第一篇：《特種加工》期末小結

《特種加工》期末小結

第一章：了解

第二章：電火花加工

第一節：掌握電火花加工的必要條件、優缺點

1）工具電極和工件電極之間在加工時必須保持一定的間隙，一般是幾個微米至數百微米

2）火花放電必須在一定絕緣性能的介質中進行

3）火花放電是瞬時的脈沖性放電

便于加工用機械加工難以加工或無法加工的材料，如淬火鋼，硬質合金等。適用于復雜表面形狀工件的加工。電極材料不必比工件硬

可進行微精細加工。0.01-0.1mm的型孔。可加工各種成型工具和量具。直接利用電、熱能加工，便于控制

電化花加工的缺點：加工效率低 存在電極損耗 只能加工金屬等導電材料

第二節：了解電火花加工機理

（1）極間介質的電離、擊穿形成放電通道。

（2）介質熱分解，電極材料熔化、氣化、熱膨脹。（3）電極材料的拋出（4）極間介質的消電離

第三節：重點掌握

1、極性效應

電火花加工過程中正負極都會受到電腐蝕，即使材料相同,其電腐蝕程度也不同。這種由于正負極不同而引起電腐蝕量不一樣的現象，稱為極性效應

電火花加工分“正極性加工” 和“負極性加工”。通常定義以電極為準：

“正極性加工”——工件接正極

“負極性加工”——工件接負極,也稱反極性 極性效應產生的原因

正極表面受到電子的轟擊，負極表面受到離子的轟擊，所以兩極表面分配的能量不一樣，熔化、氣化拋出材料的量也就不同。

由于電子和離子的質量不同，其加速時間不同。電子在很短的時間內可以到達正極表面，而離子則需要較長的時間到達負極表面 短脈沖用正極性加工，長脈沖用負極性加工 合理利用極性效應

極性效應是較為復雜的問題：不僅脈寬、脈間有影響，脈沖峰值電流、放電電壓、工作液以及電極和工件材料都會有影響。

從加工角度來看：我們希望加工效率越高、電極損耗越小越好，這樣問也就希望極性效應越顯著越好。

要想合理利用極性效應就要根據電極和工件的材料、選擇最佳的加工參數，正確地選擇極性，使工件的蝕除速度高，工具損耗盡可能小

2、電參數對生產率的影響

電壓脈沖寬度ti 電流脈沖寬度te 脈沖間隔t0 脈沖頻率f 峰值電流ie 峰值電壓?i 極性

研究結果表明：單個脈沖能量與單個脈沖蝕除量在一定范圍內成正比。總蝕除量是有效脈沖蝕除量的總和。由此，蝕除量與單個脈沖能量WM、脈沖有效率?和脈沖頻率f有關。

te單個脈沖能量

WM?u(t)i(t)dt

0對于晶體管電源，脈沖電流可近似為矩形波，則：

eeM

qa?KaWM?ft蝕除量

qc?KcWM?ft

蝕除速度 qva?a?KaWM?f tq vc?c?KcWM?ft

金屬材料熱學常數對電蝕量影響 熱學常數：

熔點、沸點、熱導率、比熱容、汽化熱等。直接影響單個脈沖蝕除量 通道內的熱量：

除一部分由于熱傳導散失到電極、工件和工作液中 使局部金屬材料溫度升高至熔點(金屬比容熱)使局部金屬材料熔化（熔化熱）

使熔融金屬溫度升高至沸點(熔融金屬比容熱)使熔融金屬材料氣化（氣化熱）

使金屬蒸汽變成過熱蒸汽(金屬蒸汽比容熱)

?W?t?25i工作液對電蝕量的影響 工作液的作用：

形成火花放電通道，并在放電結束后迅速恢復間隙的絕緣狀態； 對放電通道產生壓縮效應； 幫助電蝕產物的拋出和排除； 對工具電極和工件的冷卻作用。工作液的好壞對電蝕量有較大的影響

一般選用粘度小、流動性好、滲透性好的煤油為工作液。

第四節：掌握RC電源特點

工作原理利用電容器充電和瞬時放電

優點：結構簡單，工作可靠，成本低；小功率可獲得很窄的脈沖。常用 于精加工

缺點：電能利用率低；生產率低；工藝參數不穩定

主要用于小功率的精微加工或簡試電火花加工機床

了解其他電源；

晶體管脈沖電源特點： 脈沖頻率高

脈沖參數容易調節 脈沖波形好

易于實現多回路和自適應控制

第五節：第六節：了解

第七節：掌握沖模加工電規準的選擇 電規準的選擇、轉換，平動量的分配

粗加工： 高生產率和低電極損耗

優先考慮采用較寬的脈沖寬度，然后選擇合適的脈沖峰值電流

精加工 電極損耗率較大 窄脈寬、小峰值電流

每次規準轉換后的進給深度，應等于或稍大于上檔規準形成的Rmax值的一半。

平動量的分配主要取決于被加工表面由粗變細的修光量，此外還和電極損耗、平動頭原始偏心量、主軸進給運動的精度等有關。、型腔模加工用工具電極的材料的選擇

型腔模加工用工具電極（1）電極材料的選擇 銅鎢合金、銀鎢合金 純銅電極的優點：

1）不容易產生電弧，在較困難的條件下也能穩定加工； 2）精加工比石墨電極損耗小

3）采用精微加工能達到由于Ra1.25μm的表面粗糙度

4）經鍛造后還可做其它型腔加工用的電極，材料利用率高。

但純銅電極的機械加工性能不如石墨好。石墨電極的優點

1）機械加工成型容易，容易修正

2）電火花加工的性能也很好，在寬脈沖大電流情況下具有更小的電極損耗。

石墨電極的缺點是容易產生電弧燒傷現象，因此在加工時應配合有短路快速切斷裝置；精加工時電極損耗較大，表面粗糙度只能達到Ra2.5μm。對石墨電極材料的要求是顆粒小、組織細密、強度高和導電性好，最好采用等靜壓壓制的各向同性的石墨。1 第三章：電火花線切割

第一節：掌握電火花線切割的特點及應用范圍 電火花線切割加工特點 與電火花加工的共性：

電壓、電流波形與電火花加工基本相似

加工機理、生產率、表面粗糙度等工藝規律，材料可加工性與電火花加工基本相似

與電火花加工的不同：

電極采用直徑較小的細絲，平均加工電流、脈沖寬度不能太大，加工工藝參數范圍小，屬于中、精加工，正極性加工

采用水或水基工作液，有明顯的電解電流。但不會起火，易于實現無人運行。電解效應存在且有利于改善表面粗糙度。

一般沒有穩定電弧放電（有相對運動）

電極與工件之間存在“疏松接觸”式輕壓放電現象

省掉了成形的工具電極，大大降低了成形電極的設計和制造 電極絲較細，可以加工微細異型孔、窄縫和復雜形狀的工件 采用移動的長電極絲進行加工，單位長度上電極絲的損耗較低，對精度影響小（慢走絲的電極絲一次性使用，不影響精度）

線切割加工的應用范圍

線切割加工適于加工各種直紋面的工件，其應用如下： 加工模具

各種形狀的沖模，只需要一次編成 加工電火花成型加工用的電極 加工零件

用于試制新產品，單件小批量生產，特殊難加工材料的加工

第二節、第四節：了解

第三節、第五節：掌握3B編程技術、3B編程格式：Bx By BJ G Z x,y—直線的終點坐標或圓弧的起點坐標絕對值，單位um J—計數長度 G—計數方向 Z—加工指令

直線L（L1,L2,L3,L4）

順圓弧SR(SR1,SR2,SR3,SR4)逆圓弧NR(NR1,NR2,NR3,NR4)所有坐標都是相對的 B0 B4000 B4000 GY NR4 B0 B2000

B2000 GY L2 B4000 B0 B4000 GX NR1 B2000 B0

B2000 GX L3 B0 B4000 B4000 GY NR2 B0 B2000

B2000 GY L4 B4000 B0 B4000 GX NR3 B2000 B0

B2000 GX L1

A

線切割編程是根據圖樣提供的數據經過分析和計算編寫出現切割機床能夠接受的數控程序。

自動編程：用戶輸入要切割的軌跡數據，經過排序、用戶指定切割方向和切入點自動生成數控程序，可以生成各種格式的數控程序。其過程與手動編程差不多只不過用軟件實現。

第四章：電化學加工

第一節：掌握電解質、電解質是溶于水溶液中或在熔融狀態下就能夠導電的化合物

金屬的鈍化

應用化學或電化學方法，在金屬表面形成一層薄的氧化物層，使金屬腐蝕速率大大降低的過程

活化

使金屬鈍化膜破壞的過程稱為活化

了解電化學加工的分類

分類 利用陽極金屬的溶解作用去除材料； 利用金屬在陰極的沉積鍍覆作用進行鍍覆；

電化學加工與其它加工方法相結合的復合加工方法。

第二節：掌握電解加工的優缺點、電解加工的特點

不受材料本身強度、硬度和韌性限制，可以加工淬火鋼、硬質合金、不銹鋼和耐熱合金等高強度、高硬度和高韌性的導電材料。

(2)加工中不存在機械切削力，工件不會產生殘余應力和變形，也沒有飛邊毛刺。(3)可以達到0.1mm的平均加工精度和0.01mm的最高加工精度；平均表面粗糙度Ra值可達0.8μm，最小表面粗糙度Ra值可達0.1μm。(4)加工過程中工具陰極理論上不會損耗，可長期使用。

(5)生產率較高，約為電火花加工的5～10倍，某些情況下甚至高于切削加工。(6)能以簡單的進給運動一次加工出形狀復雜的型腔與型面。(7)1加工精度和加工穩定性不高。

2而陰極的設計、制造和修正都比較困難，陰極的精度難以保證。

3電解加工間隙的因素很多，且規律難以掌握，加工間隙的控制比較困難。

4由于陰極和夾具的設計、制造及修正困難，周期較長，因而單件小批量生產的成本

較高。

5電解加工所需的附屬設備較多，占地面積較大，且機床需要足夠的剛性和防腐

蝕性能，造價較高。

6與此同時，電解液易腐蝕機床和污染環境，也必須引起重視。

電解液的作用

作為導電介質傳遞電流；

在電場作用下進行電化學反應；

及時帶走加工間隙內產生的電解產物及量、三種常用的電解液NaCl；NaNO3、NaClO3、鋼在NaCl水溶液中電解加工的電極反應 ① 陽極反應

Fe—2e

Fe+2 Fe—3e

Fe+3

? 4OH-—4e

O2↑+2H2O

2CL-—2e

CL2 ↑

Fe+2+2OH-

Fe（OH）2↓（墨綠色的絮狀物）

沉淀為 4Fe（OH）2+2H2O+O2

4Fe（OH）3↓（黃褐色沉淀）

?

陰極反應

按可能性為 2H++2e

H2↑ Na++e

Na↓

按照電極反應的基本原理，電極電位最正的粒子將首先在陰極反應。因此，在陰極上只會析出氫氣，而不可能沉淀出鈉。

掌握電解加工的生產率計算。質量

m = KIt = KQ 體積

V = ?It = ?Q 式中

m 電解上析出或溶解物質的質量(g)V 電解上析出或溶解物質的質量(mm3)K 物質的質量電化學當量[g/(A?h)] ?

物質的體積電化學當量[mm3/(A?h)] I 電解電流(A)t 電解時間(h)實際電解加工時，會有其它反應發生或以高價離子溶解，從而多消耗了一些電荷。所以引入電流效率?

為此，實際蝕除量為： 質量

m = η KIt 體積

V = ηωIt 第三節：掌握電解磨削的原理特點

實際金屬蝕除量???100%理論計算蝕除量電解磨削

電解磨削顧名思義就是電解作用機床和機械磨削相結合的一種復合工藝方法。

磨削時，工件接直流電源正極，電解磨輪接直流電源的負極，車床在二者之間供給電解液。當直流電源接通時，工件表面將產生電化學反應，表層金屬原子變成離子并形成陽極膜。這層膜鈍化作用強，又稱為鈍化膜。它覆蓋在工件表面，阻止電化學反應的繼續進行。當工件進一步向電解磨輪靠近并接觸時，電解磨輪表面凸出的磨料高速運動，將鈍化膜刮除，基體金屬外露，繼續產生電化學反應。如此反復進行，工件材料被一層層地去除，從而達到加工的目的。工件與電解磨輪接觸時，磨輪表面凸出的車床磨料使二者保持一定的間隙，機床不致發生短路，且間隙中的電解液因磨輪的高速旋轉不斷被更新，使得陽極溶解反應能持續進行

電解磨削具有以下特點：

(1)磨削效率高于純機械磨削，當磨削接觸面大且電源容量足夠大時，效率更高。(2)由于材料主要靠陽極溶解，因此磨輪的損耗遠比機械磨削小。(3)磨削表面粗糙度低，只。最佳值在0．01—0．05／xm。(4)磨削時壓力小，產生的熱量低，不易產生變形及加工應力，適于加工對裂紋敏感的材料。(5)磨削鐵基材料時使用的電解液對設備有一定的腐蝕性，對設備應考慮一定的防護措施。(6)由于電解液多采用NaN0，機床加工時會產生有刺激味的氣體及氫氣車床等，因此防護罩上應加裝抽風吸霧裝置。

由于電解磨削具有上述特點，故適用于磨削高強度、高硬度、熱敏性材料，如硬質合金、高速鋼、耐熱合金、鈦合金等

第四節第五節第六節：了解

第五章：激光加工

第一節：了解激光加工的原理，激光加工的原理

激光是一種強度高、方向性好、單色性好的相干光。由于激光的發散角小和單色性好，理論上可以聚焦到尺寸與光的波長相近的(微米甚至亞微米)小斑點上，加上它本身強度高，故可以使其焦點處的功率密度達到107～1011W/cm2，溫度可達10000℃以上。在這樣的高溫下，任何材料都將瞬時急劇熔化和汽化，并爆炸性地高速噴射出來，同時產生方向性很強的沖擊。因此，激光加工(如圖1所示)是工件在光熱效應下產生高溫熔融和受沖擊波拋出的綜合過程

掌握激光加工的特點。激光加工的特點

激光加工的特點主要有以下幾個方面：

(1)幾乎對所有的金屬和非金屬材料都可以進行激光加工。

(2)激光能聚焦成極小的光斑，可進行微細和精密加工，如微細窄縫和微型孔的加工。

(3)可用反射鏡將激光束送往遠離激光器的隔離室或其它地點進行加工。

(4)加工時不需用刀具，屬于非接觸加工，無機械加工變形。

(5)無需加工工具和特殊環境，便于自動控制連續加工，加工效率高，加工變形和熱變形小。

第二節：掌握固體激光器、氣體激光器的優缺點

固體激光器主要優點;輸出能量大，峰值功率高;結構緊湊耐用，價格適宜

材料種類數量多;固體激光器的主要缺點;溫度效益比較嚴重;轉換效率相對較低

氣體激光器一般采用電激勵，因其效率高、壽命長、連續輸出功率大，所以廣泛用于切割、焊接、熱處理等加工。常用于材料加工的氣體激光器有二氧化碳激光器、氬離子激光器等。

第六章：電子束和離子束加工

第一節：了解電子束加工特點； ⒉電子束加工的特點：

⑴加工面積很小，是一種精密微細的加工方法。⑵是一種非接觸式加工。⑶加工生產率很高 ⑷整個加工過程便于實現自動化

⑸加工表面不會氧化，特別適用于加工易氧化的金屬及合金材料，以及純度要求

極高的半導體材料。

⑹價格較貴，生產應用有一定局限性。

掌握電子束加工的應用 電子束加工的應用：（1）高速打孔（2）加工型孔及特殊表面（3）刻蝕（4）焊接（5）熱處理（6）電子束光刻

第二節：了解離子束加工特點； ⒊離子束加工的特點

⑴離子束加工是所有特種加工方法中最精密、最微細的加工方法，是納米加工技術的基礎。

⑵污染少，特別適用于對易氧化的金屬、合金材料和高純度半導體材料的加工。⑶加工應力、熱變形等極小，加工質量高，適合于對各種材料和低剛度零件的加工。

⑷離子束加工設備費用貴、成本高，加工效率低，應用范圍受到一定限制

掌握離子束加工的分類

⑴離子刻蝕

⑵離子濺射沉積

⑶離子鍍

⑷離子注入

第七章：超聲波加工

掌握超聲加工的特點、應用（１）加工范圍廣

（２）切削力小、切削功率消耗低（3）工件加工精度高、表面粗糙度低

（4）易于加工各種復雜形狀的型孔、型腔和成型表面等 超聲加工的應用

（1）型孔、型腔加工（2）切割加工（3）復合加工：超聲電解復合加工、超聲電火花復合加工、超聲拋光及電解超聲復合拋光（4）超聲清洗 注：缺電解加工的生產率計算

1、電火花加工的必要條件、優缺點。必要條件：

（1）必須使工具電極和工件被加工表面之間經常保持一定的放電間隙，這一間隙隨加工條件而定，通常約為0.02-0.1mm；（2）火花放電必須是瞬時的脈沖性放電；

（3）火花放電必須在有一定絕緣性能的液體介質中進行，例如煤油、皂化液或去離子水。主要優點：

（1）適用于任何難切削導電材料的加工；（2）可以加工特殊及復雜形狀的表面和零件。電火花加工的局限性

（1）主要用于加工金屬等導電材料，但在一定條件下也可以加工半導體和非導體材料；

（2）加工速度較慢；（3）存在電極消耗。

2、極性效應：單純由于正、負極性不同而彼此電蝕量不一樣的現象叫做極性效應。

產生原因：在火花放電過程中，正、負電極表面分別受到負電子和正離子的轟擊和瞬時熱源的作用，在兩極表面所分配到的能量不一樣，因而溶化、氣化拋出的電蝕量也不一樣。

影響因素：脈寬、脈間、脈沖峰值電流、放電電壓、工作液和電極材料

3、電參數對生產率的影響 ：提高脈沖頻率f;增加單個脈沖能量Wm或者說增加平均放電電流ie和脈沖寬度ti,減小脈間t0,設法提高系數Ka、Kc。

4、RC電源特點 優點：（1）結構簡單，工作可靠，成本低；

（2）在小功率時可以獲得很窄的脈寬（小于0.1us）和很小的單個脈沖能量，可用作光整加工和精微加工 缺點：（1）電能利用效率很低，計算證明最大不超過36%，因大部分電能經過電阻R時轉化為熱能損失掉了，這在大功率加工時是很不經濟的；

（2）生產效率低，因為電容的充電時間te比放電時間te長50倍以上，脈沖間隙系數太大。

（3）直流電源與放電間隙之間沒有開關元件隔離，影響穩定性，此外還不能獨立形成脈沖。

5、什么是電火花加工的電規準；加工時應如何選擇電規準？

答：電火花加工中所選用的一組電脈沖參數稱為電規準，電參數主要是指電壓脈沖寬度、電流脈沖寬度、脈沖間隔、脈沖頻率、峰值電流、峰值電壓和極性等。在生產過程中應根據工件的要求、電極和工件的材料、加工工藝指標和經濟效果等因素來確定電規準，并在加工過程中及時的轉換。

6、電火花線切割的特點及應用范圍。

電火花線切割加工過程的工藝和機理，與電火花穿孔成型加工既有共性，又有特性。

1)電火花線切割加工與電火花成型加工的共性表現

（1）線切割加工的電壓、電流波形與電火花加工的基本相似。單個脈沖也有多種形式的放電狀態，如開路、正常火花放電、短路等。

（2）線切割加工的加工機理、生產率、表面粗糙度等工藝規律，材料的可加工性等也都與電火花加工的基本相似，可以加工硬質合金等一切導電材料。2）線切割加工相比于電火花加工的不同特點

（1）由于電極工具是較小的細絲，故脈沖寬度、平均電流等不能太大，加工工藝參數的范圍較小，屬中、精正極性電火花加工，工件常接脈沖電源正極。（2）采用水或水基工作液，不會引燃起火，容易實現安全無人運轉，但由于工作液的電阻率遠比煤油小，因而在開路狀態下，仍有明顯的電解電流。（3）一般沒有穩定電弧放電狀態。

（4）電極與工件之間存在著“疏松接觸”式輕壓放電現象。

（5）省掉了成型的的工具電極，大大降低了成型工具電極的設計和制造費用，用簡單的工具電極，靠數控技術實現復雜的切割軌跡，縮短了生產準備時間，加工周期短，這不光對新產品的試制很有意義，對大批生產也增加了快速性和柔性。（6）電極絲比較細，可以加工微細異形孔、窄縫和復雜形狀的工件。

（7）由于采用移動的長電極絲進行加工，使單位長度的電極絲損耗較小，特別在低速走絲切割加工時，電極絲一次性使用，電極絲損耗對加工精度的影響更小。

7、電解質：凡溶于水后能導電的物質叫做電解質；電解質與水形成的溶液稱為電解質溶液，簡稱電解液。

8、金屬的鈍化：金屬陽極溶解過程的超電位升高，使電解速度減慢。

9、金屬的活化：使金屬鈍化膜破壞的過程稱為活化。

10、電解加工的優缺點 優點：（1）加工范圍廣，不受金屬材料本身力學性能的限制，可以加工硬質合金、淬火鋼、不銹鋼、耐熱合金等高硬度、高強度及韌性金屬材料，并可加工葉片、鍛模等各種復雜型面。

（2）電解加工的生產效率高，約為電火花加工的5-10倍，在某些情況下，比切削加工的生產效率還高，且加工生產率不直接受加工精度和表面粗糙度的限制。（3）可以達到較好的表面粗糙度（Ra1.25-0.2um）和正負0.1mm左右的平均加工精度。

（4）由于加工過程中不存在機械切削力，所以不會產生由切削力所引起的殘余應力和變形，沒有飛邊毛刺。

（5）加工過程中陰極工具在理論上不會損耗，可長期使用。缺點：（1）不易達到較高的加工精度和加工穩定性。

（2）電極工具的設計和修正比較麻煩，因而很難適用于單件生產。

（3）電解加工的附屬設備較多，占地面積大，機床要有足夠的剛性和防腐性能，造價較高。對電解加工而言，一次性投資較大。

（4）電解產物需要進行妥善處理，否則將污染環境。

11、電解液的作用

（1）作為導電電介質傳遞電流；

（2）在電場作用下進行電化學反應，使陽極溶解能順利而有控制的進行；（3）及時地把加工間隙產生內產生的電解產物及熱量帶走，起更新與冷卻作用。三種常用的電解液：NaCl、NaNO3、NaClO3.12、電解磨削的原理特點 原理：電解磨削是由電解作用和機械磨削作用相結合而進行加工的，比電解加工的加工精度高，表面粗糙度小，比機械磨削的生產率高。特點：（1）加工范圍廣，加工效率高；（2）可以提高加工精度及表面質量；（3）砂輪的磨損量小。與機械磨削相比，電解磨削的不足之處是：加工刀具等的刃口不易磨得非常鋒利；機床、家具等需要采取防蝕防銹措施；還需要增加吸氣、排氣裝置，以及需要直流電源、電解液過濾、循環裝置等附屬設備。

13、激光加工的特點

特性：強度高、單色性好、相干性好、方向性好 特點：（1）聚焦后，激光加工的功率密度可高達10的八次方-10的十次方W/cm2,光能轉化為熱能，幾乎可以溶化、氣化任何材料。

（2）激光光斑大小可以聚焦到微米級，輸出功率可以調節，因此可用以精密微細加工。

（3）加工所用工具是激光束，是非接觸加工，所以沒有明顯的機械力，沒有工具損耗問題。

（4）和電子束加工等比較起來，激光加工裝置比較簡單，不要求復雜的抽真空裝置。

（5）激光加工是一種瞬時、局部溶化、氣化的熱加工，影響因素很多，因此，精微加工時，精度，尤其是重復精度和表面粗糙度不易保證，必須進行反復試驗，尋找合理的參數，才能達到一定的加工要求。

（6）加工中產生的金屬氣體及火星等飛濺物，要注意通風抽走，操作者應戴防護眼鏡。

14、固體激光器、氣體激光器的優缺點 固體激光器一般采用光激勵，能量轉化環節多，光的激勵能量大部分轉化為熱能，所以效率低。為了避免固體介質過熱，固體激光器通常采用脈沖工作方式，并用合適的冷卻裝置，較少采用連續工作方式。由于晶體缺陷和溫度引起的光學不均勻性，固體激光器不易獲得單模而傾向于多模輸出。

氣體激光器一般采用電激勵，因其效率高、壽命長、連續輸出功率大，所以廣泛用于切割、焊接、熱處理等加工。常用于材料加工的氣體激光器有二氧化碳激光器、氬離子激光器等。

15、電子束加工的應用：（1）高速打孔（2）加工型孔及特殊表面（3）刻蝕（4）焊接（5）熱處理（6）電子束光刻

16、離子束加工的分類：離子刻蝕、離子濺射沉積、離子鍍、離子注入

17、超聲加工的特點

（1）適合于加工各種硬脆材料，特別是不導電的非金屬材料，例如玻璃、陶瓷、石英、鍺、硅、瑪瑙、寶石、金剛石等。對于導電的硬質金屬材料如淬火鋼、硬質合金等，也能進行加工，但加工生產率較低。

（2）由于工具可用較軟的材料，做成叫復雜的形狀，故不需要使工具和工件作比較復雜的相對運動，因此超聲加工機床的結構比較簡單，只需一個方向輕壓進給，操作、維修方便。

（3）由于去除加工材料是靠極小磨料瞬時局部的撞擊作用，故工件表面的宏觀切削力很小，切削應力、切削熱很小，不會引起變形和燒傷，表面粗糙度也較好，可達Ra1-0.1um，加工精度可達0.01-0.01mm,而且可以加工薄壁、窄縫、低剛度零件。

18、超聲加工的應用

（1）型孔、型腔加工（2）切割加工（3）復合加工：超聲電解復合加工、超聲電火花復合加工、超聲拋光及電解超聲復合拋光（4）超聲清洗 注：缺電解加工的生產率計算

第二篇：特種加工報告

特種加工總結報告

院 系：機械與汽車工程學院 專 業：機械設計與制造 班 級： 學 號： 姓 名：

特種加工總結報告

摘要：特種加工技術是直接借助電能、熱能等各種能量進行材料加工的重要工藝方法。現階段，先進制造技術不斷發展，作為先進制造技術中的重要的一部分，特種加工對制造業的作用日益突顯。本文對什么是特種加工、特種加工的特點、種類以及發展趨勢等作了描述。闡述了特種加工在現代社會發展過程中的重要地位，大力發展特種加工的必要性。

關鍵詞：特種加工、特種加工技術、特點、應用、發展趨勢 目錄： 引言

1、電火花加工

1.1 電火花放電沉積的基本原理與特點 1.2 極性效應

1.3 電火花加工中電極損耗分析與解決措施 1.4 電火花加工的發展趨勢

2、特種加工技術的特點或應用及發展前景 2.1特種加工技術的特點

2.2 特種加工引起的機械制造工藝技術變革 2.3特種加工技術的發展趨勢 2.4總結

3、結束語

引言：

傳統的機械加工技術對推動人類的進步和社會的發展起到了重大的作用。隨著科學技術的迅速發展，新型工程材料不斷涌現和被采用，工件的復雜程度以及加工精度的要求越來越高，對機械制造工藝技術提出了更高的要求。由于受刀具材料性能、結構、設備加工能力的限制，使用傳統的切削加工方法很難完成對高強度、高韌性、高硬度、高脆性、耐高溫和磁性等新材料，以及精密復雜、微細構件或難以處理的形狀的加工。為了解決這些加工的難題，人們不斷開發研究并成功采用“傳統的切削加工以外的新的加工方法—— 特種加工方法”解決了很多工藝問題，在生產上發揮了很大的作用，引起了機械制造工藝技術領域的許多變革。特種加工是相對于傳統的切削加工而言的，實質上是直接或復合利用電能、電化學能、化學能、光能、聲能、熱能、磁能、物質動能、甚至爆炸能等對工件進行加工的工藝方法的總稱。正文

1.電火花加工

電火花加工的原理是基于工具和工件之間脈沖性火花放電時的電腐蝕現象來蝕除多余的金屬，以達到對零件的尺寸形狀及表面質量預定的加工要求。按工具電極和工件相對運動的方式和用途的不同，電火花加工工藝大致可分為電火花成形加工、電火花線切割、電火花磨削和鏜磨、電火花同步共軛回轉加工、電火花高速小孔加工、電火花放電沉積與刻字六大類。

1.1 電火花放電沉積的基本原理與特點

電火花放電沉積的原理是利用脈沖電路的充放電原理，采用導電材料(硬質合金、石墨、合金鋼、鋁和銅等)作為工具電極(陽極)，在空氣或特殊的氣體中使之與被強化的金屬工件(陰極)之間產生火花放電。當工具電極與工件達到某個距離電場強度足以使介質電離擊穿時兩者之間就產生火花放電，使電極端部與工件表面微區發生熔化甚至氣化，熔融金屬在熱作用，電磁力和機械力的作用下沉積在工件表面。電極與工件的放電間隙頻繁發生變化，電極與工件間不斷發生火花放電，從而實現放電沉積。1.2 極性效應

在電火花放電加工過程中，無論是正極還是負極，都會受到不同程度的電蝕。這種單純由于正、負極性不同而彼此電蝕量不一樣的現象叫做極性效應。因此，當采用窄脈沖、精加工時應選用正極性加工；當采用長脈沖、粗加工時，應采用負極性加工，此時可得到較高的蝕除速度和較低的電極損耗。從提高加工生產率和減小工具損耗的角度來看，極性效應愈顯著愈好，故在電火花加工中必須充分利用。當用交變的脈沖電流加工時，單個脈沖的極性效應便相互抵消，增加了工具的損耗，因此，電火花加工一般采用單向脈沖電源。

1.3 電火花加工中電極損耗分析與解決措施

電火花在整個加工過程中要受到各種干擾因素的影響, 這些干擾因素直接或間接地影響著加工質量。在電火花加工過程中電極損耗分為絕對損耗和相對損耗。造成電極損耗的原因有：小面積精加工，加工件結構尺寸偏小，加工時間過長，電極裝夾不當等因素。因此為了減少電極的損耗一般有以下方法：（1）有效排除電蝕物（2）電極材料和加工參數的合理選用（3）提高加工技能和安全操作意念等等。電火花加工電極損耗和變形是一個復雜的過程。為了降低電極損耗程度, 減少變形, 除了充分利用放電過程的極性效應和吸附效應外, 同時也要選用適宜的電極材料, 并且在實際的加工過程中要根據具體的加工對象實施一定的加工技巧和選擇合適的加工參數 1.4 電火花加工的發展趨勢

電火花線切割加工技術在相當長的時間里間都是采用精規準參數進行一次切割成型,其切割速度與加工表面質量之間存在著一定的矛盾。中國特有的高速走絲電火花線切割機長期存在的加工質量問題, 可以采用多次切割工藝來解決。現目前中速走絲電火花線切割機是一種價格較低, 加工精度、粗糙度、加工效率介于高速走絲與慢走絲的一種機床,具有很好的發展前景。特種加工的發展趨勢

為進一步提高特種加工技術水平及擴大其應用范圍, 當前特種加工技術的發展趨勢主要包括以下幾點:1)采用自動化技術。充分利用計算機技術對特種加工設備的控制系統、電源系統進行優化,使加工設備向自動化、柔性化方向發展, 這是當前特種加工技術的主要發展方向。2)趨向精密化研究。高新技術的發展促使高新技術產品向超精密化與小型化方向發展, 對產品零件的精度與表面粗糙度提出更嚴格的要求。為適應這一發展趨勢, 特種加工的精密化研究已引起人們的高度重視, 3)開發新工藝方法及復合工藝。為適應產品的高技術性能要求與新型材料的加工要求, 需要不斷開發新工藝方法, 包括微細加工和復合加工, 尤其是質量高、效率高、經濟型的復合加工, 如工程陶瓷、復合材料以及聚晶金剛石等。

2、特種加工技術的特點或應用及發展前景 2.1特種加工技術的特點

2.1.1 加工范圍上不受材料強度、硬度等限制。特種加工技術主要不依靠機械力和機械能去除材料，而是主要用其他能量（如電、化學、光、聲、熱等）去除金屬和非金屬材料，完成工件的加工。故可以加工各種超強硬材料、高脆性及熱敏材料以及特殊的金屬和非金屬材料。

2.1.2 以柔克剛。特種加工不一定需要工具，有的雖使用工具，但與工件并不接觸，加工過程中工具和工件間不存在明顯的強大機械切削力，所以加工時不受工件的強度和硬度的制約，在加工超硬脆材料和精密微細零件、薄壁元件、彈性元件時，工具硬度可以低于被加工材料的硬度。

2.1.3 加工方法日新月異，向精密加工方向發展。當前已出現了精密特種加工，許多特種加工方法同時又是精密加工方法、微細加工方法，如電子束加工、離子束加工、激光束加工等就是精密特種加工；精密電火花加工的加工精密度可達微米級0.51μm，表面粗糙度可達鏡面 Ra0.02μm。2.1.4 容易獲得良好的表面質量。由于在加工過程中不產生宏觀切屑，工件表面不會產生強烈的彈、塑性變形，故可以獲得良好的表面粗糙度。殘余應力、熱應力、冷作硬化、熱影響區及毛刺等表面缺陷均比機械切割表面小，尺寸穩定性好，不存在加工中的機械應變或大面積的熱應變。

2.2 特種加工引起的機械制造工藝技術變革

2.2.1特種加工擴大了可加工材料的范圍。特種加工方法使機制工藝可加工的材料范圍從普通材料發展到超硬材料和特殊材料，使任何材料的加工均成為可能。材料的可加工性不再與硬度、強度、韌性、脆性等成直接正比或反比關系。傳統上認為很難加工的金剛石、硬質合金、淬火鋼、石英、玻璃、陶瓷等材料，可以用電火花、超聲波、電解、激光等特種加工方法來加工。對電火花線切割而言，淬火鋼比未淬火鋼更易加工。2.2.2特種加工改變了傳統的結構工藝性好與壞的“概念”。傳統的加工方法 認為方孔、窄縫、小孔、深孔、彎孔等結構工藝性差，有些情況下被認為工藝性 很“壞 ”，甚至被列為結構設計禁區，特種加工使這一“壞”變成了可以，甚者可認為好，因為對于電火花穿孔、電火花線切割工藝來說，加工方孔和加工圓孔的難易程度是一樣的。如：山形硅鋼片沖模，過去由于不易制造往往采用拼鑲結構，現在采用電火花線切割加工，既使是硬質合金模具也可做成整體結構；小深斜孔、排孔、群孔、小方孔篩網，薄壁、彈性、低剛度零件等，過去認為的加 工難題，采用特種加工方法后變得容易了。

2.2.3特種加工改變了傳統的淬火工藝路線及零件不合格品的可修復性。特 種加工的出現，打破了淬火熱處理工序必須安排在除磨削以外的其它切削成型加工之后傳統工藝準則。由于特種加工不受工件硬度的限制，所以有時為了避免成型加工后淬火熱處理引起的應力變形，可以先淬火而后加工。過去認為很多 不可修復的廢品，現在都可用特種加工方法來修復。例如 ：過去淬火前忘了鉆定位銷孔、銑槽等工藝，淬火后只能報廢，現在可以用電火花打孔、切槽進行補救；加工尺寸超差及工作中磨損了的軸和孔，均可用電刷鍍修復。

2.2.4特種加工將改變新產品試制的傳統模式。傳統新產品的試制，往往是 刀具、模具、量具以及工裝夾具設計制造先行。例如：加工花鍵孔需要設計制造 花鍵孔拉刀；加工各種標準和非標準直齒輪需要準備滾刀或設計加工成形銑刀；大量 鈑金件 的異型孔 加工需 要沖模 ；復雜零件的試制所需要的刀具工裝更多。現在采用數控電火花線切割，可直接加工花鍵孔、非標直齒輪、鈑金異型孔，甚至可加工復雜的二次曲面零件；采用快速成型技術—— 增材加工法，可快速完成各種復雜零件的試制。可見，特種加工方法的采用不僅可加快產品試制速度，而且可以節約大量的新產品試制費用，必將改變新產品設計試制的模式。

2.2.5特種加工技術已成為微細加工、納米加工的主要手段。目前，制造技術前沿逐漸轉向細小精微，微米、亞微米以及納米級制造成為制造業融入高 技術的切入點。而電子束、離子束、激光、電火花、電化學等電物理、電化學特種加工技術，正是近年來快速發展的微細和納米加工的主要手段。例如：離子注入、濺射、化學沉積（ＣＶＤ）、光刻、表面貼裝；磁頭、磁盤、晶片的納米級精密加工 ；納米材料的制造等。也就是說特種加工已成為未來先進制造技術的主要特征之一。

2.2.6特種加工引起了產品設計思路的變革。特種加工使任何材料的加工 成為可能，解決了各種特殊復雜表面的加工，以及各種超精、光整或具有特殊要求的零件加工問題，其中的快速成型技術又使產品的快速試制成為可能。所以特種工加工使產品設計中考慮的零件材料、制造工藝方法等有了更廣闊的選擇余地，甚至可以快速地將設計思想變為具有一定功能的原型，從而使產品的設計思路趨“創意和制造的統一，即想到的就能做成”。隨著現代機械制造工藝的發展，不懂特種加工技術將不是一個合格的產品設計者與制造者。

2.3特種加工技術的發展趨勢

2.3.1 采用自動化技術充分利用計算機技術對特種加工設備的控制系統、電源系統進行優化，建立綜合參數自動適應系統、數據庫等，進而建立特種加工的CAD/CAM和FMS系統，這是當前特種加工技術的主要發展趨勢。

2.3.2 向工程化和產業化方向發展不斷改進、提高高能束源品質，對大功率、高可靠性、多功能、智能化加工設備的研發是今后的重點發展方向。

2.3.3 著力開展精密化研究高新技術的發展促使高新技術產品向超精密化與小型化方向發展，正向亞微米級和納米級邁進，對產品零件的精度與表面 粗糙度提出更嚴格的要求。為適應這一發展趨勢的需要，大力開發用于超精加工的特種加工技術（如等離子弧加工等）已成為重要的發展方向。

2.3.4污染問題是影響和限制某些特種加工應用、發展的嚴重障礙，加工過程中產生的廢渣、廢氣如果排放不當，會造成環境污染，影響工人健康。必須花大力氣處理并利用廢氣、廢渣、廢液，向“綠色”加工的方向發展。2.4總結

特種加工技術集成了機械、電子、信息、材料技術和計算機等技術，發展異常迅速。現代特種加工技術主要是伴著高硬度、高強度、高韌性、高脆性等難切削材料的出現，以及制造精密細小、形狀復雜和結構特殊的零件的需要而產生的，具有其他常規加工技術無法比擬的優點，已成為航空航天、汽車、儀器儀表、微型機械、輕工、模具等行業的支撐技術和關鍵技術。因此，特種加工技術還需更進一步的發展：① 不斷改進、提高高能束源品質，并向大功率、高可靠性方向發展。②高能束流加工設備向多功能、精密化和智能化方向發展，力求達到標準化、系列化和模塊化的目的。擴大應用范圍，向復合加工方向發展。③ 不斷推進高能束流加工新技術、新工藝、新設備的工程化和產業化工作。隨著我國機械制造業向高技術化邁進，特種加工的應用越來越廣泛，我國特種加工機床的總擁有量已居世界前列。特種加工及其引起的機械制造工藝技術的變革，應該引起我們思考與關注。隨著科學技術和現代工業的發展，特種加工技術必將不斷完善和迅速發展，反過來又必將推動科學技術和現代工業的發展，并發揮越來越重要的作用。

3、結束語

特種加工技術涵蓋了機械、材料等技術,是一門綜合的科學加工技術其發展異常迅速。加工尺度的微細化,加工方法的復合化和加工過程的自動化,已成為特種加工技術研究發展的熱點。隨著科學技術的飛速發展, 特種加工必將不斷完善和迅速發展, 特種加工必將成為推動科學技術和現代制造工業發展的中堅力量。

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第三篇：特種加工論文

加工間隙內電解產物對微細電解加工

院（系）名稱：

班 級：姓 名： 學 號：

機電工程學院

的影響分析 加工間隙內電解產物對微細電解加工的影響分析

摘要：微細電解加工時，由于間隙微小，生成的電解產物因難以從加工區域中移除而降低了加工速度甚至中斷加工。為保證加工的持續進行，利用工具電極作間歇快速回退是移除間隙內的電解產物、更新電解液的有效途徑之一。論文研究分析了間歇回退加工情況下電解產物移除速率對加工速度的影響，結果表明：加工速度并不隨加工間隙的減小而單調增大，實際加工速度存在極限值(極大值)。為兼顧加工效率和加工精度，應以與之對應的間隙值作為實際加工間隙。

Abstract: the subtle electrochemical machining, as the tiny gaps, generated by electrolysis product from processing area to remove and reduce the processing speed and even interrupt processing.To ensure that the ongoing process, using the tool electrode for intermittent fast back is removed in the clearance product, electrolysis update electrolyte one of the effective ways.Paper analyzes the intermittent back under processing product electrolysis rate on the processing speed remove influence, and the results show that: the processing speed is not with the decrease of the machining gap increases and drab, actual processing speed limit(maximum value)there.For both the processing efficiency and machining precision, should be with as the matching gap value as an actual machining gap.關鍵詞：微細電解加工；電解產物；加工速度；間歇回退

電解是基于金屬陽極在電解液中發生電化學溶解的原理，對工件進行減材加工。在電解加工時，工件材料是以離子的形式被蝕除，理論上工件可達到微米甚至納米精度，因此在精密、微細制造領域有著潛在的應用前景。但電解加工時陰、陽極間的電位差在加工間隙中形成的電場使工件上不希望被加工的部位和已加工部位都會被繼續蝕除，造成雜散腐蝕，這在很大程度上影響了電解加工的精度。因此，約束電場、改善流場是增強電解加工的集中蝕除能力、改善加工精度的基本途徑。為實現較高精度的微細電解加工，某個研究室提出了一種采用工具電極側面絕緣、微小加工間隙伺服控制、高頻窄脈沖電源、非線性低濃度電解液等方法集成的工藝路線，探索微細電解加工達到工業應用要求的可行性。在微細電解加工過程中，加工問隙微小是其最基本的特征，端面和側面的間隙一般在幾十微米以下叫，這樣小的間隙空間使得加工中生成的大量(相對于被蝕除掉的金屬體積)電解產物蓄積在加工區內，導致加工區局部電解液成分、濃度發生很大程度的改變，從而降低加工反應速度甚至中斷加工。由于加工尺寸和間隙微小，常規電解加工時采用的強制沖液更新間隙中電解液的方法在微細電解加工無法應用。為使微細電解加工能持續進行，通過加工間隙伺服控制，利用工具電極間歇回退產生的抽吸作用排出電解產物、更新加工區內部電解液將是一有效可行的技術途徑。l.電解加工的電化學過程分析

電解加工時，在工件金屬(陽極)和工具電極(陰極)表面分別進行著氧化和還原反應。反應是由發生在電極(這里的電極指的是在電化學反應中作為電子導電相的金屬，而非工具電極)／溶液這兩種導體界面上的一系列性質不同的過程組成，在電化學理論中統稱為“電極過程”。根據電極動力學理論，一般情況下，電極過程大致由下列各單元步驟串聯而成：(1)液相傳質步驟——反應物粒子向電極表面附近液層遷移。

(2)表面前置轉化步驟——反應粒子在電極表面或表面附近液層進行反應前的轉化，如反應粒子的吸附、金屬絡離子的解離或其他化學變化。

(3)電化學反應步驟(亦稱電子轉移步驟)反應粒子在電極／溶液界面上得電子或失電子，生成 還原反應和氧化反應產物。

(4)表面隨后轉化步驟——反應粒子在電極表面或表面附近液層進行反應后的轉化，如反應產物從電極表面脫附、復合、分解、歧化或其他化學變化。(5a)新相生成步驟--反應產物生成新相(氣體或固相沉積層)。

(5b)反應后液相傳質步驟——可溶性反應產物從電極表面向溶液內部遷移。

(5b)反應產物移除步驟——可溶性反應產物向溶液內部遷移和產生的新相被從加工間隙中移除。如這些電解產物不能及時有效地被移除掉而蓄積在加工間隙中，其中的金屬沉淀產物還會逐漸在陽極表面沉積，形成一層薄膜，阻礙反應的發生；陰極上生成的氫氣逐漸積聚，這樣不只是減慢了反應速度，甚至可能在陰、陽極問搭成連續的氣泡橋或形成空穴，而使加工中斷。因此，在微小間隙加工時反應產物移除步驟將取代換液良好時的電化學反應步驟而成為加工控制步驟，反應產物的移除(或電解液的更新)速度制約著陽極金屬的實際蝕除速度，成為在微細電解加工中影響實際加工速度的決定性因素。2電解產物移除策略

為了有效地移除電解產物，保證加工的持續進行，常規電解加工主要利用高壓、高速的電解液流動來帶走反應產物(包括反應熱)。但在微細電解加工時，由于電極本身尺寸微小，高沖液壓力可能導致電極發生振動甚至變形；且由于加工間隙微小，電解液沿程壓力損失大，外部沖液對加工區域內部較深處電解液的擾動和更新能力很弱，這在深小孑L加工時尤其明顯。此時僅對加工區進行外部沖液只能移除掉加工區域外部和淺表處的反應產物，加工間隙 內的反應產物仍會蓄積。在微細電解加工時，排出電解產物、更新加工間隙內部電解液的能途徑，一是工具電極高速旋轉’，或是工具電極間歇回退引。電極高速旋轉時，由于電解液具有一定粘性，旋轉電極的邊界將拽引著周圍的流體隨它一起作圓周運動，加強了間隙內電解液的對流，改善了流場。電極旋轉排屑方式適用于單電極圓孑L加工和掃描加工。但由于在電極端部中心處離心力接近零，電解產物無法順利排出，故仍需依賴間歇回退來強化電解液更新“。

電極間歇回退是在加工過程中讓電極按一定時間間隔快速回退，使加工區域內部的壓力驟然降低，形成強烈的抽吸作用，一方面可充分將加工區內的反應產物(包括氣泡)帶出工件表面外，另一方面可迫使周圍新鮮電解液被吸入到加工區內，并可通過熱對流抑制加工區內的溫升。間歇回退方式對單電極和陣列電極加工都適用，在微細電解加工研究中得到了較多的應用。

間歇回退加工過程如圖1所示，首先在回退前切斷加工電源，防止電極在運動過程中對孔側壁二次加工；然后電極逆進給方向快速回退到距離加工表面外一定距離處，使外部電解液將其端部附著的反應物盡量沖走；再根據進給速度計算當前加工位置，電極快速前進到該位置，形成加工間隙，接通電源，繼續加工。在圖1中，T為每次回退(含快退、快進過程)所需時間，由伺服控制裝置的響應速度決定；T，為兩次回退之問的進給加工時間。加工最初時，間隙內是新鮮電解液，電化學反應步驟是加工過程控制步驟；加工一段時間后，隨著電解產物蓄積，間隙內電解液實際電導率降低，電化學反應速度隨之減小，這時反應產物移除步驟成為控制步驟，當反應產物在間隙內積累到一定數量(并不一定需占據全部間隙空間)，加工中斷，此時需回退換液，如此往復。因此間歇回退加工過程實際由電化學反應步驟和反應產物移除步驟交替控制，加工速度的計算和優化必須綜合考慮由法拉第電解定律得出的陽極金屬蝕除速度和反應產物的移除速度的影響。

3間歇回退方式加工速度分析 當加工間隙△很大，在曲線極值點的右側時，隨著△減小，加工速度會逐漸增大，這是由于 陽極金屬蝕除速度。較小，電解產物生成速度較慢，對間隙內加工條件的影響較小，此時電化學反應步驟是加工過程的控制步驟，加工速度主要受影響。當加工間隙減小到極值點附近時，此時加工程實際由電化學反應步驟和反應產物移除步驟混合控制，兩個步驟的潛在反應速度基本相同。當加工間隙△繼續減小，趨近于零時，加工速度隨..△近似呈現線性減小，這是由于在加工間隙很小時，間隙空間內容污(反應產物)能力弱，陽極金屬蝕除速度迅速降低，有效加工時間很短，此時反應產物移除步驟成為加工過程的控制步驟，加工速度主要受電解產物移除速度的影響。在微細加工感興趣的微小加工間隙(△<30 m)內，如圖5所示，當A值很小(=0．0005)時，B值對加工速度的影響很小。這是因為在微小加工間時，產物生成速度快，有效加工時間丁，相對于回退時間丁n而言較小，對加工速度的影響也較小。這意味著，為了達到較好的加工精度，采用小間隙加工時，產物排出困難，A值很小，即便是提高電解液濃度和加工電壓(B值會隨之增大)，對加工速度的改善也非常有限；且較高的電解液濃度和加工電壓會導致集中蝕除能力變弱，加工區域的側面間隙擴大。因此在微小加工間隙時應采用低濃度電解液和低電壓加工，加工速度不會明顯下降，同時能更好地保證加工精度.4結論

在微細電解加工過程中，隨著加工間隙減小，加工區域內電解產物的移除和電解液更新困難，電解產物的移除步驟制約著陽極金屬的實際蝕除速度，逐漸成為加工過程的控制步驟，最終決定了實際加工速度。在微小加工間隙時不能簡單地根據陽極金屬理想蝕除速度公式來確定加工間隙和加工速度等參數，否則會得出與實際情況矛盾的結果。加工速度的計算和優化必須綜合考慮由法拉第電解定律得出的陽極金屬蝕除速度和反應產物的移除速度的影響。為了有效移除電解產物，保證加工的持續進行，可采用工具電極間歇回退加工方式來強化加工間隙內部電解液的更新。間歇回退加工時，實際加工速度并不隨加工間隙..△的減小而單調增大，實際加工速度存在極限值(極大值)，將對應的間隙值作為實際加工間隙，可兼顧加工效率和加工精度。當加工間隙△減小并趨近于零時，由于電解產物的影響，陽極金屬蝕除速度并不會趨于無窮大，實際加工速度將隨△減小反而降低。參考文獻：

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第四篇：特種加工填空題

一、填空題

1、特種加工主要采用 機械能 以外的其他能量去除工件上多余的材料，以達到圖樣上全部技術要求。（1分）

2、電火花加工原理是基于 工具和工件（正、負電極）之間脈沖性火花放電時的電腐蝕現象，來蝕除多余的金屬，以達到對零件的尺寸、形狀和表面質量等預定的加工要求。（2分）

3、電火花加工系統主要由 工件和工具、脈沖電源、自動進給和調節裝置

幾部分組成。（3分）

4、在電火花加工中，提高電蝕量和加工效率的電參數途徑有：提高脈沖頻率、增加單個脈沖能量、減少脈沖間隔。（3分）

5、電火花加工的表面質量主要是指被加工零件的 表面粗糙度、表面變質層、表面力學性能。（3分）

6、電火花加工的自動進給調節系統主要由以下幾部分組成：測量環節、比較環節、放大驅動環節、執行環節、調節對象。（3分）

7、電火花成型加工的自動進給調節系統，主要包含 伺服進給控制系統 和 參數控制系統。（2分）

8、電火花加工是利用電火花放電腐蝕金屬的原理，用工具電極對工件進行復制加工的工藝方法，其應用范圍分為兩大類：穿孔加工、型腔加工。（2分）

9、線切割加工是利用 移動的、作為負極的、線狀電極絲 和工件之間的脈沖放電所產生的電腐蝕作用，對工件加工的一種工藝方法。（2分）

10、快走絲線切割機床的工作液廣泛采用的是 乳化液，其注入方式為 噴入式。（2分）

11、線切割機床走絲機構的作用：是使電極絲以一定的速度運動，并保持一定的張力。（2分）

12、線切割控制系統作用主要是：1）自動控制電極絲相對于工件的運動軌跡；2）自動控制伺服的進給速度。（2分）

13、快速成形技術（RP）最早產生于二十世紀70年代末到80年代初，目前RP技術的主流是： SLA立體光造型、LOM薄材疊層制造、SLS激光燒結、FDM熔融成型 四種技術。（4分）

14、快速成型的數據接口主要有：快速成型技術標準數據格式即STL格式 和 快速成型設備的通用數據接口即CLI 格式。（2分）

一、填空題

1、電火花加工是將電極形狀復制到工件上的一種工藝方法。

2、數控電火花機床數控搖動的伺服方式有自由搖動、步進搖動、鎖定搖動。

3、放電間隙是放電時工具電極和工件之間的距離。

4、電火花加工中常用的電極結構形式是整體電極、組合電極、鑲拼式電極。

5、在用火花法校正電極絲垂直度時，電極絲要運轉以免電極絲斷裂。

6、電化學加工包括從工件上去除金屬的電解加工和向工件上沉積金屬的電鍍、涂覆加工兩大類。

7、線切割加工的主要工藝指標是切割速度、表面粗糙度、電極絲損耗量、加工精度、。

8、特種加工是直接利用電能、熱能、光能、電化學能、化學能、聲能及特殊機械能等能量達到去除或增加材料的加工方法。

9、電火花線切割加工的根本原理是用移動的細金屬導線作電極，對工件進行脈沖火花放電，切割成形。

10、數控電火花線切割機床能加工各種高硬度、高強度、高韌度和高熔點的導電材料。

11、第一臺實用的電火花加工裝置的是1960年，蘇聯的拉扎林科夫婦發明的。

12、電火花線切割加工中被切割的工件作為 工件電極，電極絲作為 工具電極。電極絲接脈沖電源的負極，工件接脈沖電源的正極。

13、根據走絲速度，電火花線切割機通常分為兩大類：一類是高速走絲電火花線切割機或往復走絲電火花線切割機，這類機床的電極作高速往復運動，一般走絲速度為 8——10m/s，用于加工中、低精度的模具和零件。快走絲數控線切割機床目前能到達的加工精度為 正負0.01mm，表面粗糙度Ra＝ 2.5——0.6um。另一類是低速走絲電火花線切割機或單向走絲電火花線切割機，一般走絲速度低于 0.2m/s，用于加工高精度的模具和零件。慢走絲數控線切割機床的加工精度可達 正負0.001um，表面粗糙度Ra＜ 0.32。

14、高速走絲線切割機主要由機床、脈沖電源、控制系統三大部分組成。

15、高速走絲電火花線切割機的導電器有兩重：一重是圓柱形的，電極絲與導電器的圓柱面接觸導電，可以軸向移動和圓周轉動以滿足多次使用的要求；另一重是方形或圓形的薄片，電極絲與導電器的大面積接觸導電，方形薄片的移動和圓形薄片的轉動可滿足多次使用的要求。

16、線切割加工中罕用的電極絲有鉬絲、鎢絲、銅絲和鎢鉬合金絲。其中鎢絲和鉬絲 應用快速走絲線切割中，而銅絲應用慢速走絲線切割。

17、線切割加工時，工件的裝夾方式有懸臂式撐持裝夾，垂直刃口撐持裝夾，橋式撐持裝夾，和板式撐持裝夾。工件的裝夾方式一般采用橋式撐持。

18、電火花線切割加工罕用的夾具主要有磁性夾具和專用夾具。

19、導電器的材料都采用硬質合金，即耐磨又奔電。

20、脈沖電源波形及三個重要參數峰值電流、脈沖寬度、脈沖間隔。

21、電加工的工作液循環系統由循環導管、工作液箱和工作液泵等組成。工作液起排屑、冷卻、絕緣等作用。

22、章力調節器的作用眷漲 把伸長的絲收入章力調節器使運行的電極絲保持億一個恒定的章力上也稱恒章力機構。

23、數控電火花線切割機床的編程，主要采用ISO編程、3 B編程、自動編程三重格式編寫。

24、數控線切割機床U、V移動工作臺，是具有錐度加工功能的電火花線切割機床的一個組成部分。

25、電火花線切割3B編程格式中，B表示分隔符，X表示X軸坐標的絕對直，Y表示Y軸坐標的絕對直，J表示加工線段計數長度，G表示加工線段計數方向，Z表示加工指令。

26、線切割3B格式編程中計數長度是在計數方向的基礎上確定的，是被加工的直線或圓弧在計數方向的坐標軸上投影的長度直之和，單位為μm。

27、線切割3B格式編程中加工直線時有四重加工指令：L1、L2、L3、L4。

28、線切割3B格式編程中加工順圓弧時由四重加工指令: SR1、SR2、SR3、SR4。

29、線切割3B格式編程中加工逆圓弧時也有四重加工指:NR1、NR2、NR3、NR4。30、線切割的加工工藝主要是電加工參數和機械參數的合理選擇。電加工參數包括峰直電流、脈沖寬度、脈沖間隔等。機械參數包括走絲速度和進給速度等。

31、穿絲孔是電極絲相對工件運動的起點，同時也是程序執行的起點，一般選在工件上的基準點處，穿絲孔罕用直徑一般為 3至10mm。

32、電極絲定位調整的罕用方法有自動找端面、自動找中心、目測法。

33、電極絲垂直度找正的常見方法有用找正塊進行火花法找正和用校正器進行校正兩重。

34、電火花線切割中自動找端面是靠檢測電極絲與工件之間的短路信號來進行的。

35、當加工沖孔模具時，以沖孔的凸模為基準，凸模的間隙補償量 凸 = r絲+δ電，凹模 的間隙補償量 凹 = r絲+δ電-δ配。

36、當加工落料模時，以落料的凹模為基準，凸模的間隙補償量 凸 = r絲+δ電-δ配，凹模的間隙補償量 凹 = r絲+δ電。

37、數控電火花成形加工機床主要由主機、工作液箱和數控電源柜等部分組成。

38、數控電火花成形加工機床主軸頭作用裝夾及調整電極裝置。

39、數控電火花成形加工工作液循環過濾系統的工作方式有吸入式、噴入式兩種。40、數控電火花成形加工工作液循環過濾裝置的過濾對象主要是熔融金屬飛屑和粉末狀電蝕產物。

41、電火花成形加工的主要工藝指標有加工速度，加工深度，表面粗糙度和電極損耗 等

42、電火花成型加工中罕用的電極材料有石墨、紫銅、銀鎢合金、銅鎢合金、鋼 等，一般精密、小電極用紫銅來居工，而大的電極用石墨。

43、電火花成型加工中罕用的電極結構可分為整體電極、組合電極 和鑲拼式電極等三種。

三、填空題

01．超精密機床導軌部件要求有極高的直線運動精度，不能有爬行。除要求導軌有很高的制造精度外，還要求導軌的材料具有（很高的穩定性）、（耐磨性）和（抗振性）。02．精密和超精密加工機床主軸軸承的常用形式有（液體靜壓軸承）和（空氣靜壓軸承）。03．金剛石晶體的激光定向原理是利用金剛石在不同結晶方向上（因晶體結構不同而對激光反射形成不同的衍射圖像）進行的。

04．電火花加工蝕除金屬材料的微觀物理過程可分為（介質電離擊穿）、（介質熱分解、電極材料熔化、氣化）、（蝕除物拋出）和（間隙介質消電離）四個階段。

05．目前金剛石刀具主要用于（鋁、銅及其合金等軟金屬）材料的精密與超精密車削加工，而對于（黑色金屬、硬脆）材料的精密與超精密加工，則主要應用精密和超精密磨料加工。

06.超聲波加工主要是利用（磨料在超聲振動作用下的機械撞擊和拋磨）作用來去除材料的，同時產生的液壓沖擊和空化現象也加速了蝕除效果，故適于加工（硬脆）材料。07．實現超精密加工的關鍵是（超微量去除技術），對刀具性能的要求是：（極高的硬度和耐磨性）、（刃口極其鋒利）、刀刃無缺陷、與工件材料的抗粘接性好，摩擦系數低。08．電火花加工型腔工具電極常用的材料有：（純銅）、（石墨）、（銅鎢合金）等。

09．影響電火花加工精度的主要因素有：（放電間隙的大小）及其一致性、（工具電極的損耗）及其穩定性和（二次放電現象）。

10．電火花加工按工件和工具電極相對運動的關系可分為：電火花（穿孔成形加工）、電火花（線切割加工）、電火花（磨削加工）、電火花（展成加工）、電火花表面強化和刻字等類型。

11．電火花型腔加工的工藝方法有：（單電極平動法）、（多電極更換法）、（分解電極法）、簡單電極數控創成法等。

12．實現超精密加工的技術支撐條件主要包括：（超精密加工機理與工藝方法）、（超精密加工機床設備）、（超精密加工工具）、（精密測量和誤差補償）、高質量的工件材料、超穩定的加工環境條件等。

13．激光加工設備主要包括電源、（激光器）、（光學系統）、（機械系統）、（控制系統）、冷卻系統等部分。

14．常用的超聲變幅桿有（圓錐形）、（指數形）及（階梯形）三種形式。

15．金剛石刀具在超精密切削時所產生的積屑瘤，將影響加工零件的（表面質量）和（尺寸精度）。

16．精密和超精密磨料加工分為（固結磨料）加工和（游離磨料）加工兩大類。

17．精密與特種加工按加工方法可以分為（切削加工）、（磨料加工）、（特種加工）和（復合加工）四大類。18．電火花型腔加工的工藝方法有：（單電極加平動法）、（多電極更換法）、（分解電極法）、（簡單電極數控創成法）等。

第五篇：特種加工論文

特種加工技術的現代應用及其發展研究

摘要：特種加工技術是直接借助電能、熱能、聲能、光化學能或者復合能實現材料切削的加工方法，是難切削材料、復雜型面、低剛度零件及模具加工中的重要工藝方法。本文介紹了概念、特點、分類以及近些年應用于特種加工的一些新方法、新工藝。

關鍵詞：特種加工 電火花加工 電化學加工 高能束流加工 超聲波加工 復合加工

1、特種加工技術的特點

現代特種加工（SP，SpciaI Machining）技術是直接借助電能、熱能、聲能、光能、電化學能、化學能及特殊機械能等多種能量或其復合以實現材料切除的加工方法。與常規機械加工方法相比它具有許多獨到之處。

1.1以柔克剛。因為工具與工件不直接接觸，加工時無明顯的強大機械作用力，故加工脆性材料和精密微細零件、薄壁零件、彈性元件時，工具硬度可低于被加工材料的硬度。

1.2用簡單運動加工復雜型面。特種加工技術只需簡單的進給運動即可加工出三維復雜型面。特種加工技術已成為復雜型面的主要加工手段。

1.3不受材料硬度限制。因為特種加工技術主要不依靠機械力和機械能切除材料，而是直接用電、熱、聲、光、化學和電化學能去除金屬和非金屬材料。它們瞬時能量密度高，可以直接有效地利用各種能量，造成瞬時或局部熔化，以強力、高速爆炸、沖擊去除材料。其加工性能與工件材料的強度或硬度力學性能無關，故可以加工各種超硬超強材料、高脆性和熱敏材料以及特殊的金屬和非金屬材料，因此，特別適用于航空產品結構材料的加工。

1.4可以獲得優異的表面質量。由于在特種加工過程中，工件表面不產生強烈的彈、塑性變形，故有些特種加工方法可獲得良好的表面粗糙度。熱應力、殘余應力、冷作硬化、熱影響區及毛刺等表面缺陷均比機械切削表面小。各種加工方法可以任意復合，揚長避短，形成新的工藝方法，更突出其優越性，便于擴大應用范圍。

由于特種加工技術具有其它常規加工技術無法比擬的優點，在現代加工技術中，占有越來越重要的地位。許多現代技術裝備，特別是航空航天高技術產品的一些結構件，如工程陶瓷、渦輪葉片、燃燒室的三維型腔、型孔的加工和航空陀 螺、傳感器等精細表面尺寸精度達0.001Pm 或納米（nm）級精度，表面粗糙度#$ <0.01Pm 的超精密表面的加工，非采用特種加工技術不可。如今，特種加工技術的應用已遍及到各個加工領域。

2、特種加工的幾種方法及分類

2.1電火花加工（也叫放電加工，EDM，ElectrosparkDischarge Machining）是一種電加熱加工過程。它是將工具電極和工件置于絕緣的工作液中，工件和工具分別接直流脈沖電源正極和負極，加上電壓，因電極之間的放電效應，產生火花放電對金屬產生腐蝕來進行加工。由于電極之間工件材料的微小體積上可集中很高的能量（106 ~ 107W / mm2）足以使材料熔化和蒸發。總能量的一部分也釋放到工具電極上造成工具磨損。因此，工具電極磨損和加工精度低是電火花加工的重要問題也是研究發展工作的主攻方向。

電火花加工方法，按其加工過程中工具與工件相對運動的方式和加工用途的不同，可分為電火花穿孔和成形加工、電火花線切割、電火花磨削、電火花同步回轉加工及電火花強化與刻字等幾大類。電火花加工這種工藝方法在航空工業中直接進入產品加工的比重是比較小，大多數用于工具和非標準設備制造。它已廣泛用于加工各種模具、曲面零件、異形孔和盲孔，用電火花切割可切割沖模，二次曲面或空間曲面的零件，用電火花鏜、磨可加工高精度的小孔、外圓、內外螺紋和齒輪等。如今，電火花加工和線切割電火花加工技術和設備都取得了長足的進步，無論從設備自動化完備程度、加工精度、效率和功能都有很大改觀。

2.2電解加工（ECM，Electrochemical Machining）屬于電化學加工范疇，它是利用金屬在電解液中發生“陽極溶解”的原理，將零件加工成形的。加工時，工件接直流電源的正極（陽極），按要求形狀制成的工具接負極（陰極），具有一定壓力的電解液從兩極間隙中迅速流過，于是工件表面的金屬按工具陰極的形狀迅速溶解，并隨即被高速的電解液沖走，這種加工方法沒有機械加工中切削力和切削熱的作用，也沒有電火花加工中的熱影響，在航空工業中，發動機新結構、新材料構件廣泛利用電解加工，如鈦合金零件、高溫渦輪深細冷卻孔、整體渦輪和葉輪以及大型環形殼體件的內外旋轉表面、中小型支承件、盤形件腹板、特形孔均可采用電解加工。如今，電解加工技術已成為研制先進的航空發動機的關鍵制造技術之一。

電解加工的發展趨勢：進一步拓寬電解加工的應用范圍，提高加工精度，降低加工成本，提高生產率，建立電解加工柔性制造系統（FMS），開展計算機數 2 控仿形電解加工技術研究，開展理論研究和建立過程模型。

2.3復合加工（CM，Combined Machinin）是指用多種能量組合進行材料去除的工藝方法，以便能提高加工效率或獲得很高的尺寸精度、形狀精度和表面完整性。對于陶瓷、玻璃和半導體等高脆性材料，復合加工是經濟、可靠地實現高的成形精度和極低的表面粗糙度（可達10nm），并是使表面和亞表層的晶體結構組織的損傷減少至最低程度的有效方法。復合加工的方法大多是在機械加工的同時，應用流體力學、化學、光學、電力、磁力和聲波等能量進行綜合加工。也有不用常規的加工方法而僅僅依靠化學、光學或液動力等作用的復合加工。復合加工的技術發展趨勢：復合加工是對傳統中常用的單一的機械加工、電加工和激光加工等方法的重要發展和補充。隨著精密機械大量使用脆性材料（如陶瓷、光學玻璃和寶石晶體等）以及電子工業要求超精密的晶體材料（如超大規模集成電路的半導體晶片、電子槍的單晶體LaB4 和藍寶石等），將促使對其他能量形式的加工機理進行深入研究，并發展出多種多樣的適用

于各類特殊需求的最佳復合加工方法。發展虛擬制造技術。在實驗基礎上，應用計算機仿真模擬有限元分析方法來精確優化加工參數。如對脆性材料的物理化學特性多樣的研究，可以開發出對脆性材料進行無微細裂紋且經濟性高的有效的工藝，并可預測出各種不同的復合加工工藝的物理參數和磨料特性下的表面精整質量、形狀精度和材料去除率，以利于對加工過程進行優化控制。

2.4高能束流加工 高能束流加工也稱為三束流加工，是利用能量密度很高的激光束 電子束或離子束等去除工件材料的特種加工方法的總稱，其中電子束加工技術改變了原有的設計思想，可將原有的高精度復雜難加工型面或無法加工的大型整體零件分成若干個易加工的單元，精加工和熱處理以后，用電子束將其焊接成整體零件。

2.5超聲波加工 它是利用加工工具的超聲頻振動，通過磨料懸浮液加工硬脆材料的一種成形方法、超聲波加工的尺寸精度可達0.05 0.01mm，表面粗糟度Ra值可達0.8 0.1 m，它適宜加工任何脆硬材料，可加工各種孔和型腔，也可進行套料切割、開槽和雕刻等，由于超聲波加工的生產效率比電火花加工低，而加工精度和表面粗糟度相對較好，所以常用于對工件的拋磨和光整加工。

3、特種加工的發展趨勢

為進一步提高特種加工技術水平及擴大其應用范圍 , 當前特種加工技術的發展趨勢主要包括以下幾點: 3 3.1、采用自動化技術。充分利用計算機技術對特種加工設備的控制系統、電源系統進行優化 , 加大對特種加工的基本原理、加工機理、工藝規律、加工穩定性等深入研究的力度 , 建立綜合工藝參數自適應控制裝置、數據庫等(如超聲、激光等加工), 進而建立特種加工的 CAD /CAM與 FMS(Flexible ManufacturingSystem,柔性制造系統)系統 , 使加工設備向自動化、柔性化方向發展 , 這是當前特種加工技術的主要發展方向。

3.2、趨向精密化研究。高新技術的發展促使高新技術產品向超精密化與小型化方向發展 , 對產品零件的精度與表面粗糙度提出更嚴格的要求。為適應這一發展趨勢 , 特種加工的精密化研究已引起人們的高度重視 , 因此 , 大力開發用于超精加工的特種加工技術(如等離子弧加工等)已成為重要的發展方向。

3.3、開發新工藝方法及復合工藝。為適應產品的高技術性能要求與新型材料的加工要求 , 需要不斷開發新工藝方法 , 包括微細加工和復合加工 , 尤其是質量高、效率高、經濟型的復合加工 , 如工程陶瓷、復合材料以及聚晶金剛石等。

3.4、污染問題是影響和限制有些特種加工應用、發展的嚴重障礙。加工過程中產生的廢渣、廢氣如果排放不當 , 會造成環境污染 , 影響工人健康。必須花大力氣處理并利用廢氣、廢液、廢渣 , 向“ 綠色 ” 加工的方向發展。

3.5進一步開拓特種加工技術。以多種能量同時作用 , 相互取長補短的復合加工技術 , 如電解磨削、電火花磨削、電解放電加工、超聲電火花加工等 ,需要不斷。

參考文獻

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