特種加工綜述

特種加工常見(jiàn)特種加工方法電火花加工電火花成型加工電火花線切割電化學(xué)加工高能束加工激光加工電子束加工離子束加工超聲加工特種加工的特點(diǎn)特種加工主要不是主要依靠機(jī)械能，而是主要用其他的能量（如電能、熱能、光能、聲能以及化學(xué)能等）進(jìn)行加工。

“以柔克剛”。特種加工中，工具的硬度和強(qiáng)度可以低于工件的硬度和強(qiáng)度。

加工過(guò)程中工具和工件之間不存在顯著的機(jī)械切削力作用。特種加工方法的分類一般按能量形式和作用原理分類電能與熱能作用方式■電火花EDM、線切割WEDM、電子束EBM、等離子PAM電能與化學(xué)能作用方式■電解ECM、電鑄、電刷鍍電化學(xué)能與機(jī)械能作用方式■電解磨削ECG、電解珩磨ECH聲能與機(jī)械作用能作用方式：超聲波加工USM光能與熱能作用方式：激光加工LBM電能與機(jī)械作用能作用方式：離子束加工IM液流能與機(jī)械作用能：擠壓珩磨AFH、水射流WJC一、電火花加工■電火花加工利用浸在工作液中的兩極間脈沖放電時(shí)產(chǎn)生的電蝕作用蝕除導(dǎo)電材料的特種加工方法，又稱放電加工或電蝕加工英文簡(jiǎn)稱EDMElectricalDischargeMachining工藝特點(diǎn)加工適應(yīng)性強(qiáng)無(wú)論硬、脆、軟、耐熱材料，只要導(dǎo)電就行小孔、薄壁、窄槽、復(fù)雜截面同一臺(tái)電火花機(jī)床上，只需要修改參數(shù)即可完成粗、半精、精加工可用于電火花穿孔電火花型腔加工磨削、銑制、鏜制、表面強(qiáng)化等電火花線切割電火花穿孔電火花型腔加工工件進(jìn)給方向進(jìn)給方向工作液工具電極工件工具電極工件

電火花線切割原理圖數(shù)控電火花加工機(jī)床線切割平面零件線切割立體零件線切割異型零件二、電化學(xué)加工歷史1834年：法拉第發(fā)現(xiàn)電化學(xué)作用原理20世紀(jì)30～50年代才開(kāi)展大規(guī)模應(yīng)用關(guān)鍵：法拉第定律第一定律──在鍍液進(jìn)行電鍍時(shí)(電解)陰極上所“附積”的金屬重量(或陽(yáng)極所溶蝕者)與所通過(guò)的電量成正比。第二定律──在不同鍍液中以相同的電量進(jìn)行電鍍時(shí)，其各自附積出來(lái)的重量與其化學(xué)當(dāng)量成正比。上述第一定律中的“電量”，即為電流強(qiáng)度與時(shí)間的乘積，理論單位是庫(kù)倫。電化學(xué)加工應(yīng)用利用陽(yáng)極溶解電解：通過(guò)電化學(xué)反應(yīng)從工件表面去除金屬利用陰極上的沉積作用電鍍：在工件表面沉積金屬：材料表面裝飾保護(hù)電鑄：在陰極上沉積實(shí)現(xiàn)附著加工復(fù)合加工1、電解加工原理陽(yáng)極溶解：溶解速度與電流密度有關(guān)工作液高速?zèng)_走電解腐蝕物（－）（＋）（＋）（－）電解加工工藝特點(diǎn)對(duì)工件材料的適應(yīng)能力強(qiáng)適應(yīng)性強(qiáng)：只要導(dǎo)電，無(wú)論軟、硬、脆加工過(guò)程無(wú)機(jī)械作用力工具電極理論上無(wú)消耗（陰極）表面質(zhì)量好于電火花加工加工效率高于電火花加工加工精度較低電解加工實(shí)例：穿孔電極電極進(jìn)給絕緣層工件電解液電極電極進(jìn)給工件電解液電解加工實(shí)例：切斷電解加工實(shí)例：型腔電解磨削

工藝特點(diǎn)▲加工范圍廣▲各種硬、韌金屬材料▲工件表面粗糙度與砂輪磨粒粗細(xì)無(wú)關(guān)▲切削溫度低，不易變形、裂紋▲切削力很小，可加工剛度差的零件▲加工效率高于普通磨削5～10倍▲加工精度略低于普通磨削電鑄加工電鍍和電刷鍍?cè)碇绷麟娫村円哄児P盤子工件電刷鍍工作原理電鍍?cè)黼婂兒碗娝㈠儺a(chǎn)品各種電化學(xué)方法的比較工藝名稱電解加工電解磨削電鑄加工電鍍與電刷度加工原理電化學(xué)去除加工電化學(xué)去除加工電化學(xué)附著加工電化學(xué)附著加工陽(yáng)極溶解機(jī)械磨削作用5％電解作用95％陰極沉積剝?nèi)〕练e層陰極沉積附著在表面三、超聲加工超聲加工（UltraSonicMachining）超聲波：高于16000Hz超聲波在各種介質(zhì)中傳播，其運(yùn)動(dòng)軌跡都按余弦函數(shù)規(guī)律變化超聲波可在氣體、液體和固體介質(zhì)中傳播，其傳播速度與頻率、波長(zhǎng)、介質(zhì)密度等有關(guān)超聲波可傳遞很強(qiáng)的能量超聲波會(huì)產(chǎn)生反射、干涉和共振現(xiàn)象超聲波在液體介質(zhì)中傳播時(shí)，可在界面上產(chǎn)生強(qiáng)烈的沖擊和空化現(xiàn)象，強(qiáng)化了加工過(guò)程的進(jìn)行

超聲波發(fā)生器冷卻水換能器變幅桿工具頭泵液體磨料工件超聲加工原理超聲加工是磨料懸浮液中的磨粒，在超聲振動(dòng)下的沖擊、拋磨和空化現(xiàn)象綜合切蝕作用的結(jié)果。其中，以磨粒不斷沖擊為主由此可見(jiàn)，脆硬的材料，受沖擊作用愈容易被破壞，故尤其適于超聲加工超聲加工的工藝特點(diǎn)適合加工各種硬脆材料玻璃、陶瓷、寶石、石英、鍺、硅、石墨等不導(dǎo)電的非金屬材料淬火鋼、硬質(zhì)合金、不銹鋼、鈦合金等硬質(zhì)或耐熱導(dǎo)電的金屬材料，但加工效率較低。加工質(zhì)量較好由于去除工件材料主要依靠磨粒瞬時(shí)局部的沖擊作用，故工件表面的宏觀切削力很小，切削應(yīng)力、切削熱更小，不會(huì)產(chǎn)生變形及燒傷表面粗糙度較低，可達(dá)Ra0.63—0.08um尺寸精度可達(dá)±0.03mm適于加工薄壁、窄縫、低剛度零件。工具材料工具可用較軟的材料、做成較復(fù)雜的形狀不需要工具和工件作比較復(fù)雜的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，便可加工各種復(fù)雜的型腔和型面超聲加工機(jī)床結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，操作、維修也比較方便。生產(chǎn)率較低超聲加工的面積不夠大，而且工具頭磨損較大，故生產(chǎn)率較低。超聲加工的工藝特點(diǎn)成形孔加工異形孔加工型腔加工雕刻切割外螺紋內(nèi)螺紋表面研磨和拋光應(yīng)用實(shí)例四、激光加工特點(diǎn)：新的先進(jìn)加工方法非接觸加工。激光可視作“光刀”，無(wú)“刀具”磨損，無(wú)

“切削力”作用于工件可對(duì)多種金屬、非金屬加工，特別是高硬度、高脆性及高熔點(diǎn)材料與數(shù)控系統(tǒng)配合組成激光加工中心，實(shí)現(xiàn)多種加工目的激光束能量密度高，是局部加工，加工速度快，熱影響區(qū)小，工件變形小，后續(xù)加工量小生產(chǎn)效率高，加工質(zhì)量穩(wěn)定可靠激光加工原理全反射鏡工作物質(zhì)部分反射鏡激光束鍍金反射鏡透鏡工件高壓充電源觸發(fā)電路電容光泵激光束采用激光加工必然性激光加工，如：焊接、切割、打孔、打標(biāo)、熱處理和微加工等，解決了許多常規(guī)方法無(wú)法解決的難題大大提高了工作效率和加工質(zhì)量，是先進(jìn)加工系統(tǒng)必不可少的發(fā)達(dá)國(guó)家的制造業(yè)已經(jīng)步入“光加工”時(shí)代激光加工方法功能切割可對(duì)鋁、銅、鎳、陶瓷等材料進(jìn)行切割加工出各種圖形，切割深度<2.5mm打孔最小孔徑?0.03mm，并可對(duì)其他金屬如：鋁、銅、非金屬金剛石、硬質(zhì)合金、陶瓷、塑料上打孔標(biāo)記能在多種金屬材料上做簡(jiǎn)單的文字、數(shù)字標(biāo)記焊接

可對(duì)鋁、銅、金、銀、鎳等金屬材料進(jìn)行點(diǎn)焊、對(duì)焊或密封焊接，焊接熔深<2.5mm激光切割激光切割特色切縫窄，工件變形小非接觸與計(jì)算機(jī)配合高速加工切割非金屬是其它方法不可比的激光打孔激光打孔的特色速度快，效率高，尤其高密度群孔加工大深徑比，傳統(tǒng)不大于1：10，激光在碳鋼上

加工0.25mm的小孔深徑比達(dá)65：1可加工硬脆軟材料可在難加工材料上加工斜孔激光標(biāo)記激光標(biāo)記的特色便于對(duì)原材料、半成品、在制品、產(chǎn)品進(jìn)行分類便于使用、防止假冒激光標(biāo)記特點(diǎn)可標(biāo)記條形碼、數(shù)字符號(hào)圖案激光焊接激光焊接的優(yōu)勢(shì)速度快，效率高，深度大，變形小大深寬比，5：1，最大10：1可焊接難熔材料可進(jìn)行微型焊接激光雕刻特點(diǎn)適用于多種金屬/非金屬材料復(fù)雜平面藝術(shù)圖形三維激光內(nèi)雕刻激光內(nèi)雕刻在計(jì)算機(jī)控制下利用激光作為加工手段，在各種形狀的透明水晶玻璃中雕刻出各種立體圖案、文字、人物肖像等的設(shè)備。激光內(nèi)雕技術(shù)主要用于水晶工藝品的激光內(nèi)雕刻有傳統(tǒng)的機(jī)械雕刻方法有無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)：采用計(jì)算機(jī)控制技術(shù)和高精度、高效率的伺服控制系統(tǒng)，適應(yīng)了現(xiàn)代化生產(chǎn)的高效率、快節(jié)奏的要求采用激光加工手段，在水晶玻璃內(nèi)部雕刻出由精細(xì)明亮的點(diǎn)組成的精美立體圖案利用激光聚焦技術(shù)，與水晶體不接觸卻可在水晶內(nèi)雕刻出永不磨滅的立體圖案激光玻璃內(nèi)雕刻或標(biāo)識(shí)系統(tǒng)可廣泛應(yīng)用于玻璃裝飾行業(yè)（如玻璃隔墻、玻璃屏風(fēng)等）、玻璃制品行業(yè)（如玻璃杯、酒杯等）、藝術(shù)品行業(yè)（如將人像、風(fēng)景等照片刻入玻璃內(nèi)）、玻璃家具行業(yè)（如玻璃臺(tái)桌、家具玻璃門等）、防偽（如酒瓶、調(diào)味瓶等）激光雕刻的水晶作品激光的其它應(yīng)用激光淬火激光淬火是激光快速表面局部淬火工藝的一種高新技術(shù)加工，特點(diǎn):高速加熱，高速自冷硬度高，比常規(guī)高5-20%淬火應(yīng)力與變形小激光快速成型加工醫(yī)學(xué)應(yīng)用：眼科手術(shù)等軍事應(yīng)用：對(duì)抗演習(xí)、雷達(dá)、高能束武器信息技術(shù)：激光存儲(chǔ)（光盤）、光纖通訊五、水射流加工－水刀水射流加工機(jī)水刀切割機(jī)器零件水刀加砂切割可切割任何材料而不產(chǎn)生熱效應(yīng)或機(jī)械應(yīng)力加砂切割系可完成精密切割銑削型腔切割非金屬零件切割金屬零件水刀切割

機(jī)器零件水刀切割汽車地毯水刀雕刻木材玻璃雕刻水刀切割：航天工業(yè)應(yīng)用五軸復(fù)合材料切割使用超高壓水刀清洗的飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒罐水刀切割：石材及陶瓷業(yè)應(yīng)用

加砂水刀在世界各地被運(yùn)用來(lái)