特種加工第1章

liuzhidong1第2版特種加工

(Non-TraditionalMachining)liuzhidong2教學(xué)要求請(qǐng)同學(xué)們關(guān)閉通訊工具。不得無故缺席、遲到、早退。遵守課堂紀(jì)律，不得做影響他人的事。如要發(fā)言請(qǐng)舉手。如有無故缺席三次以上者，不得參加考試。liuzhidong3教學(xué)計(jì)劃安排計(jì)劃學(xué)時(shí)：24學(xué)時(shí)，其中講授20學(xué)時(shí)，試驗(yàn)課2學(xué)時(shí)，閉卷考試2學(xué)時(shí)。本課程教學(xué)特點(diǎn)：內(nèi)容涵蓋面較寬，涉及技術(shù)領(lǐng)域廣，所需學(xué)科知識(shí)較多，章與章之間沒有必然的知識(shí)聯(lián)系，因此要求同學(xué)們認(rèn)真聽課，拓展思維。授課重點(diǎn)在：電火花成形加工；電火花線切割加工；電解加工；激光加工以及電子束加工、離子束加工、超聲加工。課本中的其它特種加工不做考核要求。liuzhidong4第1章緒論liuzhidong51.1特種加工的產(chǎn)生

定義：特種加工國(guó)外亦稱“非傳統(tǒng)加工”

或“非常規(guī)機(jī)械加工”

，是指那些不屬于傳統(tǒng)加工工藝范疇的加工方法。它不同于使用刀具、磨具等直接利用機(jī)械能切除多余材料的傳統(tǒng)加工方法，泛指用電能、熱能、光能、電化學(xué)能、化學(xué)能、聲能及特殊機(jī)械能等能量達(dá)到去除或增加材料的加工方法，從而實(shí)現(xiàn)材料的去除、變形、改變性能或被鍍覆等工藝。liuzhidong6

1943年，前蘇聯(lián)莫斯科大學(xué)的拉扎連柯夫婦在研究開關(guān)觸點(diǎn)（鎢合金）遭受火花放電腐蝕損壞時(shí)發(fā)現(xiàn)電火花的瞬時(shí)高溫可以使得局部金屬熔化、氣化而被蝕除，同時(shí)將開關(guān)觸點(diǎn)浸沒在油內(nèi)可以使得放電蝕除均勻并且可以預(yù)測(cè)大小，獲得“以柔克剛”的效果，從而發(fā)明了世界上第一臺(tái)電火花加工機(jī)床。幾乎是與此同時(shí)，美國(guó)人HaroldStark,VictorHarding,和JackBeaver為了解決取出斷在鋁制液壓閥門內(nèi)的鉆頭和絲攻的問題，也發(fā)明了電火花加工的方法。

liuzhidong7扎連科夫婦試驗(yàn)用的鎢開關(guān)自動(dòng)點(diǎn)火系統(tǒng)liuzhidong8

“電火花加工”方法的發(fā)明，使人類首次擺脫了傳統(tǒng)的以機(jī)械能和切削力并且利用比加工材料硬度高的刀具來去除多余金屬的歷史，進(jìn)入了利用電能和熱能進(jìn)行“以柔克剛”加工材料的時(shí)代。各種新材料、新結(jié)構(gòu)、形狀復(fù)雜的精密機(jī)械零件大量涌現(xiàn)，對(duì)機(jī)械制造業(yè)提出了一系列迫切需要解決的新問題。例如，各種難切削材料的加工；各種結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜、尺寸或微小或特大、精密零件的加工；薄壁、彈性元件等剛度、特殊零件的加工等。采用傳統(tǒng)加工方法十分困難，甚至無法加工。liuzhidong9

加工時(shí)主要用電、化學(xué)、電化學(xué)、聲、光、熱等能量形式去除多余材料，而不是主要靠機(jī)械能量切除多余材料；“以柔克剛”，特種加工的工具與被加工零件基本不接觸，加工時(shí)不受工件的強(qiáng)度和硬度的制約，故可加工超硬脆材料和精密微細(xì)零件，甚至工具材料的硬度可低于工件材料的硬度；加工機(jī)理不同于一般金屬切削加工，不產(chǎn)生宏觀切屑，不產(chǎn)生強(qiáng)烈的彈、塑性變形，故可獲得很低的表面粗糙度，其殘余應(yīng)力、冷作硬化、熱影響度等也遠(yuǎn)比一般金屬切削加工小。特種加工有別于傳統(tǒng)加工的特點(diǎn)：liuzhidong10適合微細(xì)加工，有些特種加工，如超聲、電化學(xué)、水噴射、磨料流等不僅可加工尺寸微小的孔或狹縫，還能獲得高精度、極低粗糙度的加工表面；兩種或兩種以上的不同類型的能量可相互組合形成新的復(fù)合加工形式，加工能量易于控制和轉(zhuǎn)換，加工范圍廣，適應(yīng)性強(qiáng)。liuzhidong11

1.2特種加工的分類

特種加工一般按能量來源及形式以及作用原理進(jìn)行分類：liuzhidong12

liuzhidong13目前特種加工已經(jīng)成為難切削材料、復(fù)雜型面、精細(xì)零件、低剛度零件、模具加工、快速原形制造以及大規(guī)模集成電路等領(lǐng)域不可缺少的重要工藝手段并發(fā)揮著越來越重要的作用。特種加工由于與傳統(tǒng)機(jī)械加工不同的工藝特點(diǎn)，對(duì)機(jī)械制造工藝技術(shù)產(chǎn)生了顯著的影響。例如對(duì)材料的可加工性、工藝路線的安排、新產(chǎn)品的試制過程及周期、產(chǎn)品零件設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)、零件結(jié)構(gòu)工藝性好壞的衡量標(biāo)準(zhǔn)等產(chǎn)生了一系列的影響。1.3特種加工對(duì)制造工藝技術(shù)的影響及發(fā)展liuzhidong14

特種加工對(duì)機(jī)械制造和結(jié)構(gòu)工藝性產(chǎn)生的重大影響：

（1）提高了材料的可加工性材料的可加工性不再與硬度、強(qiáng)度、韌性、脆性等成比例關(guān)系，特種加工方法使材料的可加工范圍從普通材料發(fā)展到硬質(zhì)合金、超硬材料和特殊材料；（2）改變了零件的典型工藝路線除磨削外，其它切削加工、成形加工等都應(yīng)在淬火熱處理之前加工完畢。但特種加工的出現(xiàn)，改變了這種典型的工藝模式。因?yàn)樘胤N加工基本不受工件硬度的影響，而且為免除加工后淬火熱處理的變形，一般都先淬火后加工；liuzhidong15

（3）縮短了新產(chǎn)品的試制周期在新產(chǎn)品試制時(shí)，如采用電火花線切割，便可直接加工出各種標(biāo)準(zhǔn)和非標(biāo)準(zhǔn)零件，從而省去設(shè)計(jì)和制造相應(yīng)的刀、夾、量具、模具及二次工具，大大地縮短了試制周期；（4）影響產(chǎn)品零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；（5）重新衡量傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)工藝性的好壞由于特種加工的應(yīng)用而需要重新衡量過去對(duì)方孔、小孔、彎孔和窄縫等被認(rèn)為是工藝性很差，在結(jié)構(gòu)上盡量避免的設(shè)計(jì)；（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liuzhidong16特種加工技術(shù)也存在著一些不足之處：(1)一些特種加工技術(shù)的加工機(jī)理尚需進(jìn)一步研究，如電熔爆技術(shù)，加工過程比較復(fù)雜，不容易控制；(2)加工過程會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生污染。如電化學(xué)加工，在加工過程產(chǎn)生的廢渣和有害氣體會(huì)對(duì)環(huán)境和人體健康產(chǎn)生影響；(3)加工精度和生產(chǎn)率還有待提高。特種加工技術(shù)普遍存在加工效率較傳統(tǒng)機(jī)械加工偏低的問題；(4)一些特種加工設(shè)備復(fù)雜，設(shè)備成本高，使用維修費(fèi)用高。liuzhidong17

(1)向多功能、精密化、智能化方向發(fā)展，力求達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、模塊化目的；(2)擴(kuò)大應(yīng)用范圍，向復(fù)合加工方向發(fā)展，開發(fā)由不同特種加工技術(shù)復(fù)合而成的加工方法，如電解電火花加工、電解電弧加工、放電誘導(dǎo)燒蝕加工等復(fù)合加工，以揚(yáng)長(zhǎng)避短；