特种加工第1章

liuzhidong1第2版特种加工

(Non-TraditionalMachining)liuzhidong2教学要求请同学们关闭通讯工具。不得无故缺席、迟到、早退。遵守课堂纪律，不得做影响他人的事。如要发言请举手。如有无故缺席三次以上者，不得参加考试。liuzhidong3教学计划安排计划学时：24学时，其中讲授20学时，试验课2学时，闭卷考试2学时。本课程教学特点：内容涵盖面较宽，涉及技术领域广，所需学科知识较多，章与章之间没有必然的知识联系，因此要求同学们认真听课，拓展思维。授课重点在：电火花成形加工；电火花线切割加工；电解加工；激光加工以及电子束加工、离子束加工、超声加工。课本中的其它特种加工不做考核要求。liuzhidong4第1章绪论liuzhidong51.1特种加工的产生

定义：特种加工国外亦称“非传统加工”

或“非常规机械加工”

，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，泛指用电能、热能、光能、电化学能、化学能、声能及特殊机械能等能量达到去除或增加材料的加工方法，从而实现材料的去除、变形、改变性能或被镀覆等工艺。liuzhidong6

1943年，前苏联莫斯科大学的拉扎连柯夫妇在研究开关触点（钨合金）遭受火花放电腐蚀损坏时发现电火花的瞬时高温可以使得局部金属熔化、气化而被蚀除，同时将开关触点浸没在油内可以使得放电蚀除均匀并且可以预测大小，获得“以柔克刚”的效果，从而发明了世界上第一台电火花加工机床。几乎是与此同时，美国人HaroldStark,VictorHarding,和JackBeaver为了解决取出断在铝制液压阀门内的钻头和丝攻的问题，也发明了电火花加工的方法。

liuzhidong7扎连科夫妇试验用的钨开关自动点火系统liuzhidong8

“电火花加工”方法的发明，使人类首次摆脱了传统的以机械能和切削力并且利用比加工材料硬度高的刀具来去除多余金属的历史，进入了利用电能和热能进行“以柔克刚”加工材料的时代。各种新材料、新结构、形状复杂的精密机械零件大量涌现，对机械制造业提出了一系列迫切需要解决的新问题。例如，各种难切削材料的加工；各种结构形状复杂、尺寸或微小或特大、精密零件的加工；薄壁、弹性元件等刚度、特殊零件的加工等。采用传统加工方法十分困难，甚至无法加工。liuzhidong9

加工时主要用电、化学、电化学、声、光、热等能量形式去除多余材料，而不是主要靠机械能量切除多余材料；“以柔克刚”，特种加工的工具与被加工零件基本不接触，加工时不受工件的强度和硬度的制约，故可加工超硬脆材料和精密微细零件，甚至工具材料的硬度可低于工件材料的硬度；加工机理不同于一般金属切削加工，不产生宏观切屑，不产生强烈的弹、塑性变形，故可获得很低的表面粗糙度，其残余应力、冷作硬化、热影响度等也远比一般金属切削加工小。特种加工有别于传统加工的特点：liuzhidong10适合微细加工，有些特种加工，如超声、电化学、水喷射、磨料流等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；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形式，加工能量易于控制和转换，加工范围广，适应性强。liuzhidong11

1.2特种加工的分类

特种加工一般按能量来源及形式以及作用原理进行分类：liuzhidong12

liuzhidong13目前特种加工已经成为难切削材料、复杂型面、精细零件、低刚度零件、模具加工、快速原形制造以及大规模集成电路等领域不可缺少的重要工艺手段并发挥着越来越重要的作用。特种加工由于与传统机械加工不同的工艺特点，对机械制造工艺技术产生了显著的影响。例如对材料的可加工性、工艺路线的安排、新产品的试制过程及周期、产品零件设计的结构、零件结构工艺性好坏的衡量标准等产生了一系列的影响。1.3特种加工对制造工艺技术的影响及发展liuzhidong14

特种加工对机械制造和结构工艺性产生的重大影响：

（1）提高了材料的可加工性材料的可加工性不再与硬度、强度、韧性、脆性等成比例关系，特种加工方法使材料的可加工范围从普通材料发展到硬质合金、超硬材料和特殊材料；（2）改变了零件的典型工艺路线除磨削外，其它切削加工、成形加工等都应在淬火热处理之前加工完毕。但特种加工的出现，改变了这种典型的工艺模式。因为特种加工基本不受工件硬度的影响，而且为免除加工后淬火热处理的变形，一般都先淬火后加工；liuzhidong15

（3）缩短了新产品的试制周期在新产品试制时，如采用电火花线切割，便可直接加工出各种标准和非标准零件，从而省去设计和制造相应的刀、夹、量具、模具及二次工具，大大地缩短了试制周期；（4）影响产品零件的结构设计；（5）重新衡量传统结构工艺性的好坏由于特种加工的应用而需要重新衡量过去对方孔、小孔、弯孔和窄缝等被认为是工艺性很差，在结构上尽量避免的设计；（6）特种加工已经成为微细加工和纳米加工的主要手段liuzhidong16特种加工技术也存在着一些不足之处：(1)一些特种加工技术的加工机理尚需进一步研究，如电熔爆技术，加工过程比较复杂，不容易控制；(2)加工过程会对环境产生污染。如电化学加工，在加工过程产生的废渣和有害气体会对环境和人体健康产生影响；(3)加工精度和生产率还有待提高。特种加工技术普遍存在加工效率较传统机械加工偏低的问题；(4)一些特种加工设备复杂，设备成本高，使用维修费用高。liuzhidong17

(1)向多功能、精密化、智能化方向发展，力求达到标准化、系列化、模块化目的；(2)扩大应用范围，向复合加工方向发展，开发由不同特种加工技术复合而成的加工方法，如电解电火花加工、电解电弧加工、放电诱导烧蚀加工等复合加工，以扬长避短；