特种加工复习资料

1、名师整理优秀资源特种加工期末总复习资料第一章概论1、特种加工的概念以及它的工艺特点。特种加工的定义：指以电、化学、电化学、光、声、热等能源为主，不用机械能或以机械能为辅来进行材料加工的方法。特种加工的特点：（1）不用机械能或以机械能加工为辅，主要采用电、化学、光、声、热等能量进行加工。（2 ）属于非接触加工，刀具的硬度可低于工件的硬度，加工过程中工具和工件之间不存在显著的机械切削力。（3 ）可进行微细加工，不仅可加工尺寸微小的孔或狭缝，还能获得高精度、极低粗糙度的加工表面。（4）各种加工方法可以任意复合、扬长避短，形成新的工艺方法。2、常规工艺和特种加工工艺之间的关系及实际生产中的正确处理。常

2、规工艺是指使用刀具、磨具等利用机械能切除多余材料的传统加工方法（车、铳、刨、磨、钳等），在实际应用中占有主导地位，而且今后也是主流工艺。特种加工工艺是随现代工业技术发展需要而发展起来的新工艺，它利用电、化学、声、光等能量对材料进行加工，是对常规加工工艺方法的重要补充与发展，在特定的条件下可以取代一部分常规加工工艺，但不可能取代和排斥主流的常规加工工艺。实际生产中的正确处理方法：在实际生产中，产品加工尽可能优先选用常规工艺；对于常规工艺无法加工的难加工新材料、复杂表面和有特殊要求的零件，则采用特种加工工艺进行加工。3、各种特种加工方式的能量形式及加工范围PIV第二章电火花加工1、电火花加工的基本

3、原理：电火花加工又称电蚀加工和放电加工，其原理是基于工具和工件（正、负电极）之间脉冲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。（电火花腐蚀的主要原因：点火花放电时，火花通道中产生瞬时高温，使金属局部熔化，甚至气化，从而将金属蚀除下来。）2、电火花加工的能量来源及形式 ：主要是电能，主要由电能在放电的时候产生高温的热能把金属烛除下来3、电火花加工的三个基本条件（1）、工具电极与工件被加工表面之间必须保持一定的放电间隙，通常约为0.020.1mm 。（伺服装置）（2）、火花放电必须是瞬时的脉冲性放电，并具有足够的脉冲放电强度。（脉冲电源）（3）、火花

4、放电必须在有一定绝缘性能的液体介质中进行。（工作介质）4、电火花加工中蚀除工件材料的微观物理过程每一个电火花蚀除的微观物理过程是电场力，磁力、热力、流体动力、电化学和胶体化学等综合作用的过程，这一过程大致分为以下四个连续的阶段：（1）极间介质的电离、击穿，形成放电通道（2）电极材料的熔化、气化热膨胀（3 ）电极材料的抛出（4）极间介质的消电离5、工具电极方面：电极损耗标准、损耗大小、常用电极材料。在生产中，衡量某种工具电极是否耐损耗，不只是看工具电极损耗速度vE的绝对值大小，还要看同时达到的加工速度 vw，即每蚀除单位重量金属工件时，工具相对损耗多少。因此，常用相对损耗或损耗比B作为衡量工具电

5、极耐损耗的指标，即式中的加工速度和损耗速度若以mm3/min为单位计算，则为体积相对损耗9;若以g/min为单位计算，则为质量相对损耗 9。若以工具电极损耗长度与工件加工深度之比来表示，则为长度相对损耗9_。在加工中采用长度相对损耗比较直观，测量较为方便，但由于电极部位不同，损耗不同，因此长度相对损耗还分为端面损耗、边损耗、角损耗。在加工中，同一电极的长度相对损耗大小顺序为：角损耗边损耗端面损耗。目前常用的电极材料有紫铜（纯铜）、黄铜、钢、石墨、铸铁、银钨合金、铜钨合金等。5、三种效应（1）极性效应及应用：在电火花加工时，单纯由于正负电极接法不同而蚀除量不同的现象叫做极性效应。在短脉宽的脉冲加

6、工时，电子轰击是主要的，正极蚀除量大于负极；在长脉宽的脉冲加工时离子轰击是主要的，负极蚀除量大。从提高生产率和减少工具损耗角度来看，极性效应愈显著愈好。一般在用短脉宽做精加工时，应将工件接正极，称正极性加工；在用长脉宽作粗加工时，应将工件接负极，称负极性加工。（2）覆盖效应：在材料放电腐蚀过程中，一个电极的电蚀产物转移到另一个电极表面上，形成一定厚度的覆盖层，这种现象叫做覆盖效应。（合理利用覆盖效应，有利于降低电极损耗。）（3）吸附效应：在煤油之类的碳氢化合物作工作液时，在放电过程中将发生热分解，产生大量的碳微粒，它能和金属结合形成金属碳化物的胶团。重型胶团。P196、电火花加工精度的影响因素

7、。影响精度的因素很多，主要有以下方面：1、机床本身的各种误差；2、工件和工具电极的定位、安装误差；3、工具电极的形状和尺寸误差;4、工具电极与工件之间放电间隙大小及其一致性;5、二次放电”现象；P206、工具电极的损耗及其稳定。第三章电火花线切割加工电火花加3B编程技术BxByBjGZ1、x、y直线的终点或圆弧起点的坐标值。2、j计数长度。3、 G计数方向。直线：终点坐标 X、Y中较大的绝对值作为计数长度 j,该值的轴向作为计数方向；圆弧：终点坐标中绝对值较小的轴向作为计数方向，计数长度j按计数方向取X或Y轴上的投影值。4、Z 加工指令。直线：按走向和终点所在象限而分为L1、L2、L3、L4四

8、种；圆弧：按第一步进入的象限及走向的顺、逆圆而分为SR1、SR2、SR3、S4、及NR1、NR2、NR3、NR4八种。第四章电化学加工1、电化学加工：定义：利用电化学反应原理 （P79）对金属进行加工的方法即电化学加工分类：电化学加工包括从工件上去除金属的电解加工和向工件上沉积金属的电镀、涂覆加工两大类。电极电位：金属与其盐溶液界面上的电位差称为金属的电极电位。（当把金属插入其盐溶液中时，金属表面的离子与溶液中极性水分子相互吸引而发生水化作用，即：一方面使金属表面上部分金属离子进入溶液而把电子留在金属表面上（金属溶解）；另一方面，溶液中的金属离子从金属表面上得到电子，还原 为金属原子沉积在金属

9、表面上（金属离子的沉积）。金属与溶液间电差的大小，取决于金属的性质，溶液中离子的浓度和温度。金属越活泼，电位越低；越不活泼，电位越高。在同一种金属电极中，金属离子浓度越大，电位越高，浓度越小，电位越低。温度越高，电位越高，温度越低，电位越低。）双电层:对化学性质比较活跃的金属，其表面带负电，溶液带正电，形成一层极薄的双电层P8081电层不仅在金属本身离子溶液中产生，当金属浸入其它任何电解液中也会产生双电层和电位差2、电解加工（1）基本原理：电解加工是利用金属在电解液中的电化学阳极溶解”来将工件成型的。（在工件 邙日极）与工具（阴极）之间接上直流电源，使工具与工件间保持较小的加工间隙，间隙中通过

10、高速流动的电解液。开始时，两极之间的间隙大小不等，间隙小处电流密度大，阳极金属去除速度快；而间隙大处电流密度小，去除速度慢。随着工件表面金属材料的不断溶解，工具阴极不断地向工件进给，溶解的电解产 物不断地被电解液冲走，工件表面逐渐被加工成接近于工具电极的形状，直至将工具的形状复制到工件上 。(2) 特点：电解加工与其他加工方法相比较，它具有下列特点：1) 加工范围广，能加工各种硬度和强度的材料。只要是金属，不管其硬度和强度多大，都可加工。2) 生产率高，约为电火花加工的510倍，在某些情况下，比切削加工的生产率还高，且加工生产率不直接受加工精度和表面粗糙度的限制。3) 表面质量好，电解加工不产

11、生残余应力和变质层，又没有飞边、刀痕和毛刺。在正常情况下，表面粗糙度 Ra可达0.21.25 gmo4) 阴极工具在理论上不损耗，基本上可长期使用。(3) 电解液的种类及主要作用：电解液的种类：分为中性、酸性和碱性三种盐溶液。其中中性的腐蚀性较小，使用安全，应用最广。常用的电解液有NaCI、NaNO3、NaCIO3三种。电解液的主要作用:A、作为导电介质传递电流；B、在电场的作用下进行化学反应，使阳极溶解能顺 利而有效地进行；C、及时把加工间隙内产生的电解产物和热量带走的任务，起到更新和冷却的作用。对电解液的要求 A 具有很高的导电率和足够的蚀除速度 ；B、具有较高的加工精度和表面质量 ；C、

12、 阳极反应的最终产物应是不溶性的化合物。(4) 与电解抛光区别 P109:工件和工具之间的加工间隙大，这样有利于表面的均匀溶解；电流密度也标胶小；电解液一般不流动，必要时加以搅拌即可。(5) 电解加工的三个条件(1) 工具与工件之间接上直流电源；(2) 工具与工件之间保持较小的间隙；(3) 工具与工件之间注入高速流动的电解液。3、电解加工时的电极间隙与电火花加工时的电极间隙在特性上的区别。电解加工时，若电极间隙上有电压、间隙中有电解液，就会有电流通过，并使阳极金属产生溶解。阳极的溶解速度与间隙大小成反比，即间隙愈小，电流密度愈大，阳极溶解速度也愈大。只要阳极产物排 岀及时，理论上不会造成极间短

13、路。电火花加工时，必须使工具电极和工件之间经常保持一定的放电间隙，其大小随加工条件而定。间隙过大，电压不能击穿介质，不会产生火花放电。间隙过小，容易形成短路接触，同样不会产生火花放电。因此，电火花加工必须靠自动调节系统的伺服进给来维持稳定的电极间隙。第五章激光加工1、 激光的特性：(1)方向性好；(2)单色性好；(3)相干性好；(4)亮度高(强度高)；P1301312、激光加工的基本原理：通过光学系统将激光束聚焦成直径几十微米到几微米的极小光斑，达到极高的能量密度，温度达 10000 c上，将材料在瞬间熔化和蒸发。工件表面不断吸收激光能量，凹坑处的金 属蒸汽迅速膨胀，压力猛然增大，熔融物被产生

14、的强烈冲击波喷溅岀去。因此，激光加工是工件在光热效应下产生高温熔融和受冲击波抛岀的综合过程。特点：(1 )激光加工属非接触加工，无明显机械力，也无工具损耗，工件不变形，加工速度快，热影 响区小，可达高精度加工，易实现自动化。(2) 因功率密度是所有加工方法中最高的，所以不受材料限制，几乎可加工任何金属与非金属材料。(3) 激光可聚焦形成微米级光斑，输岀功率大小可调节，可进行微细和精密加工，如微细窄缝和微型孔的加工。最高加工精度可达 0.001mm，表面粗糙度Ra值可达0.40.1。(4 )可通过惰性气体、空气或透明介质对工件进行加工，如可通过玻璃对隔离室内的工件进行加工 或对真空管内的工件进行

15、焊接。(5)可用反射镜将激光束送往远离激光器的隔离室或其它地点进行加工。(6) 无需特殊环境，无加工污染，在节能、环保等方面有较大优势。主要应用P136: 1、激光打孔；2、激光切割；3、激光打标；4、激光焊接；5、激光表面处理;第六章 电子束和离子束加工1、电子束加工(1) 基本原理：在真空条件下，电子枪中产生的电子经加速、聚焦后，成为能量密度极高的电子束， 当它们高速冲击被加工材料表面极小面积时，电子的动能绝大部分转变为热能，使工件被冲击部位的温度达到几千摄氏度以上，弓I起材料局部瞬时熔融和气化，并被真空抽走，从而实现对工件材料的加工。(2) 应用P143 :控制电子束能量密度的大小和能量

16、注入时间，就可以达到不同的加工目的。(1)电子束打孔；(2)电子束切割；(3)电子束焊接；(4)电子束光刻；(5)电子束表面改性；2、离子束加工(1) 基本原理：在真空条件下，将离子源产生的离子束经过加速、聚焦后投射到工件表面的加工部位，靠微观机械撞击能量来实现加工的。(2) 应用：离子束加工的物理基础是离子束射到材料表面时所发生的撞击效应、溅射效应和注入效应。分离子刻蚀，离子溅射沉积，离子镀和离子注入四类。电子束加工、粒子束加工、激光束加工和水射流加工均属于高能束加工。离子束加工是目前特种加工中最精密、最微细的加工方法。3、电子束加工和离子束加工在原理和应用范围上的异同点二者在原理上的相同点

17、是均基于带电粒子于真空中在电磁场的加速、控制作用下，对工件进行撞击而进行加工。其不同之处在于：电子束加工是基于电能使电子加速转换成动能，在撞击工件时，动能转换成热 能使金属熔化、气化而被蚀除。而离子束加工是电能使之量较大的正离子加速后，打到工件表面，是靠机 械撞击能量使工件表面的原子层变形、破坏或切除分离，并不发热。在应用方面，离子束加工有离子刻蚀、溅射沉积、离子镀、离子注入(表面改性)等多种形式，电子束加工有打孔、切割、焊接、热处理等形式。第七章超声加工1、基本原理：工具作超声振动，振动的能量传递给磨料悬浮液，磨粒以极大的速度不断冲击被加工工件表面，使材料粉碎并去除。同时悬浮液受工具端面的超

18、声振动作用而产生空化作用，使被加工材料表面的微观裂纹加大，加强了机械破坏作用，并促使磨料悬浮液的循环流动，使磨料不断更新，蚀除物被带走。在外力F的作用下，工具逐渐深入工件材料中，工具形状便复制在工件上。2、主要特点：（1 ）适合加工各种硬脆材料，特别是不导电的非金属材料，例如玻璃、陶瓷、石英、宝石、金刚石等。（2）工具可用较软的材料做较复杂的形状。（3）工具与工件相对运动简单，使机床结构简单。（4 ）切削力小、切削热少，不会引起变形及烧伤，加工精度与表面质量也较好。（5）超声波加工的面积较小，工具头磨损较大，因此，生产率低。3、应用P163: 1、型（腔）孔加工；2、切割加工；3、超声波清洗；

19、4、超声波焊接；5、复合加工（1） 超声电解复合加工；（2）超声电火化复合加工；（3 ）超声抛光及电解超声复合加工 ;）6、无损检测；7、超声波在生活中的应用：超声波除尘、超声波促进植物生长、超声波侦察海底、超声波诊断疾病；第九章其他特种加工技术1、化学加工：定义：化学加工是利用酸、碱、盐等化学溶液对工件材料的腐蚀溶解作用，以获得所需形状、尺寸或表面状态的工件的加工方法（Chemical Machining,简称 CHM ）原理：（1）化学铣切原理：把工件表面不需要加工的部分用耐腐蚀涂层保护起来，然后将工件浸入 适当成分的化学溶液中，露岀的工件加工表面与化学溶液产生反应，材料不断地被溶解去除。工件材料溶 解的速度一般为0.020.03毫米/分，经一定时间达到预定的深度后，取出工件，便获得所需要的形状。（2）光化学腐蚀加工原理：光化学腐蚀加工是光学照相制版和光刻（化学腐蚀）相结合的技术，在工件表面加工岀精密复杂的凹凸图形，或形状复杂的薄片零件的化学加工法 。它包括光刻、照相制版、化学冲切（或 称化学落料）和化学雕刻等。加工原理：先在薄片形工件表面涂上一层感光胶；再将具有所需加工图形的照相底片对应地覆置