特种加工

第八章 特种加工
随着科学技术的发展， 随着科学技术的发展，很多产品所用材料愈来愈难加 工（如高强度、高韧性、高硬度、高脆性、耐高温、磁 如高强度、高韧性、高硬度、高脆性、耐高温、 性材料等）。零件的形状愈来愈复杂， 性材料等）。零件的形状愈来愈复杂，精密细小和特殊要 ）。零件的形状愈来愈复杂 求的零件数量愈来愈多， 求的零件数量愈来愈多，传统的利用机械能进行切削加工 的方法已不能满足要求，人们相继探索出了新的加工方法， 的方法已不能满足要求，人们相继探索出了新的加工方法， 直接利用电能、化学能、声能、光能等进行加工， 直接利用电能、化学能、声能、光能等进行加工，这些方 法统称为特种加工 特种加工。 法统称为特种加工。
孔等；各种材料与工件的切断， 孔等；各种材料与工件的切断，包括切割微细窄缝及由微 细窄缝组成的零件（如金属栅网、激光器件等）；工件的 细窄缝组成的零件（如金属栅网、激光器件等）；工件的 ）； 磨削，包括小孔、深孔、内圆、外圆、 磨削，包括小孔、深孔、内圆、外圆、平面等磨削和成型 磨削；表面强化和刻字打印记等。 磨应用 （一）电火花线切割加工的特点 电火花线切割加工的特点 1）不需制作电极。 ）不需制作电极。 2）可加工形状复杂、细小的内、外成型表面。电极丝非 ）可加工形状复杂、细小的内、外成型表面。 常细（ ），可加工 窄缝、 常细（φ 0.04∼0.2 mm），可加工 ∼ ），可加工0.05 ∼ 0.07 mm窄缝、 窄缝 R≤ 0.03 mm的圆角，且可达很高的精度。 ≤ 的圆角， 的圆角 且可达很高的精度。 3）电极损耗小。由于采用正极性加工，且加工过程中电 ）电极损耗小。由于采用正极性加工， 极丝移动，故电极丝损耗极小，有利于提高加工精度。 极丝移动，故电极丝损耗极小，有利于提高加工精度。 4）加工时，不同工件只需编制不同程序，对不同形状的 ）加工时，不同工件只需编制不同程序， 工件都能较容易地实现加工自动化。 工件都能较容易地实现加工自动化。
工具库
二、电火花加工机床
轴头 5—立柱 6 —工作液箱 立柱 工作液箱 7—电源箱 电源箱
1、机床本体 、 包括主轴头、床身、立柱、工作台及工作液槽等几部分。 包括主轴头、床身、立柱、工作台及工作液槽等几部分。 2、脉冲电源 、 脉冲电源的作用是把工频交流电流转换成一定频率的 脉冲电源的作用是把工频交流电流转换成一定频率的单向 一定频率 脉冲电流，以提供电极放电间隙所需要的能量来蚀除金属。 脉冲电流，以提供电极放电间隙所需要的能量来蚀除金属。 电流 常用的脉冲电源有驰张式和独立式两种。驰张式脉冲电源 常用的脉冲电源有驰张式和独立式两种。 是利用电容器充电储存电能，而后瞬时放出， 是利用电容器充电储存电能，而后瞬时放出，形成火花放 电蚀除金属。 电蚀除金属。独立式脉冲电源是放电间隙和直流电源各 自独立、互相隔离、能独立形成和发生脉冲的电源。 自独立、互相隔离、能独立形成和发生脉冲的电源。 3、自动进给调节系统 、 维持一定的放电间隙 保证电火花加工正常而稳定地进行。 放电间隙， 维持一定的放电间隙，保证电火花加工正常而稳定地进行。
三、电解加工的特点及应用 （一）电解加工的特点 电解加工的特点 1）能以简单的进给运动一次加工出复杂的型面或型腔 ） （如模具、叶片等）。生产率高，约为电火花加工的 如模具、叶片等）。生产率高， ）。生产率高 5 ∼ 10 倍。 2）材料适应范围广。 ）材料适应范围广。 3）加工中无切削力或切削热，加工后的零件表面无残余 ）加工中无切削力或切削热， 应力和变形，适于易变形或薄壁零件的加工。 应力和变形，适于易变形或薄壁零件的加工。 4）工具阴极不损耗，可长期使用。 ）工具阴极不损耗，可长期使用。 5）加工精度差（≥ ± 0.03 mm），电解产物处理困难。 ）加工精度差（ ），电解产物处理困难 ），电解产物处理困难。
二、电火花线切割加工机床 1、机床本体 、 包括机械部分和工作液循环系统。 包括机械部分和工作液循环系统。
2、脉冲电源 、 3、数字程序控制台 、 是一台小型专用电子计算机。加工中，根据零件样图， 是一台小型专用电子计算机。加工中，根据零件样图，按 数控计算机规定的要求编制加工程序， 数控计算机规定的要求编制加工程序，并按规定的编码把 程序打成穿孔纸带或输入计算机。 程序打成穿孔纸带或输入计算机。计算机则按人的加 工命令自动进行计算，并发出控制步进电机的进给信号， 工命令自动进行计算，并发出控制步进电机的进给信号， 通过机床工作台实现加工过程的自动控制。 通过机床工作台实现加工过程的自动控制。
工件表面便产生阳极溶解。由于两极间各点距离不等， 工件表面便产生阳极溶解。由于两极间各点距离不等， 其电流密度也不同，极间距最近处电流密度最大， 其电流密度也不同，极间距最近处电流密度最大，电解液 的流速也最高，阳极溶解速度也最快。 的流速也最高，阳极溶解速度也最快。工具相对工件不 断送进，工件表面就不断被电解， 断送进，工件表面就不断被电解，电解产物不断被电解液 冲走，电解间隙趋于均匀， 冲走，电解间隙趋于均匀，工具电极的形状就被复制在工 件上。 件上。 二、电解加工机床 1、机床本体 、 安装工件、夹具和电极，并实现电极和工件的相对运动、 安装工件、夹具和电极，并实现电极和工件的相对运动、 传送直流电和电解液等。 传送直流电和电解液等。
第一节 电火花加工 电火花加工是一种利用电 电火花加工是一种利用电、热能量进行加工的方法。在加 能量进行加工的方法。 工过程中，使工具和工件之间产生脉冲性火花放电， 工过程中，使工具和工件之间产生脉冲性火花放电，靠放 脉冲性火花放电 瞬间局部产生高温把金属蚀除下来 电的瞬间局部产生高温把金属蚀除下来。 电的瞬间局部产生高温把金属蚀除下来。 一、电火花加工的基本原理 电火花加工的基本原理 当工具电极与工件电极在绝缘液体中靠近时， 当工具电极与工件电极在绝缘液体中靠近时，极间电压将 在两极间“相对最靠近点”处电离击穿，形成脉冲放电。 在两极间“相对最靠近点”处电离击穿，形成脉冲放电。 在 放电通道中瞬时产生大量热能，使金属局部熔化甚至汽 熔化甚至 放电通道中瞬时产生大量热能，使金属局部熔化甚至汽 化，并在放电爆炸力的作用下，将熔化的金属抛出，达到 并在放电爆炸力的作用下，将熔化的金属抛出， 蚀除金属的目的。 蚀除金属的目的。
（二）电火花线切割加工的应用 线切割可用于加工精密细小、形状复杂、 线切割可用于加工精密细小、形状复杂、特殊材料的 工件。愈是形状复杂、精密细小的零件， 工件。愈是形状复杂、精密细小的零件，其经济效果愈显 著。解决了许多机械加工困难或无法解决的问题，其效 解决了许多机械加工困难或无法解决的问题， 率可成倍提高。当前，在模具制造中得到广泛应用。 率可成倍提高。当前，在模具制造中得到广泛应用。
三、电火花加工的特点及应用 （一）电火花加工的特点 电火花加工的特点 1）能“以柔克刚”，所用工具电极材料不需比工件材料 ） 以柔克刚” 硬， 故可加工用切削加工方法难以加工或无法加工的材料， 故可加工用切削加工方法难以加工或无法加工的材料，如 淬火钢、硬质合金、耐热合金及高熔点导电材料等。 淬火钢、硬质合金、耐热合金及高熔点导电材料等。 2）加工过程中，工具电极与工件不接触，两者间宏观作 ）加工过程中，工具电极与工件不接触， 用力很小， 无切削力” 可加工小孔、 用力很小，“无切削力”，可加工小孔、窄槽及复杂截面 的 型孔、曲线孔、型腔等， 型孔、曲线孔、型腔等，此外还适于薄壁工件加工及精密 微细加工。 微细加工。 3）当脉冲宽度不大时，对整个工件而言热影响小，可提 ）当脉冲宽度不大时，对整个工件而言热影响小，
第三节 电解加工 电解加工的基本原理 一、电解加工的基本原理 电解加工是利用金属在电解液中发生电化学阳极溶解的原 电解加工是利用金属在电解液中发生电化学阳极溶解的原 阳极溶解 理，将工件加工成型的工艺方法。工件接直流电源（6 ∼ 将工件加工成型的工艺方法。工件接直流电源（ 24 V）正极，工具接负极。两极保持一定间隙（0.1 ∼ 1 ）正极，工具接负极。两极保持一定间隙（ mm)。具有一定压 。 力(0.49∼1.96MPa) ∼ 的电解液从两极间隙 间高速(5 间高速 ∼ 60m/s)流 流 过。电流（1000 ∼ 电流（ 10000A）接通后， ）接通后，
4）脉冲参数可任意调节，能在同一机床连续进行粗、半 ）脉冲参数可任意调节，能在同一机床连续进行粗、 精、精加工。精加工尺寸精度，穿孔可达 0.05 ∼ 0.01 mm, 精加工。精加工尺寸精度， 型腔加工达 0.1 mm；表面粗糙度 Ra 值可达 1.6 ∼ 0.8 µm。 ； 。 5）直接利用电、热能进行加工，便于实现加工过程的自 ）直接利用电、热能进行加工， 动控制。 动控制。 （二）电火花加工的应用 电火花加工的应用 电火花加工应用广泛。 电火花加工应用广泛。主要用于加工各种金属及其合金材 料、特殊的热敏感材料、半导体材料；加工各种形状复杂 特殊的热敏感材料、半导体材料； 的型腔和型孔，如各种模具的型腔、型孔，成型刀具、 的型腔和型孔，如各种模具的型腔、型孔，成型刀具、样 ）、异型 板、螺纹及零件上的小孔（最小直径达 0.01mm）、异型 螺纹及零件上的小孔（ ）、
自动进给调节系统由测量环节、比较环节、 自动进给调节系统由测量环节、比较环节、放大环节和 执行环节组成。 执行环节组成。
4、工作液循环、过滤系统 、工作液循环、 包括工作液箱、电机泵、过滤装置、工作液槽、油杯、 包括工作液箱、电机泵、过滤装置、工作液槽、油杯、管 道、阀门及测量仪表等。放电间隙中的电蚀产物除靠自然 阀门及测量仪表等。 扩散、定期抬刀外，主要采用强迫循环的方式排除。 扩散、定期抬刀外，主要采用强迫循环的方式排除。常用 的有自然沉淀法、介质过滤法等。 的有自然沉淀法、介质过滤法等。
2、直流电源 、 电解加工需低电压、大电流、大功率的直流稳压电源。 电解加工需低电压、大电流、大功率的直流稳压电源。 3、电解液系统 、 由泵、电解液槽、 由泵、电解液槽、 净化过滤装置、 净化过滤装置、 管道和阀等组成。 管道和阀等组成。 4、自动控制系统 、 测定影响间隙的 主要参数如电压、 主要参数如电压、 电流等并加以控制。 电流等并加以控制。