现代制造技术 特种加工技术
现代制造技术特种加工
4）加工过程中工具阴极理论上无损耗， 可长期使用并保持其精度。
5）电解加工不需要复杂的成形运动就可 加工复杂的空间曲面，而且不会像传统机 械加工（如铣削）那样留下条纹痕迹。
6）电解加工不能加工非导电材料，较难 加工窄缝、小孔及尖角。
7）对复杂加工表面的工具电极的设计和 制造比较费事，不利于单件、小批生产。
2.4.3 主要用途
①加工具有复杂形状的型孔和型腔的模具 和零件；
②加工各种硬、脆材料如硬质合金和淬火 钢等；
③加工深细孔、异形孔、深槽、窄缝和切 割薄片等；
④加工各种成形刀具、样板和螺纹环规等 工具和量具。
2.4.4 方式分类 ① 利用成型工具电极，相对工件作简单 进给运动的电火花成形加工； ② 利用轴向移动的金属丝作工具电极， 工件按所需形状和尺寸作轨迹运动，以 切割导电材料的电火花线切割加工； ③ 利用金属丝或成形导电磨轮作工具电 极，进行小孔磨削或成形磨削的电火花 磨削；
G01 C140 LN002 STEP140 Z180-H000 M04; G01 C220 LN002 STEP200 Z120-H000
M04; /以C220条件加工至距离底面0.040
mm
M02; 精加工程序读者可以参照上面的程序自
己编写，精加工的加工条件为C120、C210、 C320、C310。
2.加工方法
（1）间接法
间接法是指在模具电火花加工中，凸 模与加工凹模用的电极分开制造，首先根 据凹模尺寸设计电极，然后制造电极，进 行凹模加工，再根据间隙要求来配制凸模。
主轴头
凸模 (冲 头 ) 工具电极 (紫 铜 )
工件 (凹 模 )
凸模刃口 主轴头
工件 (凹 模 )
主轴头
3.8现代特种加工技术
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 蚀刻、化学铣削等。
超声 波发 生器
Real
换能器
变幅杆 振动方向
工作液 喷嘴
工具 工件
超声波加工原理图
超声波加工样件
超声波加工机床
超声波加工特点及应用
适用于加工各种脆性金属材料和非金属材料，如玻璃、 陶瓷、半导体、宝石、金刚石等 。 可加工各种复杂形状的型孔、型腔、形面。 工具与工件不需作复杂的相对运动，机床结构简单。 被加工表面无残余应力，无破坏层，加工精度较高，尺 寸精度可达0.01～0.05mm 。 加工过程受力小，热影响小，可加工薄壁、薄片等易变 形零件。 生产效率较低。采用超声复合加工（如超声车削，超声 磨削，超声电解加工，超声线切割等）可提高加工效率。Fra bibliotek导轮Ral
Real
Y 电极丝
X
工件
电火花线切割原理图
eal
加工过程显示
电火花线切割机床
电火花线切割加工
数控电火花成型机床
电火花加工特点 不受加工材料硬度限制，可加工任何硬、脆、韧、软的 导电材料。 加工时无显著切削力，发热小，适于加工小孔、薄壁、 窄槽、形面、型腔及曲线孔等，且加工质量较好。 脉冲参数调整方便，可一次装夹完成粗、精加工。 易于实现数控加工。 电火花加工应用 电火花成形加工：电火花打孔常用于加工冷冲模、拉丝 模、喷嘴、喷丝孔等。型腔加工包括锻模、压铸模、挤压 模、塑料模等型腔加工，以及叶轮、叶片等曲面加工。 电火花线切割：广泛用于加工各种硬质合金和淬硬钢的 冲模、样板、各种形状复杂的板类零件、窄缝、栅网等。
特种加工与现代制造技术详解
特种加工与现代制造技术〖任务描述〗传统的切削加工方法都是“以硬克软”，即由“硬”的刀具对“软”的被加工材料施以外力，使被加工材料变形和分离以达到加工的目的。
但随着科学技术的发展，出现了许多传统加工方法难以加工的材料和结构。
这些材料具有高硬度、高强度、高脆性、高熔点或高黏性等，如硬质合金、钛合金、淬火工具钢、陶瓷、玻璃等。
难以加工的结构有复杂曲面，如涡轮机的叶片、成形模具的模腔；极小的尺寸如栅网、喷丝嘴、喷油嘴；低刚度构件如薄壁件、细长轴、弹性元件等。
〖任务分析〗为完成上述制造任务，特种加工方法渐渐发展起来。
〖相关知识〗学习情境一激光加工一、激光加工的原理激光加工的原理如图9-1所示。
激光器1吸收的特定波长的光通过光阑2和反射镜3后输出激光束，并通过透镜4将激光束聚焦到工件5的加工表面上，即可对工件进行加工。
图9-1 激光加工的原理二、激光加工的特点激光加工的特点如下。
（1）激光加工加工范围广。
激光加工的功率密度是各种加工方法中最高的一种，几乎能加工任何金属和非金属材料，如高熔点材料、耐热合金、硬质合金、有机玻璃及陶瓷、宝石、金刚石等硬脆材料。
（2）激光加工操作简便。
激光加工不需要真空条件，可在各种环境中进行。
（3）激光加工加工质量好。
由于激光具有能量密度高、瞬态性和非接触性等特点，工件热变形极小，且无机械变形，对精密小零件的加工非常有利。
（4）激光加工无工具损耗。
激光加工不需要加工工具，是非接触加工，工件不受明显的切削力，可对刚度差的薄壁零件进行加工。
（5）激光加工加工速度快、效率高，可减小热扩散带来的热变形。
（6）激光加工可控性好，易于实现加工自动化。
（7）激光加工装置小巧简单，维修方便。
（8）激光加工能实现一机多能。
在同一台激光加工装置上可分别进行切割、打孔、焊接、表面处理等多种加工，既可分步加工，又可在几个工位同时加工。
（9）激光加工无公害和污染。
激光束不会产生Ｘ射线等有害射线，无加工污染，也无需安装射线防护装置。
现代加工制造技术
现代加工制造技术摘要：主要介绍特种加工技术中的电火花工方式列举一些现代先进的加工制造技术。
关键词：特种加工技术，电火花加工，先进制造技术引言：随着信息时代的到来世界飞速的发展，现代工业也在与时俱进。
而传统制造工艺，已经远不能满足机械制造业中的要求。
促使现代加工制造技术发展起来。
解决了传统加工所不能解决的任务。
使现代加工制造技术在整个工业领域起着举足轻重的作用。
一、特种加工技术有以下的特点：1、与加工对象的机械性能无关，有些加工方法，如激光加工、电火花加工等，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。
2、非接触加工，不一定需要工具，有的虽使用工具，但与工件不接触，因此，工件不承受大的作用力，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，工件表面质量高，有些特种加工，如超声、电化学、水喷射、磨料流等，加工余量都是微细进行，故不仅可加工尺寸微小的孔或狭缝，还能获得高精度、极低粗糙度的加工表面。
4、不存在加工中的机械应变或大面积的热应变，可获得较低的表面粗糙度，其热应力、残余应力、冷作硬化等均比较小，尺寸稳定性好。
5、两种或两种以上的不同类型的能量可相互组合形成新的复合加工，其综合加工效果明显，且便于推广使用。
6、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。
在这里介绍一种我们较为熟悉的特种加工——电火花加工它的基本原理：当拉开电闸，或当插头接触不良时，会差生电火花放电，使得接触表面产生一些麻点和不整齐的缺口。
电火花加工就是利用这一放电腐蚀对金属进行特种加工。
它的一些特点：1、能加工普通切削加工方法难以切削的材料和复杂形状工件2、加工时无切削力3、不产生毛刺和刀痕沟纹等缺陷4、工具电极材料无须比工件材料硬5、直接使用电能加工，便于实现自动化6、加工后表面产生变质层，在某些应用中须进一步去除7、工作液的净化和加工中产生的烟雾污染处理比较麻烦二、先进制造技术先进制造技术，主要分为现代设计技术，先进制造工艺技术，柔性自动化技术，系统管理技术四大研究领域。
现代特种加工技术的发展现状与展望
现代特种加工技术的发展现状与展望引言随着信息时代的不断发展，各行各业的技术都在不断地更新换代，特种加工技术也不例外。
作为现代制造业中必不可少的关键技术之一，特种加工技术的发展一直备受关注。
现代特种加工技术的发展现状现代特种加工技术是指通过精密的工艺、设备和材料，对具有特殊形状、性质或要求的工件进行加工和改造的一种高级制造工艺。
根据工艺原理和特点，特种加工技术可以分为多种类型，以下是目前主要的特种加工技术：激光加工技术激光加工技术通过激光束的聚焦和集中作用，对目标物进行加工和改造。
这种技术具有精度高、速度快、污染小等优点，已被广泛应用于电子、汽车、机械等领域。
等离子体加工技术等离子体加工技术是通过高温等离子体电弧对材料进行切割和加工。
这种技术具有速度快、精度高、材料损伤小等优点，已被广泛应用于金属材料和化学工业领域。
超声波加工技术超声波加工技术是通过超声波振动，对物质进行加工和改造的一种技术。
这种技术具有清洁、无侵入、无污染等优点，已被广泛应用于电子、制药、生物等领域。
光纤激光焊接技术光纤激光焊接技术是通过光纤激光束对金属进行焊接的一种技术。
这种技术具有高速、高效、低污染等优点，已被广泛应用于航空、航天、汽车、电子等领域。
现代特种加工技术的发展展望在特种加工技术的发展过程中，随着科技的进步和需求的不断变化，特种加工技术也在不断地发展和完善。
以下是未来特种加工技术的发展趋势：精密加工技术随着制造业的不断发展，对工件精度的要求也越来越高，精密加工技术将成为未来特种加工技术的主要发展方向之一。
环保加工技术环保加工技术已成为全球热议的话题，环保加工技术的发展将成为未来特种加工技术的重要方向之一。
如超声波加工技术，其使用无污染，对环境无任何负面影响，而且在对材料进行加工的同时，不会对材料的物理性能造成损害。
多功能加工技术特种加工技术的应用范围不断扩大，单一的加工技术已经无法满足市场需求。
未来，同时具备多种加工功能的特种加工技术将更受市场欢迎。
机械制造工程技术基础：特种加工技术
激光器
机械系统
12.5 激光加工
❖12.5.3 激光对焦
演示
12.5 激光加工
❖12.5.4 激光器加工的范围（皮革纺织）
12.5 激光加工
❖12.5.4 激光器加工的范围（广告工艺）
12.5 激光加工
❖12.5.4 激光器加工的范围（建筑模型）
12.5 激光加工
❖12.5.4 激光器加工的范围（工业加工）
机械制造工程技术基础
特种加工技术
学习内容
1 掌握特种加工的概念 2 了解特种加工典型加工原理方法 3 分析特种加工与传统加工技术的区别
引言 零件的生产制造过程是怎样的？
机械加工
机械加工
传统加工（车、铣、刨、磨、钳）
现代加工
普通数控加工
（数控车、数控铣）
特种加工
(激光演示）
12.1 特种加工
❖12.1 特种加工概念
海宝笔筒图纸
海宝笔筒产品
12.4 熔融成形制作
❖ 使用快速成形制作海宝笔筒的过程
三维模型
海宝切笔片筒处图理纸
海宝笔筒产品
后处理 工件
·
设备加工
12.4 快速成形技术
❖12.4.2 快速成形技术特点
1、高度柔性：无需任何专用夹具或工具。 2、设计制造一体化：（CAD/CAM一体化）。 3、快速性 :几个小时到几十个小时就可制造出零件。 4、自由形状制造：可以制造任意复杂的三维几何实体。 5、材料的广泛性：如纤维、塑料、纸、陶瓷、金属等。
石等硬脆材料，比用金刚石刀具切割具有切片薄、切
口窄、精度高、生产率高、经济性好的优点。
12.6 超声波加工
❖12.6.3 超声波加工应用范围
现代制造技术
制造业是以制造技术为主导技术进行产品制造的企业群体的总称，是工业的主体。
根据我国现行统计划分，工业由制造业、采掘业以及电力、燃气和水的生产供应业构成，制造业系指第二产业中除采掘业、电力和燃气及其生产供应业、建筑业以外的所有行业，包括30个大类、169个中类、482个小类。
可以说制造业是一个国家的立国之本。
制造业发展水平的高低，将直接影响到国家各产品技术水平和经济效益的提高。
没有现代化的制造业就不可能有现代化的工业、农业、国防和科学技术。
从世界各国的工业化发展历程来看，制造业的优先发展是经济腾飞的必要条件。
制造技术的不断创新则是制造业发展的技术基础和动力。
也是一个国家科学技术水平的重要标志之一，它对信息技术、新材料技术、海洋工程、生物工程、能源工程和空间技术等新学科及新技术的发展有着至关重要的作用。
制造(Manufacturing)是利用制造资源(设计方法、工艺、设备和人力等)将材料“转变”为有用的物品的过程。
制造是一个很大的概念，按制造的连续性可分为连续制造(如化工产品的制造)和离散制造(如家电产品的制造)；按行业又可分为机械制造、食品制造、化工制造、IT产品制造，等等。
当今，人们对制造的概念又加以扩充，将体系管理和服务等也纳入其中。
制造是人类所有经济活动的基石，是人类历史发展和文明进步的动力。
制造技术(Manufacturing Technology)是制造活动所涉及到的一系列技术的总称，是提高产品竞争力的关键，也是制造业赖以生存和发展的主体技术。
传统的制造技术仅强调工艺方法和加工设备。
现代的制造技术不仅重视工艺方法和设备，还注重设计方法、生产组织模式、制造与环境和谐统一、制造的可持续性以及制造技术与其它科学技术的交叉和融合，甚至还涉及制造技术与制造全球化、贸易自由化、军备竞争等内容。
1.2 制造业的发展历程制造业的发展历程，是一个不断提高产品的质量、不断应用最新科技成果,提高和完善制造过程的自动化水平、信息化水平、应用先进的制造理念和管理理念和不断提高劳动生产率、降低制造成本，实现制造最优化的过程。
《现代制造技术》课后作业-1
绪论1．何谓特种加工？国外简称为： NTM 或 NCM ？（常见特种加工方法的英文简称如何写）所谓特种加工是只不同于传统切削加工方法，与传统加工有本质区别的不仅采用机械能，还采用电、化学、光、声等能量来进行加工的新一类加工方法2．特种加工的本质和特点？（1）不是主要依靠机械能，而是主要用其他能量（如电、化学、声、光、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、电子束等加工甚至没有成形的工具：（3）加工过程中工具与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。
11．电火花加工主要方法有哪些方法？电火花加工机理？.（1）主要方法有：电火花穿孔成形加工、电火花线切割加工、电火花磨削和镗磨，电火花同步共轭回转加工、电火花高速小孔加工、电火花表面强化及刻字加工。
（2）机理：基于工具和工件（正负极）之间脉冲性火花放电时的电腐蚀现象来蚀除多余的金属，以达到对零件尺寸、形状及表面质量预定的加工要求，应用到加工过程中，具体做法是使工具和工件之间不断产生脉冲性的火花放电，靠放电时局部，瞬时产生的高温蚀除金属。
2．何谓电火花加工的极性效应？正极性加工和负极性加工各自适用于什么场合？加工中如何利用极性效应来提高加工效率降低工具损耗？（1）极性效应：单纯的由正负极性不同而造成的彼此电蚀量不一样的现象（2）正极性加工时适合于短脉冲，窄脉冲；负极性加工时适合长脉冲；（3）采用单向脉冲直流电源，合理选用工具的电极材料，根据电极对材料的物理性能、加工要求选用最佳的电参数，正确的选用极性，使工件的蚀除速度最高，而工具的损耗尽可能小。
3．电火花加工的工作液有哪些作用？粗、精加工如何选择工作液有哪些作用？（1）作用形成电火花的击穿的放电通道，并在放电结束后迅速恢复间隙的绝缘状态；对放电通道产生压缩作用；帮助电蚀产物的抛出和排除；对工具、工件冷却等作用。
（2）对于粗加工，由于一般采用脉冲能量大，加工间隙也较大，选用介电性能，粘度大的全损耗系统用油（既机油），其燃点较高，不易着火燃烧；对于精加工，选用粘度小，流动性能好，渗透性好的煤油作为工作液。
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• 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金属和 非金属的加工。
• 2、解决各种复杂零件表面的加工问题，如各 种热锻模、冲裁模和冷拔模的模腔和型孔、整 体蜗轮、喷气蜗轮叶片、炮管内腔线以及喷油 嘴和喷丝头的微小孔的加工问题。
• 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。
• 随着我国国民经济和科学技术的飞速发展的 需要，特种加工技术将取得更加辉煌的成就。
• 3、解决各种精密的、有特属要求的零件的加 工问题，如航空航天、国防工业中表面质量和 精度要求都很高的陀螺仪、伺服阀以及低刚度 的细长轴、薄壁筒和弹性元件等的加工。
• 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，
• 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。
• 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，
• 3、对零件的结构设计带来重大变革。喷气发 动机的叶轮由于形状复杂，过去只能在做好 的一个个叶片后组装而成。有了电解加工设 计人员就可以设计整体涡轮了。又如山形硅 钢片冲模，结构复杂不易制造，往往采用拼 装结构。有了电火花
• 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。
• 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；
• 艺技术的认识，同时也引起了制造工艺技术的 一系列变革。
• 1、改变了对材料可加工性的认识。 • 对切削加工而言，淬火钢、硬质合金、陶瓷、
立方氮化硼和金刚石一直被认为是难切削材料。 而现在已较广泛使用的由陶瓷、立方氮化硼和 人造聚晶金刚石制成的刀具、工具和拉丝 • 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。
• 2、电能与化学能作用方式有：电解加工 （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 （PAM）。
• 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。
• 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。 • 由于特种可以设计
• 成整体结构。
• 4、可以进一步优化零件的机械加工工艺过程。 按照传统的切削加工，除磨削外，其它切削 加工一般需要安排在淬火工序之前。按照常 规，这是工艺人员必须遵循的工艺准则之一。
• 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 先安排淬火再加工孔槽。
• 第四章特种加工工艺基础 • 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 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。
• 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。
• 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。
• 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）、电子束加工（EBM）和等离子 体加工（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 • 和日益广泛的应用，逐步深化了人们对制造工
• 第二节 电火花加工
• 电器开关在合上和拉开时，有可能因局部放 电使开关的接触部位烧蚀，这种现象称为电 蚀。
• 电火花加工正是在一定的液体介质中，利用