特种加工教案

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。

(2) 特种加工的应用领域正在拓宽。

(3) 广泛采用自动化技术。

3、我国特种加工技术的发展情况

我国的特种加工技术起步较早。20世纪50年代中期我国工厂已设计研制出电火花穿孔机床，60年代末上海电表厂张维良工程师在阳极—机械切割的基础上发明了我国独创的快走丝线切割机床，

4、特种加工的分类

分类没有明确的规定，一般按能量来源和作用形式以及加工原理可分为表1-1所示的形式

表1-1 常用特种加工方法的分类

依据工件材料、尺寸、形状、精度、生产率、经济性等情况作具体分析，区别对待，合理选择特种加工方法。如表1-2所示

表1-2 几种常见特种加工方法的综合比较

四、总结：

1、特种加工的特点和发展方向。

2、特种加工的分类

课题：第二章电火花加工

2.1电火花加工的基本原理及其分类

2.2 电火花加工的机理

课时：2

授课：尹有根

教学目标：电火花加工的物理本质及特点

教学重点：1电火花加工的基本原理及其分类

2电火花加工的机理

2.1 电火花加工的物理本质及特点

一、复习旧课：与机械加工比较特种加工的特点及它的发展方向和分类。

二、引入新课:电火花加工是特种加工的典型代表。我们看见电火花加工中有火花产生材料就被蚀除掉了这是什么原因呢？

三、讲课内容：

1、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相互靠近时，极间形成脉冲性火花放电，在电火花通道中产生瞬时高温，使金属局部熔化，甚至气化，从而将金属蚀除下来。分为以下几个阶段(如图2-1所示)：

图2-1 电火花加工原理

(1) 极间介质的电离、击穿，形成放电通道(如图2-1(a)所示)。

(2) 电极材料的熔化、气化热膨胀(如图2-1(b)、(c)所示)。

(3) 电极材料的抛出(如图2-1(d)所示)。

(4) 极间介质的消电离(如图2-1(e)所示)。加工液流入放电间隙，将电蚀产物及残余的热量带走，并恢复绝缘状态。

上述步骤(1)～(4)在一秒内约数千次甚至数万次地往复式进行，即单个脉冲放电结束，经过一段时间间隔(即脉冲间隔)使工作液恢复绝缘后，第二个脉冲又作用到工具电极和工件上，又会在当时极间距离相对最近或绝缘强度最弱处击穿放电，蚀出另一个小凹坑。(如图2-2所示)。所以电火花加工是大量的微小放电痕迹逐渐累积而成的去除金属的加工方式。

图2-2 电火花表面局部放大图

2、电火花加工、电火花线切割加工的特点

1）．共同特点

(1) 二者的加工原理相同，都是通过电火花放电产生的热来熔解去除金属的，所以二者加工材料的难易与材料的硬度无关，加工中不存在显著的机械切削力。

(2) 二者的加工机理、生产率、表面粗糙度等工艺规律基本相似，可以加工硬质合金等一切导电材料。

(3) 最小角部半径有限制。电火花加工中最小角部半径为加工间隙，线切割加工中最小角部半径为电极丝的半径加上加工间隙。

2）．不同特点

(1) 从加工原理来看，电火花加工是将电极形状复制到工件上的一种工艺方法(如图2-3所示)。而线切割加工是利用移动的细金属导线(铜丝或钼丝)做电极，对工件进行脉冲火花放电，切割成型的一种工艺方法，如图2-4所示。

图2-3 电火花加工

图2-4 线切割加工

(2) 从产品形状角度看，电火花加工必须先用数控加工等方法加工出与产品形状相似的电极；线切割加工中产品的形状是通过工作台按给定的控制程序移动而合成的，只对工件进行轮廓图形加工，余料仍可利用。

(3) 从电极角度看，电火花加工必须制作成型用的电极(一般用铜、石墨等材料制作而成)；线切割加工用移动的细金属导线(铜丝或钼丝)做电极。

(4) 从电极损耗角度看，电火花加工中电极相对静止，易损耗，故通常采用多个电极加工；而线切割加工中由于电极丝连续移动，使新的电极丝不断地补充和替换在电蚀加工区受到损耗的电极丝，避免了电极损耗对加工精度的影响。

(5) 从应用角度看，电火花加工可以加工通孔、盲孔，特别适宜加工形状复杂的塑料模具等零件的型腔以及刻文字、花纹等(如图2-5(a)所示)；而线切割加工只能加工通孔，能方便地加工出小孔、形状复杂的窄缝及各种形状复杂的零件(如图2-5(b)所示)。

(a) 电火花加工产品 (b) 线切割加工产品

图2-5 加工产品实例

四、总结：

1、电火花加工的物理本质

2、电火花加工、电火花线切割加工的异同点

五、作业：

1、电火花加工的物理本质是什么？

2、电火花加工与电火花线切割加工的异同点是什么？

课题：第二章电火花加工

2.3电火花加工的一些基本规律

课时：2

授课：尹有根

教学目标：电火花加工的一些基本规律

教学重点：1电火花加工的一些基本规律

一、复习旧课：电火花加工的特点

二、引入新课：表面粗糙度、加工精度时电火花加工两个中的指标。

三、讲课内容：

１、影响表面粗糙度的主要因素

电火花加工表面粗糙度的形成与切削加工不同，它是由若干电蚀小凹坑组成的，能存润滑油，其耐磨性比同样粗糙度的机加工表面要好。

当峰值电流一定时，脉冲宽度越大，单个脉冲的能量就大，放电腐蚀的凹坑也越大、越深，所以表面粗糙度就越差。

在脉冲宽度一定的条件下，随着峰值电流的增加，单个脉冲能量也增加，表面粗糙度就变差。

在一定的脉冲能量下，不同的工件电极材料表面粗糙度值大小不同，熔点高的材料表面粗糙度值要比熔点低的材料小。

工具电极表面的粗糙度值大小也影响工件的加工表面粗糙度值。

由于电极的相对运动，工件侧边的表面粗糙度值比端面小。

干净的工作液有利于得到理想的表面粗糙度。

２、影响加工精度的主要因素

1）．放电间隙

间隙大小对形状精度也有影响，间隙越大，则复制精度越差，特别是对复杂形状

的加工表面。