第4章 特种加工技术
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。
特种加工技术 教学大纲
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）。
特种加工技术教案
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。
精品文档-特种加工技术(第二版)(周旭光)-第四章
第四章 电火花加工工艺及实例 图4-3 间接法
第四章 电火花加工工艺及实例
间接法的优点是： (1) 可以自由选择电极材料，电加工性能好。 (2) 因为凸模是根据凹模另外进行配制，所以凸模和凹 模的配合间隙与放电间隙无关。 间接法的缺点是：电极与凸模分开制造，配合间隙难以保 证均匀。
第四章 电火花加工工艺及实例
第四章 电火花加工工艺及实例 第四章 电火花加工工艺及实例
4.1 4.2 4.3 4.4 习题
电火花加工方法 电火花加工准备工作 加工规准转换及加工实例 电火花加工中应注意的一些问题
第四章 电火花加工工艺及实例
前面讲过，电火花加工是利用火花放电腐蚀金属的原理， 用工具电极对工件进行复制加工的工艺方法。
第四章 电火花加工工艺及实例
(3) 材料去除量大，表面粗糙度要求严格。 (4) 加工面积变化大，要求电规准的调节范围相应也大。 根据电火花成型加工的特点，在实际中通常采用如下方法：
第四章 电火花加工工艺及实例
1. 单工具电极直接成型法(如图4-7所示) 单工具电极直接成型法是指采用同一个工具电极完成模具 型腔的粗、中及精加工。 对普通的电火花机床，在加工过程中先用无损耗或低损耗 电规准进行粗加工，然后采用平动头使工具电极做圆周平移运 动，按照粗、中、精的顺序逐级改变电规准，进行侧面平动修 整加工。在加工过程中，借助平动头逐渐加大工具电极的偏心 量，可以补偿前后两个加工电规准之间放电间隙的差值，这样 就可完成整个型腔的加工。
(3) 是一种较常用的电极材料，多用于穿孔加工。
第四章 电火花加工工艺及实例 2) 钢电极的特点 (1) 来源丰富，价格便宜，具有良好的机械加工性能。 (2) 加工稳定性较差，电极损耗较大，生产率也较低。 (3) 多用于一般的穿孔加工。 3) 紫铜(纯铜)电极的特点 (1) 加工过程中稳定性好，生产率高。 (2) 精加工时比石墨电极损耗小。
《特种加工技术》课程教学大纲
《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。
特种加工技术介绍课件
超声波加工
原理：利用超 声波振动产生 的能量进行加 工
特点：精度高、 速度快、无污 染、可加工复 杂形状
应用：可用于 精密加工、焊 接、清洗等领 域
局限性：加工 深度有限，对 材料要求较高
特种加工技术的应 用实例
模具制造
01
02
03
04
特种加工技术在模 具制造中的应用广 泛，如电火花加工、
激光加工等。
04
自动化和智能化水平
绿色环保
减少废气排放：采用环保型加工工艺，
01
减少废气排放，降低环境污染。 节约能源：采用节能型加工设备，降
02
低能源消耗，提高能源利用率。 减少废弃物产生：采用环保型加工材料，
03
减少废弃物产生，降低环境污染。 提高生产效率：采用自动化、智能化加
04
工设备，提高生产效率，降低生产成本。
工
航空复合材料加 工：采用超声波 加工技术，提高 复合材料的加工
效率和质量
航天器热防护系 统加工：采用电 子束加工技术， 实现热防护系统 的精确成型和性
能优化
医疗设备制造
电火花加工：用于制造复 杂形状的医疗器械，如骨 科植入物、心脏起搏器等
水射流加工：用于制造生 物相容性高的医疗器械， 如人工关节、心脏瓣膜等
1
激光切割：利用高能量密度的激光束对材料进行切割
2
激光焊接：利用激光束将两个材料熔接在一起
3
激光打标：利用激光束在材料表面留下标记
4
激光雕刻：利用激光束在材料表面雕刻出各种图案和文字
5
激光熔覆：利用激光束将金属粉末熔覆在材料表面，形成耐磨、耐腐蚀的涂层
6
激光淬火：利用激光束对材料表面进行快速加热和冷却，提高材料的硬度和耐磨性
特种加工技术
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
直线编程 B为分隔符 X、Y 分别是直线在该坐标系内的终点坐标 G 为计数方向 是用来确定加工时的计数方向，分Gx和Gy。 J 为计数长度 ：由计数方向G确定投影方向，若G=Gx，则将直 线向X轴投影
Y Gx Y B(x , y) e e A J＝x X y＜x 取G＝Gx J＝y y＞x 取G＝Gy Gx A X
当正极蚀除速度大于负极时的极性效应，称 为正极性效应；当负极蚀除速度大于正极时的 极性效应，称为负极性效应；当正负两极蚀除 速度相同时，则称为零极性效应。(避免发生)
负极带负电子质量小、惯性小、运动灵活。 负极带负电子质量小、惯性小、运动灵活。
适用于脉冲小，精加工。 适用于脉冲小，精加工。正极性
机床类别代号（电火花加工机床）
机床安全操作规程
1、 电火花机床在放电加工中，严禁用手触及电极，以免发生触电危险； 、 电火花机床在放电加工中，严禁用手触及电极，以免发生触电危险； 放电加工过中，绝对不允许操作人员擅自离开。 放电加工过中，绝对不允许操作人员擅自离开。 油箱中要有足够的油量， 若温度过高时， 2、油箱中要有足够的油量，控制油温不超过50℃，若温度过高时，应该加 快加工液的循环，用以降低油温。 快加工液的循环，用以降低油温。 加工时，可喷油加工，也可浸油加工。喷油加工时容易引起火灾， 3、加工时，可喷油加工，也可浸油加工。喷油加工时容易引起火灾，应小 心。浸油加时，加工液应全部浸没工件，工作液的液面一定要高于工件 浸油加时，加工液应全部浸没工件， 以上。如果液面过低或加工电流较大，极有可能导致发生火灾。 30mm以上。如果液面过低或加工电流较大，极有可能导致发生火灾。 加工完成后，必须先切断总电源，然后拉动加工液槽边上的放油拉杆， 4、加工完成后，必须先切断总电源，然后拉动加工液槽边上的放油拉杆， 放掉加工液后，擦试机床，确保机床的清洁。 放掉加工液后，擦试机床，确保机床的清洁。 5、每次加工完毕后，应将工作液槽的煤油泄放回工作液内，将工作台面用 、每次加工完毕后，应将工作液槽的煤油泄放回工作液内， 棉纱擦拭干净。 棉纱擦拭干净。
特种加工技术
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。
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• 在生产中必须善于处理加工速度与表面粗糙 度这一对矛盾，否则愈速则不达。
• 2）表面变质层
• 放电加工时，在放电的瞬时高温和液体介质 的快速冷却作用下，材料的表层产生较大的 变化，大体可分为熔化凝固层、热影响层和 显微裂纹如图1-5所示。
• （1）熔化凝固层 • 位于工件表层的最上层。 • 它是放电时瞬时高温熔化后被液体介质快速 冷却凝固的薄层。它不同于基体金属，与内 层结合也不牢固。其厚度随脉冲能量的增大 而变厚，但一般小于0.1mm。
度也相应提高；
• 5) 几乎每产生一种新的能源，就有可能导
致一种新的特种加工方法产生。 • 由于特种加工方法具有上述特点，因此，可 以用于解决以下工艺难题：
• 1、解决各种难加工材料的加工问题，如耐热
钢、不锈钢、钛合金、淬火钢、硬质合金、
陶瓷、宝石、金刚石以及锗和硅等各种高强
度、高硬度、高韧性、高脆性以及高纯度的
• 而对特种加工来讲，利用电火花工作之便穿孔
和电火花线切割加工孔时，方孔和圆孔在加工
难度上是没有分别的。有了高速电火花小孔加 工专用机床后，各种导电材料的小孔加工变得 更为容易；喷丝头上的各种异形孔则由以往的 不能加工变为可以加工；
• 现在则可以用电加工方法予以补救；过去攻
螺纹因无法取出孔内折断的丝锥，而使工件 报废的现象已经不复存在。 • 有了特种加工，设计和工艺人员在设计零件 结构，安排工艺过程时有了更大的灵活性和 选择余地。过去因一时疏忽在淬火前没有钻 的定位销孔，没有铣的槽，淬火后因难以切 削加工只能报废，
• 第一节 特种加工概述
• 一、特种加工的产生与特点
• 1.特种加工的概念
• 所谓特种加工是指不采用常规的刀具或磨具
对工件进行加工，而是直接利用电能、电化
学能、声能或光能等能量，或选择几种能量
的复合形式对材料进行加工的工艺方法。
• 2.特种加工的产生
• 特种加工早期的发明和应用是在 1943 年由前
• 一般按能量形式和作用原理进行划分。
• 二、特种加工方法分类
• 1、电能与热能作用方式有：电火花成形与穿
孔加工（EDM）、电火花线切割加工（ WEDM）、 • 2、电能与化学能作用方式有：电解加工
电子束加工（ EBM ）和等离子体加工（ PAM ）。
（ECM）、电铸加工（ECM）和刷镀加工。
• 3、电化学能与机械能作用方式有：电解磨 削（ECG）、电解珩磨（ECH）。 • 4、声能与机械能作用方式有：超声波加工 （USM）。 • 5、光能与热能作用方式有：激光加工 （LBM）。 • 6、电能与机械能作用方式有：离子束加工
• 3.特种加工的特点
• 与传统的切削加工相比，特种加工具有下列
特点：
• 1) 工具材料的硬度可以大大低于工件材料的
硬度；
• 2) 可直接利用电能、电化学能、声能或光能 等能量对材料进行加工；
• 3) 加工过程中的机械力不明显；
• 4) 各种加工方法可以有选择地复合成新的
工艺方法，使生产效率成倍的增长，加工精
过程中产生的电蚀产物和冷却电极及工件表
面。
• （三）电火花加工的特点
• 电火花加工具有如下特点： • 1、可以加工任何高强度、高硬度、高韧性、 高脆性以及时高纯度的导电材料。如不锈 钢、钛合金、工业纯铁、淬火钢、硬质合 金、导电陶瓷、立方氮化硼和人造聚晶金 刚石等。
• 2、加工时无明显机械力，故适用于低刚度工 件和细微结构的加工。由于可以简单地将工 具电极的形状复制在工件上，再加上数控技 术的运用，因此，特别适用于复杂的型孔和 型腔加工。甚至可以使用简单的工具电极加 工出复杂形状的零件。 • 3、脉冲参数可根据需要进行调节，因而，可 以在同一台机床上进行粗加工、半精加工和 精加工。
• 由于特种加工具有上述特点并可以解决生产 中上述工艺难题，因此，在现代制造、科学 研究和国防事业中获得日益广泛的应用，
刚度的细长轴、薄壁筒和弹性元件等的加工。
• 而生产和科学研究中提出来的新问题又促
进了特种加工方法的迅速发展。
• 特种加工发展至今虽有 50 多年的历史，但
在分类方法上并无明确的规定。
• 二、表面质量及其影响因素
• 电火花加工的表面质量主要包括表面粗糙
度、表面变质层和表面力学性能。
• 1）表面粗糙度
• 电火花加工的表面由许多无方向性的小坑和
硬凸边所组成，这种表面形貌在保存润滑油
方面，有点类似于刮削表面。在相同的表面
粗糙度和有润滑油的情况下，其表面的润滑
性能和耐磨损性能优于带方向性的切削和磨
削加工的表面。
• 对于表面粗糙度Ra值影响最大的是单个脉冲
能量。
• 单个脉冲能量越大，脉冲放电的能量越大，越 容易产生又深又大的放电凹坑，从而使加工表 面粗糙度加大。 • 工件材料对表面粗糙度也有影响。熔点高的材 料，如硬质合金，在相同能量下加工出的表面 粗糙度Ra值要小于熔点低的材料，如钢。由于 放电加工时的仿形作用，工具电极的表面粗糙 度也直接影响被加工表面的表面粗糙度。因此 精加工用的工具电极表面要光滑平整。
间不存在明显界限。热影响层主要为淬火区，
• 由于脆性材料的原始内应力较大，放电加工 时也容易产生裂纹。
• 3）表面力学性能
• 电火花加工表面层主要影响材料的显微硬度 与耐磨性、残余术要求的一种加工方法。在特种加工中，电
火花加工的应用最为广泛。
• 一、电火花加工的原理及特点
• （一）电火花加工原理 • 电火花加工是在如图 1-1 所示的加工系统中进 行的。
• 加工时，脉冲电源的一极接工具电源，另一极
接工件电极。两极均浸入具有一定绝缘度的液
体介质（常用煤油或矿物油）中。工具电极由
• 4、在一般情况下生产率低于切削加工。为了
提高生产率，常采用切削加工进行粗加工， 再进行电火花加工。目前电火花小孔加工的 生产率已明显高于钻头钻孔。 • 5、放电过程有部分能量消耗在工具电极上， 从而导致工具电极的损耗，影响成形精度。
• 由电火花加工具有上述特点，因此，一方 面广泛用于机械制造、航空航天、仪器仪 表和电子设备等行业，另一方面正在加强 研究，以扩大其应用范围，并不断改善其 不足之处。
（PAM）。
• 7 、 液 流 能 与 机 械 能 作 用 方 式 有 ：挤 压 珩磨 （AFH）和水射流切割（WJC）。 • 根据在生产中的实际应用情况，本章将主要介 绍电火花加工、电解加工、超声波加工、激光 加工、电子束和离子束加工。
• 三、特种加工对机械制造技术产生的影响
• 特种加工自问世以来，由于其突出的工艺特点
产生的瞬时高温 ,可达10000℃以上,足以使材 料溶化甚至蒸发，灼热的金属蒸气具有很大 的压力 , 引起剧烈的暴炸 , 而将熔融的金属抛 出,以致形成一个小凹坑。第一次脉冲放电结 束后，经过很短的时间间隔，第二个脉冲又 在另一极间最近点击穿放电。
• 如此周而复始高频率地重复地循环下去，工 具电极不断地向工件进给，它的形状最终就 复制在工件上，形成所需要的加工表面。 • 与此同时，总能量的一小部分也释放到工具 电极上，从而造成工具电极的损耗。电蚀过 程如图1-2所示。
加工一般需要安排在淬火工序之前。按照常 • 有了特种加工，为了避免淬火工序中引起的
已加工表面的变形甚至开裂，工艺人员可以
规，这是工艺人员必须遵循的工艺准则之一。
先安排淬火再加工孔槽。
• 采用电火花成形加工、电火花线切割加工或 电解加工的零件常先安排淬火，这已经成为 较典型的工艺过程。 • 总之，各种特种加工方法不仅给设计师提供 了更广阔的结构设计的新天地，而且给工艺 师提供了解决各种工艺难题的新手段，有力 地促进着我国的科技发展和技术进步。
• 模等，都可以采用电火花、电解、超声波和激
光等多种方法进行加工。
• 对于淬火钢、硬质合金，采用电火花成形加
工和电火花线切割加工已在也不是难事。
• 这样一来，材料的可加工性就不在仅仅以材
料的强度、硬度、韧性和脆性进行衡量，而
于所选择的加工方法有关。
• 2、要重新衡量设计结构工艺性的优劣问题。 • 在传统的结构设计中，通常认为方孔、小孔、 弯孔和窄缝的结构工艺性很差。
苏联的拉扎连柯夫妇发现开关触点遭受火花
放电的腐蚀损坏现象，继而进一步研究，最
终发明了电火花加工。
• 从而首次摆脱了常规的切削加工，直接利用
电能去除金属，达到了“以柔克刚”的效果。
• 随后，人门不停的进行研究和探索，相继发
展了一系列的特种加工新方法。
• 如电解加工、超声波加工和激光加工等，开
创了特种加工的广阔领域。
• 2、必须采用自动进给调节装臵
• 以保证工具电极与工件电极间微小的放电间隙。
间隙过大，极间电压难以击穿极间的掖体介质， 也不能产生火花放电。电参数对放电间隙的影
不能产生火花放电；间隙过小，容易产生短路， 响很大，精加工时单边间隙仅有 0.01mm, 而粗
加工时则可达0.5mm，甚至更大。
• 3、火花放电必须在具有一定绝缘强度 (103~107Ω·cm)的液体介质中进行。 • 常用的液体介质有煤油、皂化液和去离子水 等。液体介质又称工作液，它除了有利于产 生脉冲式火花放电外，而且有利于排除放电
自动进给调节装臵控制，以保证工具与工件在 正 常 加 工 时 维 持 一 很 小 的 放 电 间 隙 （ 0.010.05mm）。当脉冲电压加到两极之间，便将当 时条件下极间最近点的液体介质击穿，形成放 电通道。
• 由于通道的截面积很小，放电时间极短，致
使能量高度集中（ 106~107W/mm2) ，放电区域
• （二）电火花加工的条件
• 从上面的叙述中可以看出，进行电火花加工
必须具备下列三个条件： • 1、必须采用脉冲电源，以形成瞬时的脉冲放 电。每次脉冲放电延续一段时间 (10-7~10-3s) 后，需停歇一段时间，如图1-3所示。 这样才能使能量集中于微小区域，而不致于 扩散到邻近的材料中去。