特种加工知识点,考点总结。

@特种加工的产生及发展：1解决各种难切削材料的加工问题2解决各种特殊复杂表面的加工问题3解决各种超精、光整、特殊要求的零件加工问题@常见特种加工种类：电火花加工、电化学加工、高能束加工、超声加工、化学加工、快速成形@对材料可加工性和结构工艺性等的影响1提高了材料的可加工性2改变了零件的典型工艺路线3改变了新产品的试制模式4很大程度上影响了产品零件的结构设计5传统的结构工艺性好坏衡量标准的重新审视6成为微细加工和纳米加工的主要手段@电火花加工原理：基于工具和工件（正负电极）之间脉冲性火花放电时的电腐蚀现象对侵蚀多余的金属，以使零件的尺寸、形状和表面质量达到预定要求的加工方法。

@电火花腐蚀产生原因：电火花放电时火花通道中瞬时产生大量的热，达到很高的温度，足以使任何金属材料局部熔化、气化而被腐蚀掉，形成放电凹坑@电火花加工的特点：优点：1适合于任何难切削材料的加工2可以加工特殊及复杂形状的表面和零件局限性:1主要用于加工金属等导电材料2加工速度较慢3存在电极损耗@电火花加工机理：实验结果表明，电火花加工的微观过程是电场力、磁力、热力、流体动力、电化学和胶体化学等综合作用的结果。

这一过程大致可分为以下几个连续的阶段:1极间介质的电离、击穿，形成放电通道2介质热分解、电极材料熔化、气化热膨胀3电极材料的抛出4极间介质的消电离@极性效应：在电火花加工过程中，正极和负极都会受到不同程度的电腐蚀，即使相同材料，正、负极的电蚀量也不相同，这种单纯由极性不同而电蚀量不同的现象称为“极性效应”。

@产生极性效应的原因：火花放电过程中，正、负电极表面分别受到负电子和正离子的轰击和瞬时热源作用，正、负极表面分配到的能量不一样是极性效应的根本原因。

@金属材料热学常数对电蚀量的影响：1脉冲放电能量相同时，熔点、沸点、比热容、熔化热、气化热越高，电蚀量越少；2热传导率越大，电蚀量越少；3单个脉冲能量一定时，脉冲电流幅值越小，则脉宽越长，散失的热量越多。

电蚀量越少；脉冲电流幅值过大，则损耗能量使得材料气化，电蚀量也将减少。

@影响电火花加工精度的因素主要有以下几个方面：1放电间隙（大小及其一致性）2工具电极的损耗3尖角与棱边倒角@影响表面粗糙度的因素1表面粗糙度主要决定于单个脉冲能量，单个脉冲能量越大，表面粗糙度越大；2熔点高的材料（硬质合金）在相同能量下加工表面粗糙度比熔点低（钢）的材料好；3精加工时，工具电极的表面粗糙度也将影响加工表面的粗糙度；4电极面积也对表面粗糙度有影响；5表面粗糙度和加工速度存在很大的矛盾@电火花加工用脉冲电源需要满足的条件：1有较高的加工速度2工具电极损耗低3加工过程稳定4工艺范围广@对电火花加工用脉冲电源的具体要求1单向脉冲2脉冲电压前后沿较陡（一般采用矩形波脉冲电源）3脉冲主要参数具有很宽的调节范围4综合性能（工作稳定可靠、成本低、寿命长、体积小、维修方便、节能@晶体管式脉冲电源的特点1脉冲频率高，脉冲参数容易调节，脉冲波形较好，易于实现多回路加工和自适应控制等自动化要求。

2晶体管式脉冲电源的应用3应用很广泛，特别在中小型脉冲电源中@等脉冲电源:每个脉冲在介质击穿后所释放的单个脉冲能量相等，从而确保放电凹坑大小均匀，在一定的表面粗糙度要求下获得较快的加工速度。

对于矩形波脉冲电流而言，即每个脉冲放电电流持续时间相等。

@获得等脉冲电流宽度的方法：利用火花击穿后电压的突降信号，控制单稳态电路产生延时，作为脉冲电流的起始时间，延时t e后，发出信号中断脉冲，完成一次放电，同时触发另一个单稳态电路，延时t o （脉冲间隔）后发出信号开始第二个脉冲。

@对自动进给系统的一般要求:1较广的速度调节跟踪范围；2足够的灵敏度和快速性；3必要的稳定性，避免低速爬行4体积小、结构简单、维修方便@自动进给调节系统包括测量环节、比较环节、放大驱动环节、执行环节和调节对象几个主要环节@电火花穿孔成形加工机床主要由主机、脉冲电源、自动进给调节系统、工作液净化及循环系统几部分组成@线切割加工的原理:利用移动的细金属导线（铜丝或钼丝）作电极，对工件进行脉冲火花放电，切割成形@分类：往复高速走丝和单项低速走丝电火花线切割加工@线切割加工与电火花成形加工的共性：1电压、电流波形基本相似；单个脉冲放电状态2加工机理、生产率、表面粗糙度等工艺规律、材料的可加工性等基本相似。

@线切割加工相比于电火花加工的特性1脉冲宽度、平均电流不能太大，工艺加工参数范围较小，属中、精正极性电火花加工；2采用水或水基工作液，电阻率较小，开路状态下有明显电解电流，存在的电解效应有益于改善表面粗糙度；3一般没有稳定的电弧放电；4存在“疏散接触”式轻压放电现象；5节省成形工具电极的设计制造费用；6可以加工微细异形孔、窄缝、复杂形状工件；7单位长度电极丝损耗较少，对加工精度影响较小@线切割加工的应用范围：1模具加工；电火花加工与线切割加工的精度区别2电火花成形用电极加工3零件加工@线切割控制系统轨迹控制原理：高速走丝数控线切割插补多采用逐点比较法，分为四个节拍工作：1偏差判别——决定x或y进给2进给3偏差计算——作为下一步判别的依据4终点判断——达到终点，则停止差补和进给@电化学加工分类：包括从工件上去除金属的电解加工和在工件上沉积金属的电铸加工两大类，属于通过电化学反应去除工件材料或在其上镀覆金属材料的非传统加工方法。

@金属的电极电位：在金属和其盐溶液之间的电位差。

当金属溶解和沉积互相平衡时的电极电位，又称为平衡电极电位。

@电极电位的测量：25℃时，金属离子有效质量分数为1g/L，金属的电极电位与标准氢电极的电位差，成为标准电极电位@电极的极化平衡电极电位是没有电流通过电极时的情况，当有电流通过时，电极的平衡状态遇到破坏，使阳极电位正向移动（代数值增大）、阴极电位负向移动（代数值减小）。

极化后的电极电位与平衡电位的差值成为超电位，电流密度增加，超电位也增加。

@极化：当有电流通过电解池时，电极的平衡状态被破坏，阳极电位向正移，阴极的电位向负移动，这一现象称为极化。

@超电位：极化后的电极电位与平衡电位的差值称为超电位@浓差极化:在外电场的作用下，如果阳极表面液层中金属离子的扩散与迁移速度较慢，来不及扩散到溶液中去，使阳极表面造成金属离子堆积，引起了电位值增大（即阳极电位向正移），这就是浓差极化。

阴极的浓差极化较小。

@使浓差极化减小的措施（加速电极表面离子的扩散和迁移速度）1提高电解液流速以增强其搅拌作用；2升高电解液温度等@电化学极化1电化学极化主要发生在阴极上，从电源流入的电子来不及转移给电解液中的阳离子，在阴极上积累过多的电子使阴极电位向负移，从而形成电化学极化。

2阳极上的电化学极化一般是很小的，但当阳极上产生析氧反应时，就会产生相当严重的电化学极化。

@电化学极化影响因素:电化学极化仅仅取决于反应本身，即电极材料和电解液成分，此外还与温度、电流密度有关。

温度升高，反应速度加快，电化学极化减小；电流密度愈高，电化学极化也愈严重。

@金属的活化:利用阳极溶解原理的电化学加工时，若阳极溶解过程缓慢，会影响生产率。

活化：使金属钝化膜破坏的过程称为活化。

@影响活化的因素: 加热电解液；通入还原性气体或某些活性离子（Cl-）；采用机械办法破坏钝化膜等。

@电解加工成形原理: 图中细竖线的疏密程度表示两极间的电流密度的大小，在加工刚开始时，两极之间距离近的地方通过的电流密度较大，电解液流速也较高，阳极的溶解速度就比较快。

当工具相对于工件不断进给，直至得到工件表面和阴极工作表面基本相似的形状。

@电解加工的优点1加工范围广（高硬度、高强度、高韧性、复杂型面）；2生产率较高，约为电火花加工的5~10倍，且加工生产率不直接受到加工精度和表面粗糙度的限制；3可达到较好的表面粗糙度R a1.25~0.2µm和±0.1mm的平均精度；4加工过程不存在机械切削力，无残余应力和变形，无飞边和毛刺；5阴极工具不耗损，可长期使用@电解加工的缺点:1不易达到较高的精度和加工稳定性，杂散腐蚀严重，难以实现窄缝、小孔的加工；2电极工具设计与制造麻烦，难适应单件生产；3附属设备较多，占地面积大，要求机床具有足够的刚度和防腐蚀性，造价高；4电解液对环境有污染，需要无害化处理@选择电解加工工艺的原则：1难加工材料；2复杂形状零件；3大批量生产@电极反应过程基本原理:电极电位最负的物质首先在阳极反应；电极电位最正的物质首先在阴极反应@电解液的主要作用1导电2提供电化学反应的场所3及时带走电解产物和冷却@对电解液的要求1具有足够的蚀除速度2具有较高的加工精度和表面质量3阳极产物为不溶性化合物@电解加工生产率及其影响因素:影响因素：电化学当量、电解电流、电解时间、电解液@电铸加工的原理利用电镀液中金属正离子在电场的作用下，镀覆沉积到阴极上去的过程。

@涂镀加工的原理又称刷镀或无槽电镀，是在金属工件表面局部快速电化学沉积金属的新技术。

@激光加工原理: 利用高强度、方向性好、单色性好的相干光，获得极高的能量密度（108~1010W/cm2）和10000℃以上的高温，使材料在极短的时间内（千分之几秒甚至更短）熔化甚至气化，以达到去除材料的目的@激光具有一般光的共性（反射、折射、干涉等），也有其特性。

（受激辐射）1强度、亮度和能量密度高2单色性好3相干性好4方向性好@激光的产生条件1粒子数反转具有亚稳态能级结构的物质，在一定外来光子能量激发条件下，吸收光能，使处于亚稳态（高能级）的原子数目大于处于基态（低能级）的原子数目的现象。

2受激辐射在粒子数反转的状态下，一束光子入射该物体，当光子能量恰好等于两个能级相对应的能量差时，产生受激辐射，输出大量光能。

@原子的发光1光辐射2自发辐射3受激辐射@激光加工特点1聚焦后，激光加工的功率密度非常高，光能转化为热能几乎可以熔化、气化任何材料。

2激光光斑可以聚焦到微米级，输出功率可调，能够实现精密微细加工。

3非接触式加工，无机械力，无工具损耗，易实现加工过程自动化。

4与其他高能束加工比较，加工装置比较简单。

@激光加工的基本设备包括以下四部分：1激光器：将电能转变成光能。

2激光器电源：为激光器提供能量和控制功能。

3光学系统：聚焦系统和观察瞄准系统。

4机械系统：床身、工作台、机电控制系统@固体激光器的分类1红宝石激光器2钕玻璃激光器3掺钕钇铝石榴石激光器@气体激光器1二氧化碳激光器2氩离子激光器@超声波的特性：1能够传递很强的能量2在液体介质传播时，将以极高的频率压迫液体质点振动，在液体介质中连续形成压缩和稀疏区域，由于液体的不可压缩性，将产生压力正负交变的脉冲液压冲击和空化现象3在不同介质界面产生反射和折射现象，两种介质的波阻抗相差越大，反射率越高4一定条件下产生干涉和共振现象@超声加工的基本原理1超声换能器将电振荡转变为机械振动；2变幅杆将振幅放大到0.05~0.1mm 左右；3工具端面超声振动迫使工作液中磨粒撞击、抛磨加工表面；4工作液形成正负液压冲击波及空化作用促使工作液钻入加工材料裂缝，加剧机械破坏作用。