第1章 特種加工概論

特種加工主要教材：特種加工（第5版）劉晉春、白基成、郭永豐主編機械工業(yè)出版社主講教師：張振宇聯(lián)絡(luò)方式：zzy@辦公電話：84709794辦公地點：機械工程學(xué)院現(xiàn)代所二樓教學(xué)安排情況學(xué)時：32學(xué)時（2學(xué)分）授課30學(xué)時實驗2學(xué)時課程起止周：10-17周考試方式：筆試本門課程主要內(nèi)容

電火花、電解、激光、超聲、電子束、離子束、等離子體等加工方法的基本原理、基本設(shè)備、主要特點、適用范圍第一章概論機械產(chǎn)品的設(shè)計制造流程特種加工的概念特種加工的產(chǎn)生與發(fā)展特種加工的特點特種加工的分類特種加工對材料可加工性和結(jié)構(gòu)工藝性的影響特種加工的發(fā)展方向

1.1社會發(fā)展對產(chǎn)品的要求強度重量比輕量化：自行車微型化：電腦、手機性能價格比高精尖領(lǐng)域的特殊要求耐高溫、高壓，耐腐蝕可靠性好解決辦法采用新材料：硬、脆、軟質(zhì)的材料采用復(fù)雜結(jié)構(gòu)：渦輪機葉片特大或特小件：起重機、微機械低剛度件：細長薄壁件傳統(tǒng)的加工方法解決不了加工技術(shù)向高效、精密、清潔、低成本化發(fā)展機械產(chǎn)品的設(shè)計制造流程用戶設(shè)計工藝加工檢驗裝配銷售市場調(diào)研功能、結(jié)構(gòu)外觀、選材傳統(tǒng)加工特種加工1.2特種加工的概念特種加工（Non-TraditionalMachining)

是指應(yīng)用物理的（力、熱、聲、光、電）或化學(xué)的方法，對具有特殊要求或特殊加工對象（難加工材料、形狀復(fù)雜或尺寸微小件、低剛度工件等）進行加工的手段。也稱非傳統(tǒng)加工或非常規(guī)機械加工。1.3特種加工的產(chǎn)生與發(fā)展國外情況：1943年，前蘇聯(lián)科學(xué)院院士拉扎林柯研制出RC放電回路的電火花加工裝置，同年4月獲得前蘇聯(lián)的發(fā)明證書1957年開始研究電火花線切割技術(shù)1960年研制出靠模仿形線切割機床50年代初，日本三菱、瑞士阿奇公司研制出電火花加工機床 1.3特種加工的產(chǎn)生與發(fā)展國內(nèi)情況：1951年起我國開始了電火花加工的實驗研究50年代初開始研究超聲波加工技術(shù)1959年，哈工大、科學(xué)院電工所、上海交大等單位派人到前蘇聯(lián)進修1963年，研制出高速走絲數(shù)控線切割機床樣機1963年，哈工大開設(shè)特種加工課程和實驗，并編印出相應(yīng)的教材1979年，成立全國性電加工學(xué)會1981年，成立高校特種加工教學(xué)研究會

1.4特種加工的特點不是主要靠機械能，工具硬度可低于被加工材料的硬度非接觸式加工，適合加工低剛度件、彈性元件簡單的進給運動，加工復(fù)雜型面工件可實現(xiàn)微細加工，獲得高尺寸精度和高表面質(zhì)量的工件 1.5特種加工的分類分類加工機理加工方法去除加工（減材加工）力學(xué)加工磨料流加工、磨料噴射加工、液體噴射加工電物理加工電火花加工、等離子體加工、電子束加工、離子束加工物理加工超聲波加工、激光加工電化學(xué)加工電解加工、電解拋光化學(xué)加工化學(xué)銑削、光刻加工復(fù)合加工電化學(xué)機械加工、化學(xué)機械拋光、超聲電火花加工1.5特種加工的分類分類加工機理加工方法結(jié)合加工（增材加工）附著加工物理加工物理氣相沉積、離子鍍熱物理加工蒸鍍化學(xué)加工化學(xué)氣相沉積、化學(xué)鍍電化學(xué)加工電鍍、電鑄、刷鍍注入加工物理加工離子注入熱物理加工滲碳、燒結(jié)化學(xué)加工氮化、氧化電化學(xué)加工陽極氧化連接加工激光焊接、超聲波焊接、化學(xué)粘接變形加工物理加工激光彎板、水火彎板、等離子體彎板過渡性工藝在切削過程中引入超聲振動或低頻振動切削，在切削過程中通過低電壓電流的導(dǎo)電切削、加熱切削以及低溫切削等。

減小表面精糙度值或改善表面性能的工藝前者如電解拋光、化學(xué)拋光、離子束拋光等，后者如電火花表面強化、鍍覆、刻字，激光表面處理、改性，電子束曝光，離子束注入摻雜等。

超精微細加工電子束、離子束加工，就是近年來提出的超精微加工，即所謂原子、分子單位的加工方法。非尺寸加工液中放電成形加工、電磁成形加工、爆炸成形加工及放電燒結(jié)等等。1.6特種加工對材料可加工性和結(jié)構(gòu)工藝性的影響改變對材料的可加工性的認識難加工材料不再難加工

以往認為金剛石、硬質(zhì)合金、淬火鋼、石英、玻璃、陶瓷等是很難加工的。現(xiàn)在已經(jīng)廣泛采用金剛石、聚晶（人造）金剛石制造的刀具、工具、拉絲模具，可以用電火花、電解、激光等多種方法來加工它們。材料的可加工性不再與硬度、強度、韌性、脆性等成直接、正比關(guān)系，對電火花、線切割加工而言，淬火鋼比未淬火鋼更易加工。1.6特種加工對材料可加工性和結(jié)構(gòu)工藝性的影響可優(yōu)化零件的加工工藝過程傳統(tǒng)加工：加工→淬火→加工特種加工：淬火→加工（電解、電火花）

以往除磨削外，其它切削加工、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。特種加工的出現(xiàn)，改變了這種一成不變的程序格式。由于它基本上不受工件硬度的影響，而且為了免除加工后再引起淬火熱處理變形，一般都先淬火而后加工。最為典型的是電火花線切割加工、電火花成形加工和電解加工等都必須先淬火，后加工。1.6特種加工對材料可加工性和結(jié)構(gòu)工藝性的影響對零件結(jié)構(gòu)設(shè)計帶來變革主要有零件上的尖角與圓角、零件與部件拼鑲結(jié)構(gòu)或整體結(jié)構(gòu)的選定

噴氣發(fā)動機渦輪由于電加工而可采用扭曲葉片帶冠整體結(jié)構(gòu)，可大大提高發(fā)動機性能。特種加工使產(chǎn)品零件可以更多地采用整體性結(jié)構(gòu)。1.6特種加工對材料可加工性和結(jié)構(gòu)工藝性的影響改變了新產(chǎn)品試制模式試制新產(chǎn)品時，采用光電，數(shù)控電火花線切割，可以直接加工出各種標(biāo)準(zhǔn)和非標(biāo)準(zhǔn)直齒輪（包括非圓齒輪，非漸開線齒輪）、微電機定子、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。這樣可以省去設(shè)計和制造相應(yīng)的刀、夾、量具、模具及二次工具，大大縮短了試制周期。

1.6特種加工對材料可加工性和結(jié)構(gòu)工藝性的影響重新衡量結(jié)構(gòu)工藝性的優(yōu)劣過去對方孔、小孔、彎孔、窄縫等被認為是工藝性很“壞”的典型。特種加工的采用改變了這種現(xiàn)象。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。噴油嘴小孔，噴絲頭小異形孔，渦輪葉片大量的小冷卻深孔，窄縫，靜壓軸承、靜壓導(dǎo)軌的內(nèi)油囊型腔，采用電加工后變難為易了。過去淬火前忘了鉆定位銷孔、銑槽等工，淬火后這種工件只能報廢，現(xiàn)在則大可不必，可用電火花打孔、切槽進行補救。相反有時為了避免淬火開裂、變形等影響，故意把鉆孔、開槽等工藝安排在淬火之后。成為微細加工和納米加工的主要手段1.7特種加工的發(fā)展方向向微細加工、納米加工方向發(fā)展

（微細電火花、超聲波、激光、電子束、離子束等） 電火花打孔φ10