动中，将极间最近点的液体介质击穿，形成火花放电。

由于放电通道截面积很小，通道中的瞬时高温使材料熔化和气化。

单个脉冲能使工件表面形成微小凹坑，而无数个脉冲的积累将工件上的高点逐渐熔蚀。

随着工具电极不断地向工件作进给运动，工具电极的形状便被复制在工件上。

加工过程中所产生的金属微粒，则被流动的工作液流带走。

同时，总能量的一小部分也释放到工具电极上形成一定的工具损耗。

1-工件2-脉冲电源3-自动进给调节装置4-工具 5-工作液 6-过滤器7-工作液泵 8-被蚀除的材料2、电火花加工应具备如下条件： 1）、工具电极和工件电极之间必须保持一定的间隙。

这可由自动进给调节装置调节。

《特种加工技术》课程教学大纲英文名称：Technology of Special Machining课程类型：专业课学时/学分：40/2.5适用专业：数控应用技术（专科）一、课程性质、目的和任务性质：数控电火花线切割加工技术是高校工程专科数控加工技术专业所必修的一门专业课。

任务：1．初步掌握数控电火花线切割机床的结构与工作原理；2．熟悉数控电火花线切割加工的编程方法；3．初步掌握数控电火花线切割的加工工艺；4．熟悉数控电火花线切割机床的精度检验方法；5．熟悉CAXA数控电火花线切割加工的软件。

二、教学基本要求1．熟悉线切割加工的放电基本原理、走丝原理及X、Y坐标工作台运动原理，了解其特点和分类。

2．了解线切割加工的主要名词术语及安全技术规程。

3．了解线切割机床的使用规则及维护保养方法。

4．了解线切割机床的型号和主要技术参数。

5．了解线切割机床的各部分结构特点和工作原理。

6．初步掌握线切割基本编程方法。

7、了解线切割加工的步骤和要求。

8、基本掌握常用夹具和工件的正确装夹方法。

9、了解线切割工作液对工艺指标的影响。

10、熟悉电极丝对线切割工艺性能的影响。

11、熟悉穿丝孔加工及其影响。

12、初步掌握线切割工艺参数的选择；了解线切割加工产生废品的原因和预防方法。

13、基本掌握线切割加工的某些工艺技巧。

14、了解线切割机床的常用量具。

15、熟悉线切割机床的精度检验、数控精度检验及工作精度。

16、熟悉CAXA数控电火花线切割加工的软件。

三、课程内容第一章数控电火花线切割加工原理第二章数控电火花线切割机床第三章数控电火花线切割编程第四章数控电火花线切割工艺第五章数控电火花线切割机床的精度检验方法第六章CAXA数控电火花线切割加工四、实验1.线切割机床自动编程方法实验（4学时）2. 线切割机床加工参数关系实验（4学时）五、学时分配六、选用教材教材：《数控电火花线切割加工技术》 2000年2月第一版哈尔滨工业大学出版社参考教材：1.复旦大学主编，《数字程序控制线切割机床》，国防工业出版社2．王志尧，《电火花线切割工艺》，原子能出版社七、说明1．修订大纲的指导思想为适应国内外特种加工技术飞速发展的形势，其教学必须及时在体系和内容上加以更新，以便能适应培养高素质特种加工技术应用人才的需要。

摘要：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。

特种加工技术在国际上被称为21世纪的技术，对新型武器装备的研制和生产，起到举足轻重的作用。

随着新型武器装备的发展，国内外对特种加工技术的需求日益迫切。

关键词：电火花加工，脉冲，激光，数控加工Special processing techniquesSpecial processing was developed in the 1940s, due to materials science, high-techdevelopment and fierce market competition, the development of advanced defense and scientific research needed, not only accelerating new product replacement andproduct requirements of high strength weight and cost performance, and is moving inhigh speed, high accuracy, high reliability, corrosion resistance, high temperature and pressure, power, size and direction of polarization. Special processing technology to be called 21st century technology, new weapons and equipment development and production, play a decisive role. With the development of new weapons and equipment, domestic and foreign demand for special processing technology is increasingly urgent.Key word：Electricspark machining pulse Laser Numerical control NC machinin1 综述1.1 特种加工的定义特种加工[1]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。

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。

特种加工技术第一节概述非传统加工又称特种加工，通常被理解为别于传统切削与磨削加工方法的总称。

非传统加工方法产生于二次大战后。

两方面问题传统机械加工方法难于解决：1）难加工材料的加工问题。

宇航工业等对材料高强度、高硬度、高韧性、耐高温、耐高压、耐低温等的要求，使新材料不断涌现。

2）复杂形面、薄壁、小孔、窄缝等特殊工件加工问题。

为解决上面两方面问题，出现了非传统加工方法。

非传统加工方法将电、磁、声、光等物理量及化学能量或其组合直接施加在工件被加工的部位上，从而使材料被去除、累加、变形或改变性能等。

❑非传统加工方法特点非传统加工方法主要不是依靠机械能，而是用其它能量（如电能、光能、声能、热能、化学能等）去除材料。

非传统加工方法由于工具不受显著切削力的作用，对工具和工件的强度、硬度和刚度均没有严格要求。

一般不会产生加工硬化现象。

且工件加工部位变形小，发热少，或发热仅局限于工件表层加工部位很小区域内，工件热变形小，加工应力也小，易于获得好的加工质量。

加工中能量易于转换和控制，有利于保证加工精度和提高加工效率。

非传统加工方法的材料去除速度，一般低于常规加工方法，这也是目前常规加工方法仍占主导地位的主要原因。

非特种加工与传统切削加工方法在原理上的主要区别：1）用机械能以外的其他能量去除工件上多余的材料，以达到图样上全部技术要求。

2）打破传统的硬刀具加工软材料的规律，刀具硬度可低于被加工材料的硬度，可谓“以柔克刚”。

3）在切削加工中，工具与工件不受切削力的作用。

❑非传统加工方法分类（按加工机理和采用的能源划分）机械过程利用机械力，使材料产生剪切、断裂，以去除材料。

如超声波加工、水喷射加工、磨料流加工等。

热学过程通过电、光、化学能等产生瞬时高温，熔化并去除材料，如电火花加工、高能束加工、热力去毛刺等。

电化学过程利用电能转换为化学能对材料进行加工，如电解加工、电铸加工（金属离子沉积）等。

化学过程利用化学溶剂对材料的腐蚀、溶解，去除材料，如化学复合过程利用机械、热、化学、电化学的复合作用，去除材料。