精密与特种加工课程总结

一、 名词解释

1、 极性效应

在电火花加工中，把由于正负极性接法不同而蚀除速度不同的现象叫极性效应。

2、 线性电解液

如NaCl电解液，其电流效率接近100%的常数，加工速度vL和与电流密度i的曲线通过原点的直线（vL=ηωi），生产率高，但存在杂散腐蚀，加工精度差。

3、 平衡间隙 （电解加工中）

当电解加工一段时间后，工件的溶解速度vL和阴极的进给速度v相等，加工过程达到动态平衡，此时的加工间隙为间隙△b。

4、 快速成形技术

是一种基于离散堆积成形原理的新型成型技术，材料在计算机控制下逐渐累加成形，零件是逐渐生长出来的，属于“增材法”。

5、 激光束模式

激光束经聚焦后光斑内光强的分布形式。

6、 电极相对损耗（电火花加工中）

工具电极体积相对损耗用电极损耗速度Ve与工件电极Vw之比的百分数，既

θ=Ve/Vw×100%。

7、 混气电解加工

在气液混合器中将一定压力的气体与电解液混合成含无数小气泡的混合液再进入间隙进行加工的方法，可改善电解液性能，提高复制精度。

8、 晶体的解理现象

指晶体受到定向的机械力的作用时，可以沿平行于某个平面平整地劈开的现象。

9、 非线性电解液

如NaClO3、NaNO3电解液，其电流效率不是常数，V～I曲线为不通过原点的曲线。当电流密度I小于切断电流密度Ia时，加工速度为零，加工精度高，没有杂散腐蚀，加工生产率低。

10、 复合加工

把两种特种加工方法复合在一起，或者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，例如电解电火花加工、电解电火花磨削等。

11、 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，以免总在同一处放电。

12、 超声波加工

利用工具端面作超声频振动，通过磨料悬浮液加工脆性材料的一种成型方法。

1 / 34 《特种加工》课程教学大纲

英文名称：Special machining

学时：51 学分：3

开课学期：第6学期

一、课程性质及任务

《特种加工》课程是高等院校机械类专业的一门专业主干课。本课程侧重理论知识的学习，通过本课程使学生在了解精密加工及超精密加工、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，主要特点及常见的应用，以适应当今社会制造业发展的需求，为学生从事机械制造行业相关工作扩展事业。

通过本课程的学习，能够使学生：

1、使学生了解及传统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、声等形式的能量来进行对难加工材料、复杂的、精密、细微等有特殊要求的零件进行加工。

2、使学生初步了解掌握精密加工及超精密加工、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。使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。

二、课程教学的基本要求

本课程主要介绍放精密加工及超精密加工、电加工、高能束加工、超声波加工、超高压水射流切割。其中，偏重于发展较成熟、应用较广泛的去除材料的特种加工。学完本课程应达到以下基本要求：

1．了解特种加工及精密加工的基本含义，掌握其特点。

2．熟练掌握电火花加工的基本原理，能正确理解电火花加工过程，了解电火花加工的工艺规律。

3．掌握电火花线切割编程及加工的基本方法。 2 / 34 4．掌握高能束加工的原理，了解加工设备以及工艺规律，了解高能束加工在实际生产中应用。

5．了解精密超精密加工的支持环境并了解精密超精密切削机床以及刀具的特点。

6．了解精密超精密磨削。

三、课程内容

第一章 概论 （ 2学时）

精密和超精密加⼯复习整理资料

1.精密和超精密加⼯⽬前包含的三个领域：超精密切削、精密和超精密磨削研磨和精密特种加⼯

2.超精密加⼯中超稳定的加⼯环境条件主要指（恒温）、（恒湿）、（防振）和（超净）四个⽅⾯的条件。

3.电⽕花型腔加⼯的⼯艺⽅法有：（单电极平动法）、（多电极更换法）、（分解电极法）、简单电极数控创成法等。

4.超精密加⼯机床的总体布局形式主要有以下⼏种：（T形布局）、（⼗字形布局）、（R-θ布局）、（⽴式结构布局）等。

5.实现超精密加⼯的技术⽀撑条件主要包括：（超精密加⼯机理与⼯艺⽅法）、（超精密加⼯机床设备）、（超精密加⼯⼯具）、（精密测量和误差补偿）、⾼质量的⼯件材料、超稳定的加⼯环境条件等。6.激光加⼯设备主要包括电源、（激光器）、（光学系统）、（机械系统）、控制系统、冷却系统等部分。

7.精密和超精密加⼯机床主轴轴承的常⽤形式有（液体静压轴承）和（空⽓静压轴承）。

8.⾦刚⽯晶体的激光定向原理是利⽤⾦刚⽯在不同结晶⽅向上（因晶体结构不同⽽对激光反射形成不同的衍射图像）进⾏的。

9.电⽕花加⼯蚀除⾦属材料的微观物理过程可分为（介质电离击穿）、（介质热分解、电极材料熔化、⽓化）、（蚀除物抛出）和（间隙介质消电离）四个阶段。10.超精密加⼯机床的关键部件主要有：（精密主轴部件）、（导轨部件）和（进给驱动系统）等。

11.三束加⼯是指电⼦束、离⼦束和激光束。

12.所谓空⽓洁净度是指空⽓中含尘埃量多少的程度。

13.⼯业⽣产中常见的噪声主要有空⽓动⼒噪声、机械噪声和电磁噪声。

14.纳⽶级加⼯精度包含：纳⽶级尺⼨精度、纳⽶级⼏何形状精度、纳⽶级表⾯质量。

15.超精密切削时积屑瘤的⽣成规律：1）在低速切削时，h0值⽐较稳定；在中速时值不稳定。2）在进给量f很⼩时，h0较⼤3）在背吃⼑量a p<25um时，h0变化不⼤；在a p>25um时，h0将随a p的值增⼤⽽增⼤。

16.超精密切削时积屑瘤对切削过程的影响：积屑瘤⾼时切削⼒⼤，积屑瘤⼩时切削⼒⼩。

第一章 概 论

第一节 精密与特种加工的产生背景

机械制造面临着一系列严峻的任务：

⑴ 解决各种难切削材料的加工问题。

⑵ 解决各种特殊复杂型面的加工问题。

⑶ 解决各种超精密、光整零件的加工问题。

⑷ 特殊零件的加工问题。

第二节 精密与特种加工的特点 及其对机械制造领域的影响

精密与特种加工是一门多学科的综合高级技术;

精密加工包括微细加工、光整加工和精整加工等，与特种加工关系密切。

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(NTM,Non-Traditional Machining),它们与传统切削加工的不同特点主要有：

① 主要不是依靠机械能；

② 刀具的硬度可以低于被加工工件材料的硬度；

③ 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。

精密与特种加工技术引起了机械制造领域内的许多变革：

⑴ 提高了材料的可加工性。

⑵ 改变了零件的典型工艺路线。

⑶ 大大缩短新产品试制周期.

⑷ 对产品零件的结构设计产生很大的影响。

⑸ 对传统的结构工艺性好与坏的衡量标准产生重要影响。

第三节 精密与特种加工的方法及分类

1．加工成形的原理

分为去除加工、结合加工、变形加工三大类。

去除加工又称为分离加工，是从工件上去除多余的材料。

结合加工是利用理化方法将不同材料结合在一起。

又可分为附着、注入、连接三种。

变形加工又称为流动加工，是利用力、热、分子运动等手段使工件产生变形，改变其尺寸、形状和性能.

2．加工方法机理

按机理精密与特种加工分为传统加工、非传统加工、复合加工。

第四节 精密与特种加工技术的地位和作用

先进制造技术已经是一个国家经济发展的重要手段之一。

发展先进制造技术是当前世界各国发展国民经济的主攻方向和战略决策，同时又是一个国家独立自主、繁荣富强、经济持续稳定发展、科技保持先进领先的长远大计。