机械制造基础第12章 特种加工和先进加工技术
《机械制造基础》课件_05篇 第一单元 特种加工概述
显著的切削力。
5.1.1特种加工的产生和发展 1.特种加工的产生 2.特种加工的特点 3.特种加工的发展趋势
5.1.2 特种加工对机械制造工艺技术的影响 1、提高了材料的可加工性； 2、改变了零件的工艺路线； 3、缩短了新产品的试制周期； 4、对产品和零件的结构设计产生较大影响； 5、需重新评估传统结构工艺性。
特种加工是指直接利用电能、热能、光能、 声能、化学能等进行加工的总称（有时也被称为 现代加工），这种加工方法是指除常规切削加工 以外的新的加工方法，利用电、磁、声、光、化 学等能量或其各种组合作用在工件的被加工部位 上，实现对材料的去除、变形、改变性能和镀覆， 从而达到加工目的。
特种加工与传统的切削加工区别在于： （1）不是依靠机械能，主要用其他能量去除
05篇 先进制造技术
第一单元 特种加工概述
教学目标:
1.了解特种加工与传统的切削加工的区别 2.了解特种加工的产生和发展 3.了解特种加工对机械制造工艺技术的影响 4.掌握特种加工方法
教学重点和难点:
1.特种加工概念及与传统的切削加工的区别 2.特种加工的产生和发展 3.特种加工对机械制造工艺技术的影响 4.特种加工方法
5.1.3特种加工方法 特种加工方法可按其能量来源和加工原理分
为电火花加工、电化学加工、高能束加工、物料 切蚀加工、化学加工、成形加工和复合加工等多 种方法。
特种加工技术
特种加工技术的发展可以追溯到20世纪50年代。
20世纪以来，科学技术发展到了一个崭新阶段，特别是在新技术革命浪潮推动下，生产和科学技术的发展更为迅速。
在许多工业部门特别是国防工业部门，高技术产品要求向高精度、高速度、高温、高压、大功率和小型化方向发展，对材料的要求越来越来高。
相应地涌现出大量的具有高熔点、高强度、高硬度、高脆性和高纯度等特殊性能的材料。
为了满足高技术产品的高性能要求，零件的结构形状愈来愈复杂，对精度、表面粗糙度和表面质量的特殊要求愈来愈高，特别是对表面完整性提出了更加严格的要求。
50年代以来，航空航天技术迅猛发展，高性能的航空产品要求具有很高的强度重量比和性能价格比，而且要求在高温、高压、高速、大载荷和强腐蚀等苛刻的条件下长期而可靠的工作。
飞机、航空发动机、航空电子及仪表设备以及其他高技术武器装备的工作条件随着性能的提高而不断恶化。
为此高性能的飞机、航空发动机等高新武器装备，必须不断发展和采用新结构和新材料。
现代高性能的飞机和航空发动机上大量采用了钛合金、复合材料、粉末冶金和定向凝固高温合金材料。
在高性能战斗机上钛合金用量已经达到30%以上如F-22战斗机钛合金用量已经达到36%、碳纤维增强树脂基复合材料用量达到25%，而且先进复合材料的用量在先进战斗机上有不断增加的趋势。
预计到2000年的高性能航空发动机的结构材料中超级合金、粉末冶金和定向凝固合金的结构重量约占55%，复合材料用量约占20%，钛合金重量约占10%高强度结构钢用量占15%，陶瓷材料占2%。
航空发动机的热端部件将继续发展高温高强高韧合金特别是各向异性的超级耐热合金、热障陶瓷涂层材料、陶瓷结构材料。
涡轮叶片已广泛采用定向凝固、单晶合金、快速凝固合金、粉末冶金合金和陶瓷材料；正在研制陶瓷和陶瓷基复合材料的涡轮叶片。
为了提高和确保现代飞机和航空发动机的性能、可靠性和严格的质量要求采用了大量的新型结构。
如根据高性能航空发动机对结构效率的要求，发动机的结构发生了重大变化，大量采用整体结构、蜂窝结构、钣金焊接结构和复杂的冷却结构。
朱眀zhubob机械制造基础11-12章
• 2. 切削用量要素 • (1) 切削速度 刀具切削刃选定 点相对于工件主运动的瞬时速 度，用符号“vc”来表示，单位 为m／s。 • (2) 进给量 刀具在进给运动方 向上相对于工件的位移量。它 可用工件每转一转刀具的位移 量来表述和度量，并用符号“f” 表示，单位为mm/r。 • (3) 背吃刀量 工件上已加工表 面与待加工表面之间的垂直距 离，用符号“ap”表示，单位为 mm。
图11.2 车削时的切削要素
授人以鱼不如授人以渔
第11章
金属切削加工基础
朱明工作室 zhubob@
• 11.1.2 金属切削刀具 • 1. 刀具材料 • 刀具要承受强摩擦、高压、高温，冲击和 振动，刀具材料的性能要求较高，包括高 硬度和耐磨性；足够的强度和韧性；高的 热硬性（在高温下保持切削所需的硬度）、 耐磨性、强度；良好工艺性和导热性等。
授人以鱼不如授人以渔
第11章
金属切削加工基础Βιβλιοθήκη 朱明工作室 zhubob@
• 2. 刀具切削部分的几 何形状 • （1）车刀的组成如 图11.3所示，车刀的 切削部分为刀头，它 由三面(前面、主后面、 副后面)、二刃（主切 削刃、副切削刃)、一
尖(刀尖)组成。
图11.3 车刀的组成
授人以鱼不如授人以渔
图11-8切屑形成过程 a)带状切屑； b) 节状切屑；c)粒状切屑；d)崩碎切屑 授人以鱼不如授人以渔
第11章
金属切削加工基础
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• 2. 切削液 • 为避免切削温度过高，一是要减少切削变形，如 合理选择切削用量和刀具角度件的加工性能等； 二是减少摩擦，加强散热，如采用切削液。 • 切削液作用：冷却、润滑、防锈、清洗。常用的 切削液可分三大类：水溶液、乳化液和油类。 • 切削液的使用范围： • 工件：切削钢等塑性材料，需要用切削液，切削 铸铁，青铜等脆性材料不用切削液。 • 刀具：高速钢用切削液，硬质合金不用。硬质合 金刀具使用切削液时需充分连续。 • 加工方法：钻，铰孔，攻螺纹，成形刀具，齿轮 刀具，磨削等需要切削液。 • 加工要求：粗加工，需要冷却切削液；精加工需 要润滑切削液。
机械制造技术第12章 机械装配工艺基础
图12.13
销连接
2．键连接装配
键连接是用键将机器上的轴与轴上的 零件（如齿轮、皮带轮、蜗轮……）连成 一体，传递运动或动力。
图12.14
平键连接装配
12.4 过盈配合装配与轴承装配
12.4.1 过盈配合装配12.2 装配精度12.2.1 装配精度
1．产品装配精度内容
（1）相互位置精度
指相关零部件间的平行度、垂直度、 同轴度、各种跳动及距离尺寸。
（2）相对运动精度
指有相对运动的零部件间在运动方向 和相对速度上的精度。
（3）配合质量及接触质量
配合质量是指零件配合表面间实际的 间隙或过盈量达到配合要求的程度。
3．修配法
修配法是将装配尺寸链中各组成环按经 济加工精度制造，装配时根据实测结果，改 变尺寸链中某一组成环的尺寸，或就地配制 这个环，使封闭环达到规定精度的一种装配 工艺方法。
该方法能获得很高的装配精度，而零 件可按经济精度制造。 缺点是增加了一道修配工序，费工费 时，又需技术熟练的工人，修配工时不易 确定，不适于流水线生产。
图12.12（a）所示为双螺母旋紧法，即 将两个螺母相互旋紧，然后旋动上面一个螺 母，使双头螺栓旋弄入孔中。 图12.12（b）所示为长螺母旋紧法，止 动螺钉2阻止螺母1和双头螺栓之间的相对运 动，然后旋动长螺母1，将双头螺栓旋入。
图12.12
双头螺栓装配
12.3.2 销、键连接的装配
1．销连接装配
12.2.2 获得装配精度的方法
1．互换法
产品中每个零件按图加工合格后，不 需再经过任何选择、修配和调节，就能达 到互换要求，装配后能达到规定的装配精 度。
《机械设计基础 》课件第12章
4.内齿轮与齿条
图12-14所示为一内齿圆柱齿轮，内齿轮的轮齿是分 布在空心圆柱体的内表面上的。与外齿轮相比，内齿轮有 下列几个不同点：
(1)内齿轮的齿厚相当于外齿轮的齿槽宽，内齿轮的齿 槽宽相当于外齿轮的齿厚。
(2)内齿轮的齿顶圆在它的分度圆之内，齿根圆在它的 分度圆以外。
图12-15所示为一齿条，它可以看作为齿轮的一种特 殊形式。与齿轮相比，齿条有下列两个主要特点：
图12-1 外啮合齿轮传动
图12-2 内啮合齿轮传动
图12-3 齿轮齿条传动
(2)斜齿圆柱齿轮传动。斜齿圆柱齿轮简称斜齿轮。 斜齿轮的轮齿与轴线成一定角度，如图12-4所示。斜齿轮 传动也可分为外啮合、内啮合和齿轮齿条传动。
(3)人字齿轮传动。人字齿轮的轮齿成人字形，如图 12-5所示。
图12-4 斜齿圆柱齿轮传动
图12-5 人字齿轮传动
2．空间齿轮传动
空间齿轮传动用于相交轴和交错轴之间的传动。 (1)圆锥齿轮传动。圆锥齿轮传动用于相交轴之间的传 动，有直齿圆锥齿轮传动(如图12-6所示)和曲齿圆锥齿轮 传动(如图12-7所示)。 (2)螺旋齿轮传动。螺旋齿轮传动用于交错轴之间的传 动，如图12-8所示。 (3)蜗轮蜗杆传动。蜗轮蜗杆传动用于垂直交错轴之间 的传动，如图12-9所示。
a
r1
r2
r1
r2
m 2
(Z1
Z2)
标准安装时两齿轮留有径向间隙c
c (ha* c*)m ha*m c*m
3.连续传动条件
1)渐开线齿轮的啮合过程
图12-19
1为
主动轮，轮2为从动轮，两轮的角速度方向如图所示。
N1N2为啮合线。开始进入啮合时，先是主动轮的齿根部分 与从动轮的齿顶部分接触，啮合的起点为从动轮的齿顶圆
机械制造基础第三版电子课件模块十二机械加工工艺及夹具的基本知识
一、任务实施 （一）任务引入 在数控铣床上加工如图12-7 所示的平板类零件，试确定零件的定位方法。
（二）分析及解决问题 该零件为一简单的平板类零件，加工面为轮廓面，零件在x、y、z 三个方向上 都有加工精度要求，根据定位的基本原理可知，零件在机用虎钳定位时应限制6 个自由度，即沿x、y、z 轴方向移动和绕x、y、z 轴转动的6 个自由度。
零件加工时用安装在数控铣床工作台上的机用虎钳装夹，装夹时工件的底面用 两块等高垫铁支承，侧面与固定钳口贴紧，加工前通过对刀确定左右方向的加工 位置，零件定位后用机用虎钳夹紧，由此可知，工件定位方式为：等高垫铁限制 工件的3 个自由度，固定钳口限制2 个自由度，对刀限制1 个自由度，共限制工 件的6 个自由度。
（三）工件定位的基本原理 1．六点定位原理
在空间直角坐标系中，工件可沿x、y、z 轴有不同的位置，也 可以绕x、y、z 轴回转。这种工件位置的不确定性通常称为自由度。
工件在直角坐标系中有6 个自由度，工件定位的实质就是要限制对加工有不良 影响的自由度。
如果如图12-13 所示设置6 个固定点，并限定工 件的3 个面分别与这些点保持接触且不背离，工件的 6 个自由度便都被限制了。这些用来限制工件自由度 的固定点称为定位支承点，简称支承点。
该零件的机械加工过程可分为3 个工序，即表12-1 中的步骤2、3、4。在不 同工序中又包含若干工步、装夹，例如，在工序2 中包括车削端面、钻中心孔、 车削各外圆面、车槽和倒角等工步，在该工序中包括装夹一端、加工后掉头共计 两次装夹，在每次装夹后各有一个工位，每个工步中包含的进给次数视加工余量 不同而各不相同。
（2）防止产生欠定位 在实际定位时有部分（或全部）自由度未被限制，使工件不能正确定位，称为 欠定位。 （3）正确处理重复定位 如果工件在定位时，同一自由度被多于一个的定位元件限制，这种定位称为重 复定位。图12-16a 是短销、大平面定位，短销限制2个自由度，大平面限制3自 由度 ，不是重复定位。图12-16b 是长销、小平面定位，长销限制4个自由度 ， 小平面限制1个自由度，也不是重复定位。图12-16c 是长销、大平面定位，长销 限制4个自由度 ，大平面限制3个自由度，属于重复定位。
先进加工技术总结范文
随着科技的飞速发展，先进加工技术已经成为推动制造业进步的关键因素。
以下是对先进加工技术的一次全面总结，旨在梳理和回顾近年来在加工领域取得的显著成就。
一、加工技术的概念与发展先进加工技术是指采用高精度、高效率、高自动化、低消耗的加工方法和技术，对材料进行加工制造。
它涵盖了精密加工、超精密加工、特种加工等多个领域，是现代制造业的核心技术之一。
二、先进加工技术的主要类型1. 精密加工技术：精密加工技术是指在尺寸精度和形状精度方面达到较高要求的加工方法，如精密车削、精密磨削等。
这种技术广泛应用于航空航天、精密仪器、医疗器械等领域。
2. 超精密加工技术：超精密加工技术是指尺寸精度和形状精度达到纳米级甚至亚纳米级的加工方法，如纳米压印、光学加工等。
这种技术在光电子、纳米技术等领域具有广泛的应用前景。
3. 特种加工技术：特种加工技术是指利用特殊物理、化学或生物作用对材料进行加工的方法，如电火花加工、激光加工、电化学加工等。
这种技术在模具制造、航空航天、医疗器械等领域具有重要作用。
4. 智能加工技术：智能加工技术是指将人工智能、大数据、物联网等技术应用于加工领域，实现加工过程的智能化、自动化。
这种技术在提高加工效率、降低成本、保证产品质量等方面具有重要意义。
三、先进加工技术的优势1. 提高加工精度和表面质量：先进加工技术可以实现高精度、高效率的加工，提高产品的尺寸精度和形状精度，降低表面粗糙度，提高产品的质量。
2. 提高加工效率：先进加工技术采用高自动化、高效率的加工方法，可以显著提高加工效率，缩短生产周期。
3. 降低生产成本：先进加工技术采用低消耗、节能环保的加工方法，可以降低生产成本，提高企业的竞争力。
4. 适应复杂加工需求：先进加工技术具有广泛的应用领域，可以适应各种复杂加工需求，满足不同行业的发展需求。
四、先进加工技术的发展趋势1. 智能化、自动化：随着人工智能、物联网等技术的发展，加工设备将实现智能化、自动化，提高加工效率和产品质量。
13机械制造基础2_齿加工和磨削
动画7 剃齿
第 16 页
视频5 剃齿
第 17 页
12.4.2 刀具、夹具、工件的安装
1．剃齿刀的安装 剃齿的安装角ψ按下式计算: ψ=β工+β刀 式中：β刀——刀具分度圆螺旋角; β工——被剃齿轮分度圆螺旋角。 剃齿面的安装精度、刀杆的径向圆跳动量一般小于0.003mm； 刀具安装好后，刀具端面圆跳动量一般小于0.006mm。
7
8~7
1.6~0.4
3.2~1.6
高
一般较滚齿低 较高 高 很高 成形高于展成
拉床
插齿机 滚齿机 剃齿机 珩齿机 磨齿机
大批大量生产7级精度的内齿 轮
单件成批生产中等质量的内外 圆柱齿轮、多联齿轮 单件成批生产中等质量的外圆 柱齿轮、蜗轮 精加工未淬火的圆柱齿轮 成批大量光整加工已淬火的圆 柱齿轮 精加工已淬火的圆柱齿轮
插齿过程如同一对齿轮作无侧隙的啮合运动,其中一个是被加 工齿轮,另一个是插齿刀(在每一个齿上磨出前角和后角以形成刀刃， 切削时插齿刀作上下往复运动，从工件上切除切屑。插齿刀的
模数和压力角必须与被加工齿轮的模
数和压力角相同。如动画6所示，当 插削圆柱直齿轮时，插齿机必须有以 下几个运动： ①切削运动; ②周向进给运动; ③分齿运动; ④径向进给运动; ⑤退 刀运动。
动画10 常用剃齿法
0.03mm)。
动画11 鼓形齿剃削
第 21 页
12.5 珩齿（见视频6）
12.5.1 珩齿加工原理
珩齿加工是应用珩轮与被珩齿轮作自由啮合传动,利用其齿面间 的相对滑动速度和压力来进行珩削的一种齿面精加工方法。珩齿运 动和剃齿基本相同，一般用于淬硬齿轮的最终加工，与剃齿不同的 是珩齿加工余量很少，只需一次进行到底，故开始时齿面压力较大， 随后逐渐减小，直至压力消失时，珩齿便告结束。
机械设计基础第12单元内容
模块五 滚 动 轴 承
知识点2 滚动轴承的选择
滚动轴承的选择包括类型选择、精度选择和尺寸选择。 1．类型选择 1) 轴承承受载荷的大小、方向和性质是选择轴承类型的主要依据。
如工作载荷较小，转速较高，旋转精度要求较高时宜选球轴承；载 荷较大或有冲击载荷，转速较低时，宜用滚子轴承；同时承受径向 及轴向载荷的轴承，如以径向载荷为主时可选用深沟球轴承；径向 载荷和轴向载荷均较大时可选用角接触球轴承；轴向载荷比径向载 荷大很多或要求轴向变形小时，可选用推力轴承和深沟轴承组合的 支承结构， 2) 跨距较大或难以保证两轴承孔的同轴度的轴及多支点轴，宜选用 调心轴承 3）当轴向尺寸受限制时，宜选用窄或特窄的轴承。
针对轴瓦的失效形式，对轴瓦材料提出下列基本要求：
(1) 具有良好的减摩性、耐磨性和磨合性，抗粘着磨损和磨粒磨损 性能较好。
(2) 具有良好的跑合性、顺应性和嵌藏性好；
(3) 具有足够的抗压、抗疲劳和耐冲击能力；
(4) 具有良好的工艺性、耐腐蚀性、导热性等。
但是，任何一种材料不可能同时具备上述性能，因而设计时
模块二 轴系的结构设计
知识点4 轴系的结构工艺性
5．磨削时应设置砂轮越程槽，如图a切制螺纹时应设置退刀槽，如 图b以便于加工，其尺寸可查手册。 对于采用过盈配合的轴段，压 入端应常加工出导向锥面，如图c。
6．对于轴承，轴系结构应考虑留出便于拆卸轴承的空间。
模块二 轴系的结构设计
知识点5 提高轴疲劳强度的措施
轴一般是在交变应力作用下工作的，提高轴疲劳强度可以减小轴的尺寸， 其办法有：
1．改变轴上载荷分布或改善其应力特征，图12-2-11把零件的结构由a图 改为b图，可以减少轴所受的弯矩。将转动心轴改为不转动心轴，可使轴 免受对称循环弯曲应力。减小轴的跨度、增加支承点、用分布载荷代替 集中载荷等均可减小轴所受的最大弯曲应力，从而也就提高了轴的疲劳 强度。
最新机械设计教案：第12章滑动轴承(加工制造类)机械加工技术)
机械设计教案：第12章滑动轴承（一）教学要求1、了解滑动轴承特点、分类和主要结构，滑动轴承的材料、润滑方式，了解非流体摩擦滑动轴承的计算方法2、了解流体动压润滑滑动轴承计算，主要参数选择，了解其它型式滑动轴承（二）教学的重点与难点1、非流体摩擦滑动轴承的设计计算2、流体动压滑动轴承的承载能力及影响因素（三）教学内容§12—1 概述轴承——支承轴颈使轴作回转运动轴承：滑动轴承；滚动轴承一、滑动轴承类型：按承载：向心轴承（受Fr）；推力轴承（受Fa）按润滑状态：流体润滑轴承；非流体润滑轴承；无润滑轴承（不加润滑剂）二、滑动轴承的特点优点：1）承载能力高；2）工作平稳可靠、噪声低；3）径向尺寸小；4）精度高；5）流体润滑时，摩擦、磨损较小；6）油膜有一定的吸振能力缺点：1）非流体摩擦滑动轴承、摩擦较大，磨损严重。
2）流体摩擦滑动轴承在起动、行车、载荷、转速比较大的情况下难于实现流体摩擦；3）流体摩擦、滑动轴承设计、制造、维护费用较高。
三、应用：1）n特高或特低；2）对回转精度要求特别高的轴；3）承受特大载荷；4）冲击、振动较大时；5）特殊工作条件下的轴承；6）径向尺寸受限制或轴承要做成剖分式的结构例：机床、汽轮机、发电机、轧钢机、大型电机、内燃机、铁路机车、仪表、天文望远镜等。
§12—2 径向滑动轴承的主要类型一、整体式径向滑动轴承如图12—1，由轴承座、整体轴套、油孔等组成特点：1）结构简单、成本低；2）轴套磨损后，间隙无法调整；3）装拆不便（只能从轴端装拆）。
适于低速、轻载或间隙工作的机器。
二、剖分式径向滑动轴承图12-2，由轴承座，轴承盖，剖分轴瓦（附轴承衬）、双头螺柱（调整垫片）等，轴瓦表面有油沟，油通过油孔、油沟而流向轴颈表面，轴瓦一般水平部分，也有倾斜部分。
特点：装拆方便、轴瓦磨损后间隙可调整。
三、自动调心式适于宽径比B/d>1.5轴承，可避免轴弯曲变形或轴承孔倾斜时造成轴颈与轴瓦两端边缘接触加剧磨损和发热。
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12.1.5 超声波加工
1．超声波加工的基本原理 （1）加工时，在工具与工件之间加入液体（水或煤油）与 磨料混合的磨料悬浮液，并使工具以很小的力压在工件上。 （2）超声波换能器产生16 000Hz以上的声频，纵向振动， 并借助变幅杆把振幅放大到0.05～0.1mm，驱动工具端面做 超声振动，迫使工作液中悬浮的磨粒以很大的速度和加速 度不断地撞击、抛磨被加工表面，把加工区域的材料粉碎 成很细的微粒。 （3）工作液还会受工具端部的超声振动作用，同时产生高 频、交变的液压正负冲击波，加强了机械的破坏作用。 （4）工具的形状和尺寸取决于工件被加工面的形状和尺寸， 通常采用韧性材料制成，常用未淬火碳素钢。磨料常采用 碳化硼、氧化铝等，其粒度对加工生产率及精度有很大影 响。
3．激光焊接 激光焊接分为脉冲激光焊接和连续激光焊接两种。 脉冲激光用于1 mm厚度以内的薄壁金属材料的 点焊和缝焊，工件整体温升很小，工件变形小 。 4．激光打标 激光打标是利用高能量密度的激光对工件进行局 部照射，使表层材料气化或发生颜色变化的化学 反应，从而留下永久性标记的一种打标方法。激 光打标可以打出各种文字、符号和图案等，字符 大小可以从毫米到微米量级。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
3．特种加工的优越性
（1）解决各种难切削材料的加工问题。如耐热 钢、不锈钢、钛合金、淬火钢、硬质合金、陶瓷 及金刚石等各种高强度、高硬度、高韧性以及高 纯度的金属和非金属的加工问题。 （2）解决各种复杂零件表面的加工问题。如各 种热锻模、冲裁模的模腔和型孔、整体涡轮、喷 油嘴、喷丝头的微小异形孔的加工问题。 （3）解决各种精密的、有特殊要求的零件加工 问题。如航空航天、国防工业中表面质量和精度 要求很高的陀螺仪、伺服阀以及低刚度细长轴、 薄壁筒、弹性元件等的加工问题。
2．激光切割
激光切割通过激光器放电输出受控的高频脉冲
激光，经过光路传导及反射，然后聚焦到加工物 体的表面上，以瞬间高温熔化或者气化被加工材 料。 切割过程时，切割头会喷出一股与光束同轴的 气流，将熔化或气化的材料从切口的底部吹出。 与传统的板材加工方法相比，激光切割具有高切 割质量（切口宽度窄、热影响区小、切口光洁）、 高切割速度、高柔性（可随意切割任意形状）、 广泛的材料适应性等优点。
2．电火花加工的特点
（1）可加工任何高强度、高韧性、高硬度、高脆性及高 纯度的导电材料，达到以柔克刚的效果。如不锈钢、淬 火钢、硬质合金、导电陶瓷、立方氮化硼及人造聚晶金 刚石等。 （2）电火花加工是一种非接触式加工，加工时不产生切 削力，不受工具和工件刚度的限制，有利于进行小孔、 深孔、弯孔、窄缝、薄壁弹性件等的加工以及低刚度工 件和精密微细结构的加工。 （3）只需更换工具电极，调节脉冲参数，就可在一台机 床上进行粗加工、半精加工和精加工。电脉冲参数的调 节和工具电极的自动进给，都可以通过一定措施自动化， 实现数控加工。 （4）因为放电时间极短，所以放电温度很高也不会对加 工表面产生热影响，适合加工热敏感性很高的材料。
12.1.4 电子束加工和离子束加工
1．电子束加工 电子束加工时，聚焦后的电子束能量密度和功 率密度极高，以极高的速度冲击到工件表面极小 的面积上，在极短的时间内，大部分能量转变为 热能，使被冲击部分的工件材料达到几千摄氏度 以上的高温，从而引起材料的局部熔化或气化。 电子束可对材料表面进行热处理、焊接、刻蚀、 钻孔及熔炼等加工。
2．离子束加工
离子束的离子质量比电子大数 千倍乃至数万倍，比电子束具 有更大的撞击动能。离子束加 工是在真空条件下，把氩 （Ar）、氪（Kr）、氙（Xe） 等惰性气体通过离子源电离产 生的离子束经过加速、聚焦后， 射到工件表面的加工部位来实 现加工的。
离子束加工具有以下特点。 （1）由于离子束流密度及离子的能量可以精确控制，因 而加工精度高。离子束加工是所有特种加工方法中最精 密、最微细的加工方法，是当代纳米级加工技术的基础。 （2）离子束加工在真空中进行，污染小，特别适用于对 易氧化的金属、合金材料和半导体材料的加工。 （3）离子束加工是靠离子轰击材料表面的原子来实现的， 它是一种微观作用，宏观压力很小，所以加工应力、变 形等极小，加工质量高，适合于对各种材料和低刚度零 件的加工。
2．特种加工的分类
（1）使用电能与热能：电火花加工（EDM）、电火花 线切割加工（WEDM）、电子束加工（EBM）及等离子 束加工（PAM）。 （2）使用电能与化学能：电解加工（ECM）、电镀加 工（EPM）、刷镀加工。 （3）使用电化学能与机械能：电解磨削（ECG）、电解 衍磨（ECH）。 （4）使用声能与机械能：超声波加工（USM）。 （5）使用光能与热能：激光加工（LBM）。 （6）使用电能与机械能：离子束加工（IM）。 （7）使用液流能与机械能：挤压衍磨（AFH）和水射流 切割（WJC）。
第12章 特种加工和先进加工技术
12.1
特种加工
12.2
先进加工技术
12.1 特种加工
12.1.1 特种加工概述 1．特种加工的特点 （1）工具材料的硬度可以极大低于工件材料的 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，使生产效率成倍地增长，加工精度也相 应提高。
12.1.2 电火花加工
1．电火花加工的原理 （1）脉冲电源的一极接工具电极，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（煤油、矿物油）中。 （2）工具电极由自动进给调节装置控制，以保证工具和工件 在正常加工时维持一个很小的放电间隙（0.01～0.05mm）。 （3）当脉冲电压加到两极间时，便将两极间最近点的液体介 质击穿，形成截面积很小的放电通道，由于放电时间极短，致 使能量高度集中，放电区域产生的高温使材料熔化甚至蒸发。 （4）第1次脉冲放电结束后，经过很短的时间间隔，第2次脉 冲又在极间最近点击穿放电。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。
3．电火花加工的应用
（1）电火花成形加工。 ① 电火花型腔加工。 ② 电火花穿孔加工。 （2）电火花线切割加工。 ① 高速走丝线切割。 ② 低速走丝线切割。 （3）电火花磨削与镗削加工 ① 电火花磨削加工。 ② 电火花镗削加工。
12.1.3 激光加工
1．激光打孔 （1）激光打孔速度快，效率高，经济效益好。 （2）激光打孔可在硬、脆、软等各类材料上进 行。 （3）激光打孔为无接触加工，不存在工具损耗， 加工出的工件清洁、无残渣。 （4）激光打孔适合于数量多、高密度的群孔加 工，可在难加工材料的倾斜面上加工小孔。