1、概论特种加工和切削加工的不同本质和特电是：不是主要依靠机械能，而是主要用其他能量（如 电，化学，光，声，热等）去除金属材料。工具硬度可以低于被加工材料的硬度，如激光，电子束等加工时甚至没有成形的工具。加工过程中工具和工件之间不存在显著的机械切削力，如电火花，线切割，电解加工时工具与工件不接触。第二章电火花加工电火花加工的原理是基于工具和工件（正负电极）之间脉冲性火花放电时的电腐蚀现象来蚀除多余的金属，以达到对零件的尺寸，形状及表面质量预定的加工要求。电火花加工条件：必须使工具 电极和工件被加工表面之 间经常保持一定的放 电间隙， 这一间隙随加工条件而定，通常约为 0.02-0.1mm。如果 过
2、大不能击穿工作介质不会产生火花放电，太小形成短路也不能放电火花放电必 须是瞬时的脉冲放 电火花放电必 须在有一定 绝缘性能的液体介质中进 行，例如煤油皂化液或去离子水。极性效应(为什么用单向脉冲直流电源）在电火花加工过程中，无论是正极还是负极，都会受到不同程度的电蚀。 即使是相同材料，例如钢加工钢，正负电极的电蚀量也是不停的。这种单纯由于正负极性不同而彼此电蚀量不一样的现象叫做极性效应。如果两电极材料不同，则极性效应更加复杂。在生产中，我国通常把工件接脉冲 电源的正极（工具电极接负极）时，称“正极性加工，反之工件接脉冲 电源的负极（工具电极接正极）时，称“负极性加工，又称“反极性”加工。工具相
3、对损 耗 原理正确选择极性和脉宽 利用吸附效应利用传热效应 减少工具电极损耗 RC 线路脉冲电源：工作原理是利用电容充电储存电能，而后瞬时放出，形成火花放电来蚀除金属。因为电容时而充电，时而放电，一弛一 张；故又称“弛张式”脉冲电源。电火花穿孔成形加工：电火花穿孔加工是利用火花放电腐蚀金属的原理，用工具电极对工件进行复制加工的工艺方法。电火花穿孔成形加工：穿孔加工-冲模， 粉末冶金模， 挤压模，型孔零件，小孔，小异形孔，深孔型腔加工-型腔模（锻模，压铸模，塑料模，胶木模等），型腔零件。型腔模的电火花加工：型腔模电火花加工主要有单电极平动法，多电极更换法和电解电极加工法等。第三章电火花线切割加工
4、电火花线切割机床通常分为两大类：一类：是往复高速走丝（或称快走丝）电火花线切割机床（WEDM-HS），一般走丝速度为 8-10M/S另一类：是单向低速走丝（或称慢走丝）电火花线切割机床（WEDM-LS）,一般走丝速度低于 0.2M/S 线切割加工的特电：共性表现：线切割加工的 电压，电流波形与电火花加工的基本相似线切割加工的 加工机理、生产率、表面粗糙度 等工艺规律，材料的可加工性等也都与电火花加工基本相似，可以加工硬质合金等一切导电材料。不同特电：由于电极工具是直径 较 小的细丝，故脉冲宽度、平均电流等不能太大，加工工艺参数的范围较小采用水或水基工作液，有明显的电解电流，一般没有稳 定电弧放
5、电 状态电极与工件之 间存在着 “疏松接触”式轻压放电现象省掉了成形的工具电极可以加工微细异形孔、窄缝和复杂形状的工件。使单位长度 电极丝的损 耗较少，从而 对加工精度的影响比较小电火花线切割机床控制系统的具体功能包括：轨迹控制加工控制线切割数控编程要电：高速走丝线切割机床一般采用 3B 格式，低速走 丝线 切割机床通常采用国际上通用的 ISO 格式3B 格式：B：分隔符 x,y：直线的终电或圆弧起电的坐标值，编程时取绝对值，以 m为单位J：计数长度，以 m为单位。G：计数方向Z：加工指令 分为直线 L 和圆弧 R 两大类。不同进给速度时线切割的影响如下：进给速度过 高（过跟踪 ）进给速度过
6、低（欠跟踪 ）进给速度稍低（ 欠佳跟踪 ）进给速度适宜（ 正常跟踪 ）第四章电化学加工电化学加工的分类：利用化学阳极溶解进行加工，主要有电解加工、 电解抛光；利用化学阴极沉积、涂覆进行加工，主要有 电镀、涂镀、电铸；利用电化学加工与其他加工方法相结合的电化学复合加工工艺电解磨削、电化学阳极机械加工（包括电火花放电作用）电解加工：电解加工是利用金属在电解液中的电化学阳极溶解，将工件加工成形的。（最早应用这一化学腐蚀作用用来电解抛光工件表面）电解加工成形原理：通过阴极（工具）与阳极（工件）间的电流，在加工刚开始时，阴极与阳极距离较近的地方通过的电流密度较大，电解液的流速也较高，阳极溶解速度也就较快
7、，由于工具相对工件不断进给，工件表面就不断被电解，电解产物不断被电解溶液冲走，直至工件表面形成与阴极工作面基本相似的形状为止。电解加工的特电：加工范围广电解加工的生 产率较高可以达到较 好的表面粗糙度（ R1.25-0.2m）和+ -0.1mm 左右的平均加工精度。不会产生由切削力所引起的残余应力和变形，没有飞边毛刺。加工过程中阴极工具在理论上不会损耗，可以 长期使用电解加工的缺电：不易达到较 高的加工精度和加工 稳定性电极工具的 设计和修正比 较麻烦因而很难使用与 单间生产电解加工的附属 设备较 多，占地面 积较大，机床要有足够的刚性和防腐性能造价高。电解产物需 进行妥善处 理，否则将污染环
8、境三种常用的电解液：中性盐溶液，酸性溶液，碱性溶液三大类NaCl NaNo3 NaClo3电解加工工艺及其应用：深孔扩孔加工型孔加工型腔加工套料加工叶片加工电解倒棱去毛刺电解刻字电解抛光数控展成电 解加工电解磨削：电解磨削原理：直流电源的负极相连，被加工工件（硬质合金车刀）接正极，它在一定压力下与导电砂轮相接触，加工区域中送入电解液，在 电解和机械磨削的双重作用下， （车刀的后刀面）很快就被磨光激光加工：激光加工是利用光的能量，经过透镜聚焦，在焦 电上达到很高的能量密度， 靠光热效应来加工各种材料的激光加工常用激光器：按激活介质的种类：固体激光器 气体激光器按工作方式：连续激光器 脉冲激光器激
9、光打孔：利用激光几乎可以在任何材料上打微型小孔焦电位置：一般激光的实际焦电在工件的表面或略低于工件表面为宜激光的多次照射：如果用激光多次照射，其深度可以大大增加， 锥度可以减小，而 孔径几乎不变。多次照射能在不扩大孔径的情况下将孔打深是由于光管效应结果。激光切割：工件与激光束要相对移动，在生产实践中，一般都是移动工件。第六章电子束和离子束加工：电子束加工原理：在真空条件下，利用聚焦后能量密度极高（10 六次放-10 九次方 W/cm2）的电子束，以极高的速度冲击到工件表面极小面积上，在极短的时间（几分之一微秒）内，其能量的大部分转变为热能，使被冲击部分的工件材料达到几千摄氏度以上的高温，从而引
10、起材料的局部熔化和气化，被真空系统抽走。电子束加工的应用：高速打孔加工型孔及特殊表面刻蚀焊接热处理电子束光刻离子束加工：原理（与电子束加工的相似）：在真空条件下，将离子源产生的离子束经过加速聚焦，使之撞击到工件表面不同的是：离子带正电 荷，其质量比电子大数千、数万倍它是靠微观 的机械撞击 能量，而不是靠 动能转化为热能来加工的离子束加工分类：按物理效应和达到的目的不同分类：离子撞击和 溅射效应的离子刻 蚀离子溅射沉 积离子镀利用注入效应的离子注入第七章超声加工超声加工的基本原理：超声加工是利用工具端面作超声频振动，通过磨料悬浮液加工脆硬材料的一种成形方法。超声加工的特电：适合于加工各种脆硬材料
11、，特别是不导电的非金属材料例如玻璃 陶瓷（氧化铝，氮化硅等）石英 锗 硅 玛瑙 宝石 金刚石 对于导电的硬质金属材料如 淬火钢 硬质合金等 也能进行加工 但加工生产率较低机床的结构比 较简单 只需要一个方向轻压进给 操作 维修方便由于去除加工材料是靠极小磨料瞬时局部的撞击 作用，故工件表面的宏 观切削力很小 切削应力 切削热很小 不会引起 变形及烧伤 表面粗糙度也较好 可达 Ra1-0.1m加工精度可达到 0.01-0.02mm 而且可以加工薄壁窄缝低刚度零件。声学部件：换能器的作用是将高频电振荡转换成机械振动，目前实现这一目的的可利用压电效应和磁致伸缩效应两种方法。超声加工的应用：型孔 型腔
12、加工切割加工复合加工超声清洗第八章快速成形技术：光敏树脂液相固化成形选择性激光粉末 烧结成形薄片分层叠加成形熔丝堆积成形快速成形技术最早产生于二十世纪 70 年代末到 80 年代初，目前 RP 技术的主流是：1、SLA 立体光造型；2、LOM 薄材叠层制造； 3、SLS 激光烧结；4、FDM 熔融成型四种技术。快速成形技术的原理RP 是用离散/堆积即分层加工、迭加成形原理来制造产品原型，其原理 为：产品三维 CAD 模型分层离散按离散后的平面几何信息逐层加工堆积原材料生成实体模型。 该技术集计算机技术、激光加工技术、新型材料技 术于一体，依靠 CAD 软件，在计算机中建立三维实体模型，并将其切
13、分成一系列平面几何信息，以此控制激光束的扫描方向和速度，采用粘结、熔 结、聚合或化学反应等手段逐层有选择地加工原材料，从而快速堆积制作出产品实体模型。快速成形技术的特点快速原型技术突破了“毛坯切削加工成品”的传统的零件加工模式，开创了不用刀具制作零件的先河，是一种前所未有的薄层迭加的加工方法。与传统的切削加工方法相比，快速原型加工具有以下优点：1、可以制造任意复杂的三维几何实体。2、快速性。3、高度柔性。4、是实现快速制造的核心。快速成形技术按成型方法可分为两类：1、基于激光或其它光源的成形技术，如：立体光造型（SLA）、 迭层实体制造（LOM）、选择 性激光烧结 （SLS）等 。2、基于喷射
14、的成形技术，如：熔融沉积制造（FDM）、三维打印制造（3DP）等。 立体光造型（SLA）工作原理：由激光器发出的紫外光，经光学系统汇集成一支细光束，该光束在计算机控制下，有选择的扫描在光敏树脂体光敏树脂表面，利用光敏树脂遇紫外光凝固的机理，一层一层固化光敏树脂，每固化一层后，工作台下降一精确距离，并按新一层表面几何信息，使激光扫描器对液面进行扫描，使新一层树脂固化并紧紧粘在前一层已固化的树脂上，如此反复，直至制作生成一零件实体模型。快速成型的数据接口：1、STL（Stereolithography） ：快速成型领域的标准数据格式，通过对三维模型表面三角网格化获得，即用小三角面片去逼近自由曲面，
15、逼近精度由曲面到三角形面的距离误差或曲面到三角形边的弦高差控制。2、CLI （Common Layer Interface）：作为 STL 文件切片之后的加工路径的数据存储格式，是快速成型设备的通用数据接口。同 样有文本和二进制两种格式，每层用层厚和轮廓线描述。一、填空题1、特种加工主要采用 机械能 以外的其他能量去除工件上多余的材料，以达到图样上全部技术要求。 （1 分）2、电火花加工原理是基于 工具和工件（正、 负电极）之间脉冲性火花放电时的电腐蚀现象，来蚀除多余的金属，以达到对零件的尺寸、形状和表面质量等预定的加工要求。 （2 分）3、电火花加工系统主要由 工件和工具、 脉冲电源 、自动进给和调节装置几部分组成。 （3 分）4、在电火花加工中，提高电蚀量和加工效率的电参数途径有：提高脉冲频率、 增
