特种加工不同于使用刀具、磨具等直接利用机械能切除多余材料
的传统加工方法。它直接利用电能、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。对于各种难切削材料
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，传统加工手段难起效，而
特种加工则不然。因为特种加工与加工对象的机械性能无关。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。
本文只是粗略介绍特种加工中的电火花加工、激光加工、超声波
加工三种加工技术。 1.电火花加工
电火花加工的物理本质：电火花加工基于电火花腐蚀原理，是在
工具电极与工件电极互相靠近时，极间形成脉冲性火花放电，击穿极
间电介质形成电火花通道，并在电火花通道中产生瞬时高温，使金属
局部熔化，甚至气化，从而将金属腐蚀下来。
在微观上，当脉冲电压施加到工具与工件电极之间时极间介质被
击穿并形成一个极为细小的放电通道。由于放电通道中电子和离子受
到放电时的电磁力和周围液体介质的压缩，因此其截面积很小，通道
中的电流密度极大可达104~107 A/cm2。通道中的介质以等离子体状
态存在，其离子与电子的数量几乎相等。因此，该通道是电的良导体
并呈电中性。在极间电场作用下，通道中的正离子与电子高速地向阴
极和阳极运动并发生剧烈碰撞，从而在放电通道中产生大量的热量;
同时，阳极和阴极表面分别受到电子流和离子流的高速冲击，动能也
转换为热能，在电极放电点表面产生大量的热，整个放电通道形成一
个瞬时热源其温度可达10000C左右。这一热源足可以使参与放电的
电极材料表面局部熔化和气化蒸发，金属的熔化、气化以及介质的汽
化都具有明显的爆炸特征，爆炸力将熔化和气化的金属抛入周围的工
作液介质中，在电极表面上就形成了蚀除凹坑。
特种加工：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。
激光热加工：是指利用激光束投射到材料表
面产生的热效应来完成加工过程，包括激光
焊接、激光切割、表面改性、激光打标、激
光钻孔和微加工等。
复合加工：把两种特种加工方法复合在一
起，或者把一种或两种特种加工方法和常规
机械加工方法复合在一起，使之相辅相成、
相得益彰的加工工艺，例如电解电火花加
工、电解电火花磨削等。
极化：在外电源的作用下，使阳极的电极电
位向正移（代数值增大）、阴极的电极电位
向负移（代数值减少）。这种现象称为极化
极间介质消电离：电火花加工中当脉冲电压
结束时，放电通道中的带电粒子复合为中性
粒子，恢复本次放电通道处间隙介质的绝缘
强度，以免总是在同一处重复放电。
光化学反应加工：是指激光束照射到物体，
借助高密度高能光子引发或控制光化学反
应的加工过程。包括光化学沉积、立体光刻、
激光刻蚀等。
平衡间隙：当电解加工一定时间后，工件的
溶解速度和阴极的进给速度相等，加工过程
达到动态平衡，此时的加工间隙为平衡间
隙。
极性效应:电火花加工时，相同材料两电极
的被腐蚀量是不同的。其中一个电极比另一
个电极的蚀除量大，这种现象叫做极性效
应。
电极相对损耗（电火花加工中）： 指工具电
极损耗速度ve与工件蚀除速度vw之比的百
分数，即θ=Ve/Vw×100% 。
空化作用：在超声波加工中当工具端面以很
大的加速度离开工件表面时，加工间隙内形
成负压和局部真空，在工作液体内形成很多
微空腔，当工具端面以很大的加速度接近工
件表面时，空泡闭合。
为什么慢走丝比快走丝加工精度高？
1）电极丝：快走丝用的是往复运动的钼丝，
长时间加工，丝径减小，加工尺寸就变大。
慢走丝用的是一次性的铜丝或者镀锌丝等，
从工件上只进行一次放电，不错往复使用。
2）机床的丝杠和导轨检测：快走丝没有闭
第一章
特种加工的定义:
特种加工是除了只单独利用机械能进行加工以外的所有加工方法的总和，其可以利用电能、热能、流体能、光能、声能、化学能、机械能等，已经找到了多种这类方法
特种加工的特点:
1）不只用机械能，与工件的机械性能无关。故可加工各种硬、软、脆、热敏、耐腐蚀、高熔点、高强度、特殊性能的材料。
2）非接触加工。工具硬度可低于工件硬度，故使刚性极低元件及弹性元件得以加工。
3）微细加工。加工余量微细，可加工微孔或窄缝，加工质量好。
4）无机械应变或大面积的热应变，表面粗糙度好，热应力、残余应力、冷作硬化等小，尺寸稳定性好。
5）特种加工对简化加工工艺、变革新产品的设计及零件结构工艺性等产生积极的影响
特种加工的发展趋势:
减小污染、绿色加工 特种加工新方法 复合加工 原理和规律研究 学科交叉
第二章 电火花加工
电火花加工又称放电加工（EDM）。
它是在加工过程中使工件和工具之间不断产生脉冲性火花放电，靠放电时的局部瞬间高温把金属材料蚀除的
电火花加工特点:1 难加工导电材料的加工 2特殊及复杂形面的加工 3只能加工导电材料 4 加工速度慢 5电极有损耗
电火花加工分类: 1电火花穿孔、成型 2电火花线切割 3电火花内外圆和成型加工
4电火花同步共轭回转加工 5电火花高速打小孔 6电火花表面强化、刻字
电火花加工微观机理:一、极间介质的电离、击穿，形成放电通道 二、介质的热分解、电极熔化气化和热膨胀 三、电极材料的抛出 四、介质的消电离
电火花加工常用术语: 工具电极 脉冲宽度 脉冲间隔 占空比 放电间隙 电流脉宽
脉冲周期 脉宽系数 脉冲频率 峰值电压 火花维持电压 开路电压 加工电压 加工电流 峰值电流
机床本体:平动头 工作台 主轴头 电极装夹夹头
平动头是使装在其上的电极能产生向外机械补偿动作的工艺附件
1.为区别于现有的金属切削加工，这类新加工方法统称为特种加工，国外称作非传统加工（NTM）或非常规机械加工（NCM）。它们与切削加工的不同本质和特点是：（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）工具硬度可以低于被加工材料的硬度，如激光、电子束等加工时甚至没有成形的工具。（3）加工过程中工具和工件之间不存在显著的机械切削力，如电火花、线切割、电解加工时工具与工件不接触。
2.电火花加工（电腐蚀现象对金属材料进行尺寸加工）形成条件： 1）必须使工具电极和工件被加工表面之间经常保持一定的放电间隙，通常约为0.02~0.1mm 2）火花放电必须是瞬间的脉冲性放电 3）火花放电必须在有一定绝缘性能的液体介质中进行，例如煤油、皂化液或去离子水等
3.电火花加工的特点 优点：1）适合于任何难切削导电材料的加工，材料可加工性取决于导电性，几乎与力学性能（硬度、强度等）无关。 2）可以加工特殊及复杂形状的表面和零件。
缺点：1）主要用于加工金属等导电材料，在一定条件下可以加工半导体和非导体 2）一般加工速度较慢 3）存在电极损耗
4.电火花加工的机理（四个阶段）：1）极间介质的电离、击穿，形成放电通道：脉冲电压施加于工具电极与工件之间时，两极之间立即形成一个电场。极间电场强度很不均匀，两极间离得最近的突出点或尖端处的电场强度一般为最大。 2）介质热分解、电极材料融合、气化热膨胀：极间介质一旦被电离、击穿、形成放电通道后，脉冲电源使通道间的电子高速奔向正极，正离子奔向负极。电能变成动能，动能通过碰撞又转变为热能。通道高温把工作液介质气化，进而热裂分解气化。 3)电极材料的抛出：通道和正负极表面放电点瞬时高温使工作液气化和金属材料熔化、气化，热膨胀产生很高的瞬时压力，形成的气泡的上下内外的瞬时压力不等，压力高处的熔融金属液体和蒸汽被抛出进入工作液。 4)极间介质的消电离：脉冲电压结束后，脉冲电流也迅速降为零，此后仍有一段间隔时间，使间隙介质消电离
