哈爾濱工業(yè)大學(xué)-特種加工第五版-全部章節(jié)PPT課件

1、第一章 概論第一節(jié)特種加工的產(chǎn)生及發(fā)展第二節(jié)特種加工的分類第三節(jié)特種加工對(duì)材料可加工性和結(jié)構(gòu)工藝性等的影響第一節(jié)特種加工的產(chǎn)生及發(fā)展(1) 解決各種難切削材料的加工問題如硬質(zhì)合金、鈦合金、耐熱鋼、不銹鋼、淬火鋼、金剛石、寶石、石英以及鍺、硅等各種高硬度、高強(qiáng)度、高韌性、高脆性的金屬及非金屬材料的加工。(2) 解決各種特殊復(fù)雜表面的加工問題如噴氣渦輪機(jī)葉片、整體渦輪、發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)匣、鍛壓模和注塑模的立體成型表面，各種沖模、冷拔模上特殊截面的型孔，炮管內(nèi)膛線，噴油嘴、柵網(wǎng)、噴絲頭上的小孔、異形小孔、窄縫等的加工。(3) 解決各種超精、光整或具有特殊要求的零件的加工問題如對(duì)表面質(zhì)量和精度要求很高的航天、

2、航空陀螺儀、伺服閥，以及細(xì)長(zhǎng)軸、薄壁零件、彈性元件等低剛度零件的加工。(3) 解決各種超精、光整或具有特殊要求的零件的加工問題1) 不是主要依靠機(jī)械能，而是主要用其他能量(如電、化學(xué)、光、聲、熱等)去除金屬材料。2) 工具硬度可以低于被加工材料的硬度，如激光、電子束等加工時(shí)甚至沒有成形的工具。3) 加工過程中工具和工件之間不存在顯著的機(jī)械切削力，如電火花、線切割、電解加工時(shí)工具與工件不接觸。第二節(jié)特種加工的分類線切割加工的金屬去除率按慣例均用mm2/min為單位。但單向走絲和往復(fù)走絲機(jī)床間指標(biāo)差異較大。這類工藝，主要用于精微和超精微加工，不能單純比較材料去除率。表1-1常用特種加工方法分類表特

3、種加工方法能量來源及形式作 用 原 理英 文 縮 寫電火花加工電火花成形加工電能、熱能熔化、氣化EDM電火花線切割加工電能、熱能熔化、氣化WEDM電化學(xué)加工電解加工電化學(xué)能金屬離子陽極溶解ECM電解磨削電化學(xué)、機(jī)械能陽極溶解、磨削EGM(ECG)電解研磨電化學(xué)、機(jī)械能陽極溶解、研磨ECH電鑄電化學(xué)能金屬離子陰極沉積EFM涂鍍電化學(xué)能金屬離子陰極沉積EPM表1-1常用特種加工方法分類表激光加工激光切割、打孔光能、熱能熔化、氣化LBM激光打標(biāo)記光能、熱能熔化、氣化LBM激光處理、表面改性光能、熱能熔化、相變LBT電子束加工切割、打孔、焊接電能、熱能熔化、氣化EBM離子束加工蝕刻、鍍覆、注入電能、動(dòng)

4、能原子撞擊IBM等離子弧加工切割(噴鍍)電能、熱能熔化、氣化(涂覆)PAM超聲加工切割、打孔、雕刻聲能、機(jī)械能磨料高頻撞擊USM表1-1常用特種加工方法分類表特種加工方法能量來源及形式作用原理英文縮寫化學(xué)加工化學(xué)銑削化學(xué)能腐蝕CHM化學(xué)拋光化學(xué)能腐蝕CHP光刻光、化學(xué)能光化學(xué)腐蝕PCM快速成形液相固化法光、化學(xué)能增材法加工SL粉末燒結(jié)法光、熱能紙片疊層法光、機(jī)械能電、熱、機(jī)械能熔絲堆積法表1-2幾種常用特種加工方法的綜合比較加工方法可加工材料工具損耗率(%)最低/平均平均/最高可達(dá)到尺寸精度/mm平均/最高可達(dá)到表面粗糙度/m平均/最高主 要 適 用 范 圍表1-2幾種常用特種加工方法的綜合比

5、較電火花加工任何導(dǎo)電的金屬材料如硬質(zhì)合金、耐熱鋼、不銹鋼、淬火鋼、鈦合金等01/1030/3000003/000310/004從數(shù)微米的孔、槽到數(shù)米的超大型模具、工件等。如圓孔、方孔、異形孔、深孔、微孔、彎孔、螺紋孔以及沖模、鍛模、壓鑄模、塑料模、拉絲模，還可刻字、表面強(qiáng)化、涂覆加工表1-2幾種常用特種加工方法的綜合比較電火花線切割加工較小(可補(bǔ)償)20/50m/min002/00025/004切割各種沖模、塑料模、粉末冶金模等二維及三維直紋面組成的模具及零件?？芍苯忧懈罡鞣N樣板、磁鋼、硅鋼片沖片。也常用于鉬、鎢、半導(dǎo)體材料或貴重金屬的切割表1-2幾種常用特種加工方法的綜合比較電解加工不損耗1

6、00/1000001/001125/016從細(xì)小零件到1t的超大型工件及模具。如儀表微型小軸、齒輪上的毛刺，蝸輪葉片、炮管膛線，螺旋花鍵孔、各種異形孔，鍛造模、鑄造模，以及拋光、去毛刺等表1-2幾種常用特種加工方法的綜合比較電解磨削1/501/100002/0001125/004硬質(zhì)合金等難加工材料的磨削。如硬質(zhì)合金刀具、量具、軋輥、小孔、深孔、細(xì)長(zhǎng)桿磨削，以及超精光整研磨、珩磨表1-2幾種常用特種加工方法的綜合比較加工方法可加工材料工具損耗率(%)最低/平均平均/最高可達(dá)到尺寸精度/mm平均/最高可達(dá)到表面粗糙度/m平均/最高主 要 適 用 范 圍超聲加工任何脆性材料01/101/50003

7、/0005063/016加工、切割脆硬材料。如玻璃、石英、寶石、金剛石、半導(dǎo)體單晶鍺、硅等。可加工型孔、型腔、小孔、深孔以及切割等表1-2幾種常用特種加工方法的綜合比較激光加工任何材料不損耗(三種加工，沒有成形的工具)瞬時(shí)去除率很高，受功率限制，平均去除率不高001/000110/125精密加工小孔、窄縫及成形切割、刻蝕。如金剛石拉絲模、鐘表寶石軸承、化纖噴絲孔鎳、不銹鋼板上打小孔，切割鋼板、石棉、紡織品、紙張，還可焊接、熱處理電子束加工離子束加工表1-2幾種常用特種加工方法的綜合比較很/001m/001水射流切割鋼鐵、石材無損耗30002/0120/5下料、成形切割、剪裁快速成形增材加工，無

8、可比性03/0110/5快速制作樣件、模具第三節(jié)特種加工對(duì)材料可加工性和結(jié)構(gòu)工藝性等的影響(1) 提高了材料的可加工性以往認(rèn)為金剛石、硬質(zhì)合金、淬火鋼、石英、玻璃、陶瓷等是很難加工的，現(xiàn)在已廣泛采用金剛石、聚晶(人造)金剛石、硬質(zhì)合金制造的刀具、工具、拉絲模具，可用電火花、電解、激光等多種方法來加工它們。(2) 改變了零件的典型工藝路線以往除磨削外，其他切削加工、成形加工等都必須安排在淬火熱處理工序之前，這是一切工藝人員決不可違反的工藝準(zhǔn)則。(3) 特種加工改變了試制新產(chǎn)品的模式以往試制新產(chǎn)品的關(guān)鍵零部件時(shí)，必須先設(shè)計(jì)、制造相應(yīng)的刀、夾、量具和模具，以及二次工裝，現(xiàn)在采用數(shù)控電火花線切割，可以

9、直接加工出各種標(biāo)準(zhǔn)和非標(biāo)準(zhǔn)直齒輪(包括非圓齒輪、非漸開線齒輪)，微型電動(dòng)機(jī)定子、轉(zhuǎn)子硅鋼片，各種變壓器鐵心，各種特殊、復(fù)雜的二次曲面體零件。(4) 特種加工對(duì)產(chǎn)品零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)帶來很大的影響主要有零件上尖角與圓角、零件與部件拼鑲結(jié)構(gòu)或整體結(jié)構(gòu)的選定，例如，花鍵孔、軸，槍炮膛線的齒根部分，從設(shè)計(jì)觀點(diǎn)為了減少應(yīng)力集中，最好做成小圓角，但拉削加工時(shí)刀齒做成圓角對(duì)排屑不利，容易磨損，刀齒只能設(shè)計(jì)與制造成清棱清角的齒根，而用電解加工時(shí)由于存在尖角變圓現(xiàn)象，非采用小圓角的齒根不可。(5) 對(duì)傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)工藝性的好與壞，需要重新衡量過去將方孔、小孔、深孔、彎孔、窄縫等認(rèn)為是工藝性很“壞”的典型，對(duì)工藝、設(shè)計(jì)人

10、員是非常忌諱的，有的甚至是禁區(qū)。(6) 特種加工已經(jīng)成為微細(xì)加工和納米加工的主要手段近年來出現(xiàn)并快速發(fā)展的微細(xì)加工和納米加工技術(shù)，主要是電子束、離子束、激光、電火花、電化學(xué)等電物理、電化學(xué)特種加工技術(shù)，學(xué)習(xí)和掌握了特種加工技術(shù)，使設(shè)計(jì)和工藝技術(shù)人員能夠采用更小的結(jié)構(gòu)，甚至微細(xì)結(jié)構(gòu)。電火花加工第一節(jié)電火花加工的基本原理及其分類第二節(jié)電火花加工的機(jī)理第三節(jié)電火花加工中的一些基本規(guī)律第四節(jié)電火花加工用的脈沖電源第五節(jié)電火花加工的自動(dòng)進(jìn)給調(diào)節(jié)系統(tǒng)第六節(jié)電火花加工機(jī)床第七節(jié)電火花穿孔成形加工第八節(jié)其他電火花加工第一節(jié)電火花加工的基本原理及其分類一、電火花加工的原理和設(shè)備組成二、電火花加工的特點(diǎn)及其應(yīng)用三

11、、電火花加工工藝方法分類一、電火花加工的原理和設(shè)備組成1) 必須使工具電極和工件被加工表面之間經(jīng)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0.020.1mm。2) 火花放電必須是瞬時(shí)的脈沖性放電(圖2-1)。3) 火花放電必須在有一定絕緣性能的液體介質(zhì)中進(jìn)行，例如煤油、皂化液或去離子水等。圖2-1晶體管脈沖電源電壓、電流波形圖2-3電火花加工表面局部放大圖二、電火花加工的特點(diǎn)及其應(yīng)用1.主要優(yōu)點(diǎn)2.電火花加工的局限性1.主要優(yōu)點(diǎn)(1) 適合于任何難切削導(dǎo)電材料的加工由于加工中材料的去除是靠放電時(shí)的電熱作用實(shí)現(xiàn)的，材料的可加工性主要取決于材料的導(dǎo)電性及其熱學(xué)特性，如熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、比熱容

12、、熱導(dǎo)率、電阻率等，而幾乎與其力學(xué)性能(硬度、強(qiáng)度等)無關(guān)。(2) 可以加工特殊及復(fù)雜形狀的表面和零件由于加工中工具電極和工件不直接接觸，沒有機(jī)械加工宏觀的切削力，因此適宜加工低剛度工件及作微細(xì)加工。2.電火花加工的局限性1) 主要用于加工金屬等導(dǎo)電材料，但在一定條件下也可以加工半導(dǎo)體和非導(dǎo)體材料。2) 一般加工速度較慢。3) 存在電極損耗。表2-1電火花加工工藝方法分類類別工藝方法特點(diǎn)用途備注電火花穿孔成形加工1工具和工件間主要只有一個(gè)相對(duì)的伺服進(jìn)給運(yùn)動(dòng)2工具為成形電極，與被加工表面有相同的截面和相反的形狀1型腔加工：加工各類型腔模及各種復(fù)雜的型腔零件2穿孔加工：加工各種沖模、擠壓模、粉末冶

13、金模、各種異形孔及微孔等約占電火花機(jī)床總數(shù)的30%，典型機(jī)床有D7125、D7140等電火花穿孔成形機(jī)床表2-1電火花加工工藝方法分類類別工藝方法特點(diǎn)用途備注電火花線切割加工1工具電極為順電極絲軸線方向移動(dòng)著的線狀電極2工具與工件在兩個(gè)水平方向同時(shí)有相對(duì)伺服進(jìn)給運(yùn)動(dòng)1切割各種沖模和具有直紋面的零件2下料、截割和窄縫加工約占電火花機(jī)床總數(shù)的60%，典型機(jī)床有DK7725、DK7740數(shù)控電火花線切割機(jī)床表2-1電火花加工工藝方法分類電火花內(nèi)孔、外圓和成形磨削1工具與工件有相對(duì)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)2工具與工件間有徑向和軸向的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)1加工高精度、表面粗糙度小的小孔，如拉絲模、擠壓模、微型軸承內(nèi)環(huán)、鉆套等2加

14、工外圓、小模數(shù)滾刀等約占電火花機(jī)床總數(shù)的3%，典型機(jī)床有D6310電火花小孔內(nèi)圓磨床等表2-1電火花加工工藝方法分類電火花同步共軛回轉(zhuǎn)加工1成形工具與工件均作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，但二者角速度相等或成整倍數(shù)，相對(duì)應(yīng)接近的放電點(diǎn)可有切向相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度2工具相對(duì)工件可作縱、橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)以同步回轉(zhuǎn)、展成回轉(zhuǎn)、倍角速度回轉(zhuǎn)等不同方式，加工各種復(fù)雜型面的零件，如高精度的異形齒輪，精密螺紋環(huán)規(guī)，高精度、高對(duì)稱度、表面粗糙度小的內(nèi)、外回轉(zhuǎn)體表面等約占電火花機(jī)床總數(shù)不足1%，典型機(jī)床有JN2、JN8內(nèi)外螺紋加工機(jī)床表2-1電火花加工工藝方法分類電火花高速小孔加工1采用細(xì)管(?03mm)電極，管內(nèi)沖入高壓水基工作液2細(xì)管電極

15、旋轉(zhuǎn)3穿孔速度較高(60mm/min)1線切割穿絲預(yù)孔2深徑比很大的小孔，如噴嘴等約占電火花機(jī)床2%，典型機(jī)床有D703A電火花高速小孔加工機(jī)床電火花表面強(qiáng)化、刻字1工具在工件表面上振動(dòng)2工具相對(duì)工件移動(dòng)1模具刃口，刀、量具刃口表面強(qiáng)化和鍍覆2電火花刻字、打印記約占電火花機(jī)床總數(shù)的2%3%，典型設(shè)備有D9105電火花強(qiáng)化器等第二節(jié)電火花加工的機(jī)理一、極間介質(zhì)的電離、擊穿，形成放電通道二、介質(zhì)熱分解、電極材料熔化、氣化熱膨脹三、電極材料的拋出四、極間介質(zhì)的消電離圖2-4極間放電電壓和電流波形a) 電壓波形b) 電流波形圖2-5放電間隙狀況示意圖1正極2從正極上熔化并拋出金屬的區(qū)域3放電通道4氣泡

16、5在負(fù)極上熔化并拋出金屬的區(qū)域6負(fù)極7翻邊凸起8在工作液中凝固的微粒9工作液10放電形成的凹坑第三節(jié)電火花加工中的一些基本規(guī)律 二、電火花加工的加工速度和工具的損耗速度三、影響加工精度的主要因素四、電火花加工的表面質(zhì)量圖2-6單個(gè)脈沖放電痕剖面放大示意圖1無變化區(qū)2熱影響層3翻邊凸起4放電通道5氣化區(qū)6熔化區(qū)7熔化凝固層2.電參數(shù)對(duì)電蝕量的影響表2-2常用材料的熱學(xué)物理常數(shù)熱學(xué)物理常數(shù)材料銅石墨(碳)鋼鎢鋁熔點(diǎn)/C1083372715353410657比熱容c/J(kgK393561674769501549110048熔化熱/Jk179258420934015909843851856沸點(diǎn)/C2

17、5954830300059302450氣化熱/Jk53042569460548006290667108940536熱導(dǎo)率/W(mK39980800081617002378熱擴(kuò)散率a/c11790217015005680920密度/gc892279193254二、電火花加工的加工速度和工具的損耗速度1.加工速度2.工具相對(duì)損耗1.加工速度2.工具相對(duì)損耗(1) 正確選擇極性和脈寬一般在短脈沖精加工時(shí)采用正極性加工(即工件接電源正極)，而在長(zhǎng)脈沖粗加工時(shí)則采用負(fù)極性加工。(2) 利用吸附效應(yīng)在用煤油之類的碳?xì)浠衔镒鞴ぷ饕簳r(shí)，在放電過程中將發(fā)生熱分解，產(chǎn)生大量的碳微粒，它能和金屬結(jié)合形成金屬碳化物

18、的膠團(tuán)。(3) 利用傳熱效應(yīng)對(duì)電極表面溫度場(chǎng)分布的研究表明，電極表面放電點(diǎn)的瞬時(shí)溫度不僅與瞬時(shí)放電的總熱量(與放電能量成正比)有關(guān)，而且與放電通道的截面積有關(guān)，還與電極材料的導(dǎo)熱性能有關(guān)。(4) 減少工具電極損耗，選用合適的電極工具材料鎢、鉬的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)較高，損耗小，但其機(jī)械加工性能不好，價(jià)格又貴，所以除線切割外很少采用。圖2-7電極相對(duì)損耗與極性、脈寬的關(guān)系1正極性加工2負(fù)極性加工三、影響加工精度的主要因素圖2-8電火花加工時(shí)的加工斜度1電極無損耗時(shí)工具輪廓線2電極有損耗而不考慮二次放電時(shí)的工件輪廓線四、電火花加工的表面質(zhì)量1.表面粗糙度2.表面變質(zhì)層3.表面力學(xué)性能圖2-9電火花加工時(shí)尖角

19、變圓1工件2工具1.表面粗糙度2.表面變質(zhì)層(1) 熔化凝固層位于工件表面最上層，它被放電時(shí)瞬時(shí)高溫熔化而又滯留下來，受工作液快速冷卻而凝固。(2) 熱影響層它介于熔化層和基體之間。(3) 顯微裂紋電火花加工表面由于受到瞬時(shí)高溫作用并迅速冷卻收縮而產(chǎn)生拉應(yīng)力，往往出現(xiàn)顯微裂紋。3.表面力學(xué)性能(1) 顯微硬度及耐磨性電火花加工后表面層的硬度一般均比較高，但對(duì)某些淬火鋼，也可能稍低于基體硬度。(2) 殘余應(yīng)力電火花加工表面存在著由于瞬時(shí)先熱膨脹后冷收縮作用而形成的殘余應(yīng)力，而且大部分表現(xiàn)為拉應(yīng)力。(3) 耐疲勞性能電火花加工表面存在著較大的拉應(yīng)力，還可能存在顯微裂紋，因此其耐疲勞性能大大低于機(jī)械

20、加工表面。第四節(jié)電火花加工的自動(dòng)進(jìn)給調(diào)節(jié)系統(tǒng)一、自動(dòng)進(jìn)給調(diào)節(jié)系統(tǒng)的作用、技術(shù)要求和分類二、自動(dòng)進(jìn)給調(diào)節(jié)系統(tǒng)的基本組成部分三、電液自動(dòng)進(jìn)給調(diào)節(jié)系統(tǒng)四、電-機(jī)械式自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)一、自動(dòng)進(jìn)給調(diào)節(jié)系統(tǒng)的作用、技術(shù)要求和分類(1) 有較廣的速度調(diào)節(jié)跟蹤范圍在電火花加工過程中，加工規(guī)準(zhǔn)、加工面積等條件的變化，都會(huì)影響其進(jìn)給速度，調(diào)節(jié)系統(tǒng)應(yīng)有較寬的調(diào)節(jié)范圍，以適應(yīng)加工的需要。(2) 有足夠的靈敏度和快速性放電加工的脈沖頻率很高，放電間隙的狀態(tài)瞬息萬變，要求進(jìn)給調(diào)節(jié)系統(tǒng)根據(jù)間隙狀態(tài)的微弱信號(hào)能相應(yīng)地快速調(diào)節(jié)。(3) 有必要的穩(wěn)定性由于調(diào)節(jié)系統(tǒng)的電蝕速度一般不高，加工進(jìn)給量也不必過大，一般每步1m，所以應(yīng)有很好的

21、低速性能，均勻、穩(wěn)定地進(jìn)給，避免低速爬行，超調(diào)量要小，傳動(dòng)剛度應(yīng)高，傳動(dòng)鏈中不得有明顯間隙，抗干擾能力要強(qiáng)。圖2-20放電間隙、蝕除速度和進(jìn)給速度圖2-21間隙蝕除特性與調(diào)節(jié)特性曲線蝕除特性曲線調(diào)節(jié)特性曲線二、自動(dòng)進(jìn)給調(diào)節(jié)系統(tǒng)的基本組成部分1.測(cè)量環(huán)節(jié)2.比較環(huán)節(jié)3.放大驅(qū)動(dòng)環(huán)節(jié)4.執(zhí)行環(huán)節(jié)5.調(diào)節(jié)對(duì)象圖2-22自動(dòng)進(jìn)給調(diào)節(jié)系統(tǒng)的基本組成方框圖圖2-23平均間隙電壓檢測(cè)電路圖2-24峰值電壓檢測(cè)電路圖2-25電火花加工時(shí)的5種放電狀態(tài)圖2-26噴嘴-擋板式電液壓自動(dòng)調(diào)節(jié)器工作原理1油箱2溢流閥3葉片液壓泵4電動(dòng)機(jī)5、13壓力表6過濾器7節(jié)流孔8噴嘴9電-機(jī)械轉(zhuǎn)換器10動(dòng)圈11靜圈12擋板14液

22、壓缸15活塞16工具電極17工件圖2-27步進(jìn)電動(dòng)機(jī)自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的原理框圖第五節(jié)電火花加工機(jī)床1.機(jī)床總體部分2.主軸頭3.工具電極夾具4.工作液循環(huán)、過濾系統(tǒng)圖2-28電火花穿孔成形加工機(jī)床a) 組成部分b) 外形1床身2工作液槽3主軸頭4立柱5工作液箱6電源箱第三章第一節(jié)電火花線切割加工原理、特點(diǎn)及應(yīng)用范圍第二節(jié)電火花線切割加工設(shè)備第三節(jié)電火花線切割控制系統(tǒng)和編程技術(shù)第四節(jié)影響線切割工藝指標(biāo)的因素第五節(jié)線切割加工工藝及其擴(kuò)展應(yīng)用第一節(jié)電火花線切割加工原理、特點(diǎn)及應(yīng)用范圍一、線切割加工的原理二、線切割加工的特點(diǎn)三、線切割加工的應(yīng)用范圍圖3-1電火花線切割原理1絕緣底板2工件3脈沖電源4鉬絲5

23、導(dǎo)向輪6支架7貯絲筒二、線切割加工的特點(diǎn)1.電火花線切割加工與電火花成形加工的共性表現(xiàn)2.線切割加工相比于電火花加工的不同特點(diǎn)1.電火花線切割加工與電火花成形加工的共性表現(xiàn)1) 線切割加工的電壓、電流波形與電火花加工的基本相似。2) 線切割加工的加工機(jī)理、生產(chǎn)率、表面粗糙度等工藝規(guī)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(zhì)合金等一切導(dǎo)電材料。2.線切割加工相比于電火花加工的不同特點(diǎn)1) 由于電極工具是直徑較小的細(xì)絲，故脈沖寬度、平均電流等不能太大，加工工藝參數(shù)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(huì)引燃起火，容易實(shí)現(xiàn)安全無人運(yùn)

24、轉(zhuǎn)，但由于工作液的電阻率遠(yuǎn)比煤油小，因而在開路狀態(tài)下，仍有明顯的電解電流。3) 一般沒有穩(wěn)定電弧放電狀態(tài)。4) 電極與工件之間存在著“疏松接觸”式輕壓放電現(xiàn)象。5) 省掉了成形的工具電極，大大降低了成形工具電極的設(shè)計(jì)和制造費(fèi)用，用簡(jiǎn)單的工具電極，靠數(shù)控技術(shù)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的切割軌跡，縮短了生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間，加工周期短，這不光對(duì)新產(chǎn)品的試制很有意義，對(duì)大批生產(chǎn)也增加了快速性和柔性。6) 電極絲比較細(xì)，可以加工微細(xì)異形孔、窄縫和復(fù)雜形狀的工件。7) 由于采用移動(dòng)的長(zhǎng)電極絲進(jìn)行加工，使單位長(zhǎng)度電極絲的損耗較少，從而對(duì)加工精度的影響比較小，特別在低速走絲線切割加工時(shí)，電極絲一次性使用，電極絲損耗對(duì)加工精度的影響更

25、小。三、線切割加工的應(yīng)用范圍(1) 加工模具適用于各種形狀的沖模。(2) 切割電火花成形加工用的電極一般穿孔加工用的電極以及帶錐度型腔加工用的電極，以及銅鎢、銀鎢合金之類的電極材料，用線切割加工特別經(jīng)濟(jì)，同時(shí)也適用于加工微細(xì)復(fù)雜形狀的電極。(3) 加工零件在試制新產(chǎn)品時(shí)，用線切割在坯料上直接割出零件，例如試制切割特殊微電機(jī)硅鋼片定轉(zhuǎn)子鐵心，由于不需另行制造模具，可大大縮短制造周期、降低成本。第二節(jié)電火花線切割加工設(shè)備一、機(jī)床本體二、脈沖電源三、工作液循環(huán)系統(tǒng)第二節(jié)電火花線切割加工設(shè)備圖3-2往復(fù)高速走絲線切割加工設(shè)備組成1貯絲筒2走絲溜板3絲架4上滑板5下滑板6床身7電源、控制柜一、機(jī)床本體1

26、.床身2.坐標(biāo)工作臺(tái)3.走絲機(jī)構(gòu)4.錐度切割裝置圖3-3低速走絲線切割加工設(shè)備組成1脈沖電源2工件3工作液箱4去離子水5泵6新絲放絲卷筒7工作臺(tái)8x軸電動(dòng)機(jī)9數(shù)控裝置10y軸電動(dòng)機(jī)11廢絲卷筒圖3-4低速走絲系統(tǒng)示意圖1廢絲卷絲輪2未使用的金屬絲筒3拉絲模4張力電動(dòng)機(jī)5電極絲張力調(diào)節(jié)軸6退火裝置7導(dǎo)向器8工件圖3-5低速走絲四軸聯(lián)動(dòng)錐度切割裝置1新絲卷筒2上導(dǎo)向器3電極絲4廢絲卷筒5下導(dǎo)向器4.錐度切割裝置(1) 導(dǎo)輪偏移式絲架這種絲架主要用在高速走絲線切割機(jī)床上實(shí)現(xiàn)錐度切割。(2) 導(dǎo)輪擺動(dòng)式絲架此法加工錐度不影響導(dǎo)輪磨損。(3) 雙坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)裝置在電極絲有恒張力控制的高速走絲和低速走絲線切割

27、機(jī)床上廣泛采用此類裝置，它主要依靠上導(dǎo)向器作縱橫兩軸(稱u、v軸)驅(qū)動(dòng)，與工作臺(tái)的x、y軸在一起構(gòu)成四數(shù)控軸同時(shí)控制(圖3-5)。二、脈沖電源1.晶體管矩形波脈沖電源2.高頻分組脈沖電源3.節(jié)能型脈沖電源4.低速走絲線切割加工的脈沖電源圖3-6晶體管矩形波脈沖電壓、電流波形及其脈沖電源2.高頻分組脈沖電源圖3-7高頻分組脈沖電壓波形圖3-8高頻分組脈沖電源的電路原理框圖圖3-9線切割節(jié)能型脈沖電源主回路和波形圖a)主回路圖b)電壓電流波形圖第三節(jié)電火花線切割控制系統(tǒng)和編程技術(shù)一、線切割控制系統(tǒng)二、線切割數(shù)控編程要點(diǎn)三、自動(dòng)編程一、線切割控制系統(tǒng)1) 軌跡控制：精確控制電極絲相對(duì)于工件的運(yùn)動(dòng)軌跡

28、，以獲得所需的形狀和尺寸。2) 加工控制：主要包括對(duì)伺服進(jìn)給速度、電源裝置、走絲機(jī)構(gòu)、工作液系統(tǒng)以及其他機(jī)床操作控制。1.軌跡控制原理2.加工控制功能2.加工控制功能(1) 進(jìn)給速度控制能根據(jù)加工間隙的平均電壓或放電狀態(tài)的變化，通過取樣、變頻電路，不定期地向計(jì)算機(jī)發(fā)出中斷申請(qǐng)插補(bǔ)運(yùn)算，自動(dòng)調(diào)整伺服進(jìn)給速度，保持某一平均放電間隙，使加工穩(wěn)定，提高切割速度和加工精度。(2) 短路回退經(jīng)常記憶電極絲經(jīng)過的路線。(3) 間隙補(bǔ)償線切割加工數(shù)控系統(tǒng)所控制的是電極絲中心移動(dòng)的軌跡。(4) 圖形的縮放、旋轉(zhuǎn)和平移利用圖形的任意縮放功能可以加工出任意比例的相似圖形；利用任意角度的旋轉(zhuǎn)功能可使齒輪、電動(dòng)機(jī)定轉(zhuǎn)子

29、等類零件的編程大大簡(jiǎn)化，只要編一個(gè)齒形的程序，就可切割出整個(gè)齒輪；而平移功能則同樣極大地簡(jiǎn)化了跳步模具的編程。(5) 適應(yīng)控制在工件厚度有變化的場(chǎng)合，能自動(dòng)改變預(yù)置進(jìn)給速度或電參數(shù)(包括加工電流、脈沖寬度、間隔)，不用人工調(diào)節(jié)就能自動(dòng)進(jìn)行高效率，高精度的穩(wěn)定加工。(6) 自動(dòng)找中心使孔中的電極絲自動(dòng)找正后停止在孔中心處。(7) 信息顯示可動(dòng)態(tài)顯示程序號(hào)、計(jì)數(shù)長(zhǎng)度等軌跡參數(shù)，較完善地采用計(jì)算機(jī)CRT屏幕顯示，還可以顯示電規(guī)準(zhǔn)參數(shù)和切割軌跡圖形以及加工時(shí)間、耗電量等。二、線切割數(shù)控編程要點(diǎn)1.程序格式2.直線的編程3.圓弧的編程4.整個(gè)工件的編程舉例圖3-10直線和圓弧的加工指令2.直線的編程1)

30、 把直線的起點(diǎn)作為坐標(biāo)的原點(diǎn)。2) 把直線的終點(diǎn)坐標(biāo)值作為x、y，均取絕對(duì)值，單位為m。3) 計(jì)數(shù)長(zhǎng)度J，按計(jì)數(shù)方向Gx或Gy取該直線在x軸或y軸上的投影值，即取x值或y值，以m為單位。4) 計(jì)數(shù)方向的選取原則，應(yīng)取此程序最后一步的軸向?yàn)橛?jì)數(shù)方向。5) 加工指令按直線走向和終點(diǎn)所在象限不同分為L(zhǎng)1、L2、L3、L4，其中與+x軸重合的直線算作L1，與+y軸重合的算作L2，與-x軸重合的算作L3，其余類推。3.圓弧的編程1) 把圓弧的圓心作為坐標(biāo)原點(diǎn)。2) 把圓弧的起點(diǎn)坐標(biāo)值作為x、y，均取絕對(duì)值，單位為m。3) 計(jì)數(shù)長(zhǎng)度J按計(jì)數(shù)方向取x或y軸上的投影值，以m為單位。4) 計(jì)數(shù)方向同樣也取與該圓

31、弧終點(diǎn)時(shí)走向較平行的軸向作為計(jì)數(shù)方向，以減少編程和加工誤差。5) 加工指令對(duì)圓弧而言，按其第一步所進(jìn)入的象限可分為R1、R2、R3、R4；按切割走向又可分為順圓S和逆圓N，于是共有8種指令，即SR1、SR2、SR3、SR4；NR1、NR2、NR3、NR4，如圖3-10所示。圖3-11編程圖形4.整個(gè)工件的編程舉例1) 加工直線。2) 加工斜線。3) 加工圓弧。4) 加工斜線。表3-1程序表程序BxByBJGZ12345BBBB1300001BBBB9400009BBBB40000900006000090000ND(停機(jī)碼)圖3-12用掃描儀直接輸入圖形編程切割出的工件圖形第四節(jié)影響線切割工藝指

32、標(biāo)的因素一、線切割加工的主要工藝指標(biāo)二、電參數(shù)的影響三、非電參數(shù)的影響四、合理選擇電參數(shù)五、合理調(diào)整變頻進(jìn)給的方法一、線切割加工的主要工藝指標(biāo)1.切割速度2.表面粗糙度3.電極絲損耗量4.加工精度圖3-13線切割表面黑白條紋及其切縫形狀a)電極絲往復(fù)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的黑白條紋b)電極絲入口和出口處的寬度c)電極絲不同走向處的剖面圖1電極絲運(yùn)動(dòng)方向2微凹的黑色部分3微凸的白色部分二、電參數(shù)的影響1.脈沖寬度ti2.脈沖間隔t03.開路電壓i4.放電峰值電流e5.放電波形三、非電參數(shù)的影響1.電極絲及其移動(dòng)速度對(duì)工藝指標(biāo)的影響2.工件厚度及材料對(duì)工藝指標(biāo)的影響3.預(yù)置進(jìn)給速度對(duì)工藝指標(biāo)的影響2.工件厚度及

33、材料對(duì)工藝指標(biāo)的影響1) 加工銅、鋁、淬火鋼時(shí)，加工過程穩(wěn)定，切割速度高。2) 加工不銹鋼、磁鋼、未淬火高碳鋼時(shí)，穩(wěn)定性較差，切割速度較低，表面質(zhì)量不太好。3) 加工硬質(zhì)合金時(shí)，比較穩(wěn)定，切割速度較低，表面粗糙度小。四、合理選擇電參數(shù)1.要求切割速度高時(shí)2.要求表面粗糙度好時(shí)3.要求電極絲損耗小時(shí)4.要求切割厚工件時(shí)五、合理調(diào)整變頻進(jìn)給的方法1.用示波器觀察和分析加工狀態(tài)的方法2.用電壓表和電流表觀察分析加工狀態(tài)的方法3.按加工電流和短路電流的比值調(diào)節(jié)4.計(jì)算出不同空載電壓時(shí)不同的值1.用示波器觀察和分析加工狀態(tài)的方法1) 進(jìn)給速度過高(過跟蹤)(見圖3-14a)。2) 進(jìn)給速度過低(欠跟蹤)

34、(見圖3-14b)。3) 進(jìn)給速度稍低(欠佳跟蹤)。4) 進(jìn)給速度適宜(正常跟蹤)(見3-14c)。圖3-14加工時(shí)的幾種波形a)過跟蹤b)欠跟蹤c)正常跟蹤表3-2根據(jù)進(jìn)給狀態(tài)調(diào)整變頻的方法實(shí)頻狀態(tài)進(jìn)給狀態(tài)加工面狀況切割速度電極絲變頻調(diào)整過跟蹤慢而穩(wěn)焦褐色低略焦，老化快應(yīng)減慢進(jìn)給速度欠跟蹤忽慢忽快不均勻不光潔易出深痕低易燒絲，絲上有白斑傷痕應(yīng)加快進(jìn)給速度欠佳跟蹤慢而穩(wěn)略焦褐，有條紋較快焦色應(yīng)稍增加進(jìn)給速度最佳跟蹤很穩(wěn)發(fā)白，光潔最快發(fā)白，老化慢不需再調(diào)整表3-3加工電流與短路電流的最佳比值脈沖電源空載電壓/V405060708090100110120加工電流與短路電流最佳比值050606607

35、107507808082083第五節(jié)線切割加工工藝及其擴(kuò)展應(yīng)用一、電火花線切割加工工藝及機(jī)床二、線切割工藝的擴(kuò)展應(yīng)用一、電火花線切割加工工藝及機(jī)床1.具有切割直壁二維型面的線切割加工工藝的機(jī)床2.具有斜度切割功能，可實(shí)現(xiàn)等錐角三維曲面切割工藝的機(jī)床3.可實(shí)現(xiàn)變錐度、上下異形面切割工藝的機(jī)床圖3-15線切割上下異形面工件圖3-16工件傾斜、數(shù)控回轉(zhuǎn)線3Z20.tif圖3-18數(shù)控移動(dòng)加轉(zhuǎn)動(dòng)線切割加工螺旋曲面圖3-19數(shù)控往復(fù)移動(dòng)加轉(zhuǎn)動(dòng)線切割加工正弦曲面圖3-20數(shù)控移動(dòng)加轉(zhuǎn)動(dòng)線切割加工窄螺旋槽圖3-21數(shù)控二軸聯(lián)動(dòng)加分度線切割加工寶塔圖3-22數(shù)控二軸聯(lián)動(dòng)加分度線切割加工太師椅圖3-23數(shù)控三軸

36、聯(lián)動(dòng)加分度線切割加工扭轉(zhuǎn)四方錐臺(tái)a)加工原理圖b)外形圖第四章 電化學(xué)加工第一節(jié)電化學(xué)加工原理及分類第二節(jié)電 解 加 工第三節(jié)電 解 磨 削第四節(jié)電鑄、涂鍍及復(fù)合鍍加工第一節(jié)電化學(xué)加工原理及分類一、電化學(xué)加工的基本原理二、電化學(xué)加工的分類一、電化學(xué)加工的基本原理(一) 電化學(xué)加工過程(二) 電解質(zhì)溶液(三) 電極電位(四) 電極的極化(五) 金屬的鈍化和活化圖4-1電解液中的電化學(xué)反應(yīng)圖4-2原電池示意圖圖4-3活潑金屬的雙電層圖4-4不活潑金屬的雙電層表4-1一些元素的標(biāo)準(zhǔn)電極電位(25C)元素氧化態(tài)/還原態(tài)電 極 反 應(yīng)電極電位/VL/LiL+eLi-301R/RbR+eRb-298/K+

37、eK-2925B/BaB+2eBa-292C/CaC+2eCa-284N/NaN+eNa-2713M/MgM+2eMg-238T/TiT+2eTi-175A/AlA+3eAl-166/V+3eV-15M/MnM+2eMn-105Z/ZnZ+2eZn-0763表4-1一些元素的標(biāo)準(zhǔn)電極電位(25C)C/CrC+3eCr-071F/FeF+2eFe-044C/CdC+2eCd-0402C/CoC+2eCo-027N/NiN+2eNi-023M/MoM+3eMo-020S/SnS+2eSn-0140P/PbP+2ePb-0126F/FeF+3eFe-0036表4-1一些元素的標(biāo)準(zhǔn)電極電位(25C)元

38、素氧化態(tài)/還原態(tài)電 極 反 應(yīng)電極電位/V/H2+2e0S/S+2+2eS+0141C/CuC+2eCu+034/OO+2e2O+0401C/CuC+eCu+0522/+2e2+0535F/FF+eF+0771H/HgH+2eHg+07961A/AgA+eAg+07996B/BB+2e2B+1065M/MMn+4+2eM+2O+1208C/CC+14+6e2C+7O+133表4-1一些元素的標(biāo)準(zhǔn)電極電位(25C)C/CC+2e2C+13583M/MMn+8+5eM+4O+1491/+2e2S+201/+2e2+287(四) 電極的極化1.濃差極化2.電化學(xué)極化圖4-5電極極化曲線i電流密度1陰

39、極端2陽極端表4-2電化學(xué)加工的分類表類別加工方法(及原理)加 工 類 型電解加工(陽極溶解)電解拋光(陽極溶解)用于形狀、尺寸加工用于表面加工，去毛刺電鍍(陰極沉積)局部涂鍍(陰極沉積)復(fù)合電鍍(陰極沉積)電鑄(陰極沉積)用于表面加工，裝飾用于表面加工，尺寸修復(fù)用于表面加工，磨具制造用于制造復(fù)雜形狀的電極，復(fù)制精密、復(fù)雜的花紋模具表4-2電化學(xué)加工的分類表電解磨削，包括電解珩磨、電解研磨(陽極溶解，機(jī)械刮除)電解電火花復(fù)合加工(陽極溶解、電火花蝕除)電化學(xué)陽極機(jī)械加工(陽極溶解、電火花蝕除、機(jī)械刮除)用于形狀、尺寸加工、超精、光整加工、鏡面加工用于形狀、尺寸加工用于形狀、尺寸加工，高速切斷、

40、下料第二節(jié)電 解 加 工一、電解加工過程及其特點(diǎn)二、電解加工時(shí)的電極反應(yīng)三、電解液四、電解加工的基本規(guī)律五、提高電解加工精度的途徑六、電解加工的基本設(shè)備七、電解加工工藝及其應(yīng)用一、電解加工過程及其特點(diǎn)1) 加工范圍廣，不受金屬材料本身力學(xué)性能的限制，可以加工硬質(zhì)合金、淬火鋼、不銹鋼、耐熱合金等高硬度、高強(qiáng)度及韌性金屬材料，并可加工葉片、鍛模等各種復(fù)雜型面。2) 電解加工的生產(chǎn)率較高，約為電火花加工的510倍，在某些情況下，比切削加工的生產(chǎn)率還高，且加工生產(chǎn)率不直接受加工精度和表面粗糙度的限制。3) 可以達(dá)到較好的表面粗糙度(Ra1.250.2m)和0.1mm左右的平均加工精度。4) 由于加工過

41、程中不存在機(jī)械切削力，所以不會(huì)產(chǎn)生由切削力所引起的殘余應(yīng)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(huì)耗損，可長(zhǎng)期使用。1) 不易達(dá)到較高的加工精度和加工穩(wěn)定性。2) 電極工具的設(shè)計(jì)和修正比較麻煩，因而很難適用于單件生產(chǎn)。3) 電解加工的附屬設(shè)備較多，占地面積較大，機(jī)床要有足夠的剛性和防腐性能，造價(jià)較高。4) 電解產(chǎn)物需進(jìn)行妥善處理，否則將污染環(huán)境。圖4-6電解加工示意圖1直流電源2工具陰極3工件陽極4電解液泵5電解液圖4-7電解加工成形原理二、電解加工時(shí)的電極反應(yīng)(一) 鋼在NaCl水溶液中電解的電極反應(yīng)(二) 電解加工過程中的電能利用(一) 鋼在NaCl水溶液中電解的電極反應(yīng)

42、(1) 陽極反應(yīng)就可能性而言，分別列出其反應(yīng)方程，按表4-1查出U0，并按能斯特公式(式4-1)計(jì)算出電極電位U，作為分析時(shí)參考。(2) 陰極反應(yīng)按可能性為：(1) 陽極反應(yīng)1) 陽極表面每個(gè)鐵原子在外電源作用下放出(被奪去)兩個(gè)或三個(gè)電子，成為正的二價(jià)或三價(jià)鐵離子而溶解進(jìn)入電解液中。2) 負(fù)的氫氧根離子被陽極吸引，丟掉電子而析出氧氣：3) 負(fù)的氯離子被陽極吸引，丟掉電子而析出氯氣：(2) 陰極反應(yīng)1) 正的氫離子被吸引到陰極表面從電源得到電子而析出氫氣2) 正的鈉離子被吸引到陰極表面，得到電子而析出Na圖4-8電解加工間隙內(nèi)的電壓分布陽極壓降歐姆壓降陰極壓降三、電解液(一) 對(duì)電解液的基本要

43、求(二) 三種常用的電解液(三) 電解液參數(shù)對(duì)加工過程的影響(四) 電解液的流速及流向(五) 電解液出水口的布局(一) 對(duì)電解液的基本要求(1) 具有足夠的蝕除速度即生產(chǎn)率要高，這就要求電解質(zhì)在溶液中有較高的溶解度和離解度，具有很高的電導(dǎo)率。(2) 具有較高的加工精度和表面質(zhì)量電解液中的金屬陽離子不應(yīng)在陰極上產(chǎn)生放電反應(yīng)而沉積到陰極工具上，以免改變工具的形狀及尺寸。(3) 陽極反應(yīng)的最終產(chǎn)物應(yīng)是不溶性的化合物這主要是便于處理，且不會(huì)使陽極溶解下來的金屬陽離子在陰極上沉積，通常被加工工件的主要組成元素的氫氧化物大都難溶于中性鹽溶液，故這一要求容易滿足。(二) 三種常用的電解液1. NaCl電解液

44、2. NaNO3電解液3. NaClO3電解液4.電解液中加添加劑圖4-9鋼在NaN電解液中的極化曲線圖4-10雜散腐蝕能力比較4Z11.TIF4Z12.TIF表4-3常用電解液的電導(dǎo)率1/(cm)名稱溫度/電導(dǎo)率質(zhì)量分?jǐn)?shù)NaClNaNNaCl3040506030405060304050605%00830099011501320054006400740085004200500058006610%01510178020702370095011501340152007600920106012215%02070245028503280130015201760203010801280151017420

45、%024702950343039301620192022202520133015801840212表4-4電解液配方及電參數(shù)加工材料電解液配方(質(zhì)量分?jǐn)?shù)) 電壓/V電流密度/Ad各種碳鋼、合金鋼、耐熱鋼、不銹鋼等(1)NaCl10%15%5510200(2)NaCl10%+NaN25%(3)NaCl10%+NaN30%101510150硬質(zhì)合金NaCl15%+NaOH15%+酒石酸20%152550100銅、黃銅、銅合金、鋁合金等NCl18%或NaN12%152510100圖4-13電解液的流向a)正向流動(dòng)b)反向流動(dòng)c)橫向流動(dòng)圖4-14出水口布局對(duì)流場(chǎng)的影響圖4-15流線夾角小于90時(shí)形成

46、死水區(qū)a)、b)正向流動(dòng)c)、d)反向流動(dòng)四、電解加工的基本規(guī)律(一) 生產(chǎn)率及其影響因素(二) 精度成形規(guī)律(三) 表面質(zhì)量(一) 生產(chǎn)率及其影響因素1.金屬的電化學(xué)當(dāng)量和生產(chǎn)率的關(guān)系2.電流密度和生產(chǎn)率的關(guān)系3.電極間隙大小和蝕除速度的關(guān)系表4-5一些常見金屬的電化學(xué)當(dāng)量金 屬 名 稱密度/(gc)電化學(xué)當(dāng)量K/g(Ah/m(Ah/m(Amin鐵7861042(二價(jià))1332220696(三價(jià))89148鎳8801095124207銅8931188(二價(jià))133222鈷8731099126210鉻690648(三價(jià))941560324(六價(jià))47078鋁2690335124207圖4-16

47、蝕除過程示意圖1陰極工具2蝕除速度3工件圖4-17與間的雙曲線關(guān)系(二) 精度成形規(guī)律1.端面平衡間隙2.法向平衡間隙3.側(cè)面間隙4.平衡間隙理論的應(yīng)用5.影響加工間隙的其他因素4Z18.TIF4Z19.TIF圖4-20-t曲線圖4-21法向進(jìn)給速度及法向間隙圖4-22側(cè)面間隙3.側(cè)面間隙4.平衡間隙理論的應(yīng)用1) 計(jì)算加工過程中各種電極間隙，例如端面、斜面、側(cè)面的間隙。2) 設(shè)計(jì)電極時(shí)計(jì)算陰極尺寸及修正量，亦即根據(jù)工件形狀尺寸計(jì)算陰極形狀尺寸。3) 分析加工精度，如整平比以及由于毛坯留量不均引起的誤差，陰極、工件原始位置不一致引起的誤差等。4) 選擇加工參數(shù)，如電極間隙、電源電壓、進(jìn)給速度等

48、。圖4-23cos作圖法設(shè)計(jì)陰極圖4-24尖角變圓現(xiàn)象(三) 表面質(zhì)量1) 工件材料的合金成分、金相組織及熱處理狀態(tài)對(duì)表面粗糙度的影響很大。2) 工藝參數(shù)對(duì)表面質(zhì)量也有很大影響。3) 陰極表面條紋、刻痕等都會(huì)相應(yīng)地復(fù)印到工件表面，所以陰極表面要注意加工。五、提高電解加工精度的途徑(一) 脈沖電流電解加工(二) 小間隙電解加工(三) 改進(jìn)電解液(四) 混氣電解加工(一) 脈沖電流電解加工1) 消除加工間隙內(nèi)電解液電導(dǎo)率的不均勻化。2) 脈沖電流電解加工使陰極在電化學(xué)反應(yīng)中析出的氫氣是斷續(xù)的，呈脈沖狀。圖4-25余量不均勻時(shí)電解加工示意圖(四) 混氣電解加工1.混氣電解加工原理及優(yōu)缺點(diǎn)2.氣液混合

49、比1.混氣電解加工原理及優(yōu)缺點(diǎn)1) 增加了電解液的電阻率，減少了雜散腐蝕，使電解液向非線性方面轉(zhuǎn)化。2) 降低電解液的密度和粘度，增加流速，均勻流場(chǎng)。圖4-26混氣電解加工效果對(duì)比a)不混氣b)混氣圖4-27混氣電解加工示意圖1工件2陰極工具3擴(kuò)散部4混合部5引導(dǎo)部圖4-28混氣電解加工型孔六、電解加工的基本設(shè)備(一) 直流電源(二) 機(jī)床(三) 電解液系統(tǒng)1.對(duì)電解加工機(jī)床的要求(1) 機(jī)床的剛性電解加工雖然沒有機(jī)械切削力，但電解液有很高的壓強(qiáng)，如果加工面積較大，則對(duì)機(jī)床主軸、工作臺(tái)的作用力也是很大的，一般可達(dá)2040kN。(2) 進(jìn)給速度的穩(wěn)定性金屬的陽極溶解量是與時(shí)間成正比的，進(jìn)給速度不

50、穩(wěn)定，陰極相對(duì)工件的各個(gè)截面的電解時(shí)間就不同，影響到加工精度。(3) 防腐絕緣電解加工機(jī)床經(jīng)常與有腐蝕性的電解液相接觸，故必須采取相應(yīng)的防腐措施，以保護(hù)機(jī)床避免或減少腐蝕。(4) 安全措施電解加工過程中將產(chǎn)生大量氫氣，如果不能迅速排除，就有可能因火花短路等而引起氫氣爆炸，必須相應(yīng)地采取排氫防爆措施。(3) 防腐絕緣條件：電網(wǎng)電壓變化10%或負(fù)載變化25%100%；可輸出額定電流的電壓范圍為1224V；外加控制柜700mm700mm2 100mm及主變壓器。表4-6國(guó)內(nèi)經(jīng)鑒定已投入使用的幾種可控硅電源型號(hào)額定電流/A額定電壓/V輸入電壓/V冷卻水壓力/MPa柜體尺寸/mm穩(wěn)壓精度/(%)類型生產(chǎn)

51、廠KGXS3 000/6 243 000243850Hz高2 100寬880深2 100水冷、密封北京變壓器廠表4-6國(guó)內(nèi)經(jīng)鑒定已投入使用的幾種可控硅電源KGXS5 000/245 0002438010%50Hz0203高2 10寬700深1 5001普通水冷(不密封不防蝕)上海整流器廠KGXS10 000/32010 0002038050Hz上海整流器廠北京變壓器廠KGXS0115 000/2415 0002438010%50Hz0203高2 10寬1 000深1 8001KGXS20 000/1520 0001510 00050Hz05圖4-29電解液系統(tǒng)示意圖1電解液槽2過濾網(wǎng)3管道4泵

52、用電動(dòng)機(jī)5離心泵6加工區(qū)7過濾器8安全閥9壓力表10閥門七、電解加工工藝及其應(yīng)用1.深孔擴(kuò)孔加工2.型孔加工3.型腔加工4.套料加工5.葉片加工6.電解倒棱去毛刺7.電解刻字8.電解拋光9.數(shù)控展成電解加工圖4-30固定式陰極深孔擴(kuò)孔原理圖1電解液入口2絕緣定位套3工件4工具陰極5密封墊6電解液出口圖4-31移動(dòng)式陰極深孔擴(kuò)孔示意圖圖4-32深孔擴(kuò)孔用的移動(dòng)式陰極1后引導(dǎo)2陰極錐體3出水孔4前引導(dǎo)5密封圈6接頭及入水孔4z33.TIF4z34.TIF圖4-35增液孔的設(shè)置圖4-36異形零件圖4-37套料陰極工具圖4-38電解加工整體葉輪圖4-39齒輪的電解去毛刺圖4-40電解刻字示意圖8.電解

53、拋光(1) 電解液的成分、比例對(duì)拋光質(zhì)量有著決定性的影響目前從理論上尚不能確定某種金屬或合金的最適宜的電解液成分、比例，主要是通過實(shí)驗(yàn)來確定。(2) 電參數(shù)主要是陽極電位和陽極電流密度。(3) 電解液溫度及其攪拌情況對(duì)于每一種金屬和合金來說，電解液的溫度都有一個(gè)最適宜的范圍，這一溫度范圍目前主要依靠實(shí)驗(yàn)來確定。(4) 金屬的金相組織與原始表面狀態(tài)電解拋光對(duì)于金屬的金相組織的均勻性反應(yīng)十分敏感。表4-7電解拋光常用電解液及拋光參數(shù)適用金屬電解液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)陰極材料陽極電流密度/(Ad)電解液溫度/持續(xù)時(shí)間/min碳鋼P(yáng)70%Cr20%O10%銅4050809058P65%S15%O18%19%(C

54、OOH(草酸)1%2%鉛30501520510表4-7電解拋光常用電解液及拋光參數(shù)不銹鋼P(yáng)50%10%S15%40%丙三醇(甘油)12%45%O23%5%鉛60120507037P40%45%S40%35%Cr3%O17%銅、鉛40707080515CrWMn1Cr18Ni9TiP65%S15%Cr5%丙三醇(甘油)12%O3%鉛8010035451012鉻鎳合金P64mLS15mLO21mL不銹鋼6075705表4-7電解拋光常用電解液及拋光參數(shù)適用金屬電解液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)陰極材料陽極電流密度/(Ad)電解液溫度/持續(xù)時(shí)間/min銅合金P(187)670mLS(184)100mLO300mL銅1

55、22010205銅Cr60%O40%鋁、銅5101825515表4-7電解拋光常用電解液及拋光參數(shù)鋁及合金S(184)體積70%P(17)體積15%HN(14)體積1%O體積14%鋁不銹鋼12208095210P(162)100gCr10g不銹鋼585005第三節(jié)電 解 磨 削一、電解磨削的基本原理和特點(diǎn)二、影響電解磨削生產(chǎn)率和加工質(zhì)量的因素三、電解磨削用電解液及其設(shè)備四、電解磨削的應(yīng)用一、電解磨削的基本原理和特點(diǎn)(1) 加工范圍廣，加工效率高由于它主要是電解作用，因此只要選擇合適的電解液就可以用來加工任何高硬度與高韌性的金屬材料，例如磨削硬質(zhì)合金時(shí)，與普通的金剛石砂輪磨削相比較，電解磨削的加

56、工效率要高35倍。(2) 可以提高加工精度及表面質(zhì)量因?yàn)樯拜啿⒉恢饕ハ鹘饘?，磨削力和磨削熱都很小，不?huì)產(chǎn)生磨削毛刺、裂紋、燒傷現(xiàn)象，一般表面粗糙度可優(yōu)于Ra0.16m。(3) 砂輪的磨損量小例如磨削硬質(zhì)合金，普通刃磨時(shí)，碳化硅砂輪的磨損量為切除硬質(zhì)合金質(zhì)量的46倍；電解磨削時(shí)，砂輪的磨損量不超過硬質(zhì)合金切除量的50%100%，與普通金剛石砂輪磨削相比較，電解磨削用的金剛石砂輪的損耗速度僅為它們的1/51/10，可顯著降低成本。一、電解磨削的基本原理和特點(diǎn)(一) 陽極反應(yīng)(二) 陰極反應(yīng)圖4-41電解磨削原理圖1導(dǎo)電砂輪2電解液3工件圖4-42電解磨削加工過程原理圖1磨粒2結(jié)合劑3工件4陽極薄

57、膜5電極間隙及電解液(一) 陽極反應(yīng)1.鈷的陽極氧化反應(yīng)2.WC的陽極氧化反應(yīng)3.鈷的鈍化反應(yīng)4.鎢的鈍化反應(yīng)二、影響電解磨削生產(chǎn)率和加工質(zhì)量的因素(一) 影響生產(chǎn)率的主要因素(二) 影響加工精度的因素(三) 影響表面粗糙度的因素(一) 影響生產(chǎn)率的主要因素1.電化學(xué)當(dāng)量2.電流密度3.磨輪(陰極)與工件間的導(dǎo)電面積4.磨削壓力2.電流密度圖4-43中極法電解磨削1普通砂輪2工件3電解液噴嘴4鈍化膜(陽極薄膜)5中間電極(二) 影響加工精度的因素1.電解液2.陰極導(dǎo)電面積和磨粒軌跡3.被加工材料的性質(zhì)4.機(jī)械因素(三) 影響表面粗糙度的因素1.電參數(shù)2.電解液3.工件材料性質(zhì)4.機(jī)械因素三、電

58、解磨削用電解液及其設(shè)備(一) 電解液(二) 電解磨削用設(shè)備(一) 電解液1) 能夠使金屬表面生成結(jié)構(gòu)緊密、粘附力強(qiáng)的鈍化膜，以獲得良好的尺寸精度和表面粗糙度。2) 導(dǎo)電性好，以獲得高生產(chǎn)率。3) 不銹蝕機(jī)床及工夾具。4) 對(duì)人體和環(huán)境無危害，確保人身健康。5) 經(jīng)濟(jì)效果好，價(jià)格便宜，來源豐富，在加工中不易消耗。表4-8磨削硬質(zhì)合金用電解液序號(hào)電解液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)電流效率(%)電流密度/(Ac)加工表面粗糙度/m1NaN(亞硝酸鈉)96%NaN(硝酸鈉)03%NHP(磷酸氫二鈉)03%C(鉻酸鉀)01%O897%809010012NaN70%NaN50%O880%853NaN10%NaK(酒石酸鉀鈉

59、)2%O88%90表4-9“雙金屬”電解液電解液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)電流效率(%)電流密度/(Ac)表面粗糙度(硬質(zhì)合金)NaN50%NHP15%KN03%N(硼砂)03%O929%701001m表4-10磨削低碳鋼和中碳鋼的電解液電解液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)電流效率(%)電流密度/(Ac)加工表面粗糙度/mNHP7%KN2%NaN2%O89%781004四、電解磨削的應(yīng)用(一) 硬質(zhì)合金刀具的電解磨削(二) 硬質(zhì)合金軋輥的電解磨削(三) 電解珩磨(四)電解研磨圖4-44硬質(zhì)合金軋輥圖4-45電解珩磨簡(jiǎn)圖1工件2珩磨頭3磨條4z46.TIF4z47.TIF圖4-48加工方式、磨料粒度與表面粗糙度的關(guān)系機(jī)械拋光精密研

60、磨電解研磨第四節(jié)電鑄、涂鍍及復(fù)合鍍加工一、電鑄加工二、涂鍍加工三、復(fù)合鍍加工表4-11電鍍、電鑄、涂鍍和復(fù)合鍍的主要區(qū)別電鍍電鑄涂鍍復(fù)合鍍工藝目的表面裝飾、防銹蝕復(fù)制、成形加工增大尺寸，改善表面性能1電鍍耐磨鍍層2制造超硬砂輪或磨具，電鍍帶有硬質(zhì)磨料的特殊復(fù)合層表面鍍層厚度0001005mm0055mm或以上000105mm或以上0051mm以上精度要求只要求表面光亮，光滑有尺寸及形狀精度要求有尺寸及形狀精度要求有尺寸及形狀精度要求鍍層牢度要求與工件牢固粘結(jié)要求與原模能分離要求與工件牢固粘結(jié)要求與基體牢固粘接表4-11電鍍、電鑄、涂鍍和復(fù)合鍍的主要區(qū)別陽極材料用鍍層金屬同一材料用鍍層金屬同一材