特种加工技术 第1章 概论 机械制造化专业教学课件

特种加工技术—

第1章概论2023/12/212第1章概论1.1特种加工的产生及发展1.2特种加工的分类1.3特种加工对材料的可加工性和结构工艺性的影响2023/12/2131.1特种加工的产生及发展传统机械加工：

18时世纪70年代—蒸汽机的发明，

但是直到汽缸镗床的创造与改进引起了第一次产业革命。

在二战前的150年里一直是机械切削加工。特种加工：

二战后，尤其20世纪50年代，

随着生产的发展和科学实验的需要

对机械制造提出了新的要求，

尤其是国防工业部门。第1章概论武器、机床……战争、经济发展……2023/12/214对机械制造提出的新的要求1.解决各种难加工材料的加工问题

如硬质合金、钛合金、耐热钢、不锈钢、淬火钢、金刚石、宝石、石英以及锗、硅等各种高硬度、高强度、高韧性、高脆性的金属与非金属材料的加工。2.解决各种特殊复杂表面的加工问题

喷气涡轮机叶片、整体涡轮、发动机机匣、锻压模、注射模的立体成型表面

各种冲模、冷拔模上的特殊截面的型孔

炮管内膛线、喷油嘴、栅网、喷丝头上的小孔、窄缝等特殊零件3.解决各种超精、光整或具有特殊要求的零件的加工问题

航天、航空陀螺仪、伺服阀等表面质量和精度要求较高的零件

细长轴、薄壁零件、弹性零件等低刚度零件第1章概论1.1特种加工的产生及发展2023/12/215传统加工的本质和特点1、依靠刀具材料比工件材料硬；2、靠机械能把工件上多余的金属材料切除。当工件材料愈来愈硬，加工表面愈来愈复杂的情况下，

传统加工就显得的无能为力了。

这是特种加工产生与发展的外因。第1章概论1.1特种加工的产生及发展2023/12/216特种加工的产生时间： 20世纪40年代，人物： 前苏联拉扎林科夫妇前因事件： 研究开关触点腐蚀的原因时发现现象： 利用工具和工件之间不断的脉冲性火花放电产生的局部、瞬时的高温把金属蚀除下来。命名： 加工过程中可看到火花

电火花加工电火花加工—ElectricalDischargeMachining(EDM)放电加工（日本/英国/美国等）电蚀加工（前苏联及俄罗斯）第1章概论1.1特种加工的产生及发展2023/12/217电火花加工产生的意义拉扎林科夫妇用铜丝在淬火钢上加工出小孔。

（软）

（硬）意义：

摆脱了传统加工方法的束缚

用软的工具加工任何硬度的金属材料

利用电能热能来去除金属

为其他加工方法提供了新的思路第1章概论1.1特种加工的产生及发展2023/12/218特种加工概念到目前特种加工的方法很多，采用的能量有：

热能、化学能、电化学、光能、声能等。为了区别于原有的金属切削加工，

这些新的加工方法统称为特种加工，国外称作：

Non-TraditionalMachining(NTM，非传统加工)

Non-ConventionalMachining(NCM，非常规加工)第1章概论1.1特种加工的产生及发展2023/12/219特种加工的本质、特点本质：

1、不是主要依靠机械能，而是用其他能量来去除金属材料；

2、工具硬度可以低于被加工材料的硬度；

3、加工过程中工具和工件之间不存在显著的机械切削力。特点：

1、可加工任何硬度、强度、韧性、脆性的金属和非金属材料；

2、专长于加工复杂零件、微细表面零件和低刚度零件；

3、可以用于超精加工、光整加工和纳米加工。第1章概论1.1特种加工的产生及发展2023/12/2110我国特种加工的发展20世纪50年代中期，研制出电火花穿孔机床、表面强化机。建立电加工研究室20世纪50年代末期，开始批量生产电火花成型机和表面强化机20世纪60年代初，仿形电火花线切割机20世纪60年代末，高速走丝电火花线切割机及其数控系统20世纪50年代末，电解加工和超声加工。

原兵器工业部，用电解方法加工炮管膛线、喷气发动机叶片等。20世纪60年代末到90年代，特种加工技术快速发展时期，主要体现在如下几个方面：

特种加工方法和机理；

特种加工工艺；

特种加工设备；

特种加工智能化、自动化；

实际应用。第1章概论1.1特种加工的产生及发展2023/12/2111最近特种加工的发展第1章概论1.1特种加工的产生及发展自动化、柔性化高效率精密化新工艺方法及复合工艺进一步开拓特种加工技术充分利用计算机技术对特种加工设备的控制系统、电源系统进行优化,加大对特种加工的基本原理、加工机理、工艺规律、加工稳定性等深入研究的力度,建立综合工艺参数自适应控制装置、数据库等(如超声、激光等加工),进而建立特种加工的CAD/CAM与FMS系统,使加工设备向自动化、柔性化方向发展，这是当前特种加工技术的主要发展方向。30加大对特种加工的基本原理、加工机理、工艺规律、加工稳定性等进行深入研究的力度，力求高效率、低损耗。高新技术的发展

促使高新技术产品向超精密化与小型化方向发展,

对产品零件的精度与表面粗糙度提出更严格的要求。为适应这一发展趋势,特种加工的精密化研究已引起人们的高度重视,

大力开发用于超精加工的特种加工技术已成为重要的发展方向。为适应产品的高技术性能要求与新型材料的加工要求,

需要不断开发新工艺方法,包括微细加工和复合加工,

尤其是质量高、效率高、经济型的复合加工,

如工程陶瓷、复合材料以及聚晶金钢石等。以多种能量同时作用,相互取长补短的复合加工技术,如电解磨削、电火花磨削、电解放电加工、超声电火花加工等。需要不断发展。2023/12/21121.2特种加工的分类目前特种加工分类还没用明确，一般按能量来源和作用形式及加工原理来分：

电火花加工（EDM）电火花线切割加工（WEDM）激光加工(LBM)电子束加工(EBM)离子束加工(IBM)等离子弧加工(PAM)超声加工(USM)化学加工(CHM)快速成型(RP)电化学加工(ECM)第1章概论2023/12/2113电火花加工的零件第1章概论1.2特种加工的分类电火花加工叶片侧面冷却窄缝电火花混粉加工的镜面电火花成型加工2023/12/2114电火花线切割加工的零件第1章概论1.2特种加工的分类2023/12/2115电火花线切割加工的零件第1章概论1.2特种加工的分类电机凹凸冲模上下异形面凸凹样件2023/12/2116电解加工的零件第1章概论1.2特种加工的分类电解刻蚀电解刻字电解套料加工电解加工炮管膛线2023/12/2117电解加工的零件第1章概论1.2特种加工的分类2023/12/2118快速成形加工的零件第1章概论1.2特种加工的分类纸张分层叠加快速成形小连杆2023/12/2119水射流加工的零件第1章概论1.2特种加工的分类水射流加工石材水射流加工不锈钢零件2023/12/2120第1章概论1.2特种加工的分类超声波加工电子束刻蚀挤压珩磨2023/12/21211.3特种加工对材料的可加工性

和结构工艺性的影响提高了材料的可加工性改变了零件的典型工艺路线改变了试制新产品的模式对零件的结构设计带来了很大影响对传统的结构工艺性得好于坏，需要重新衡量已经成为微细加工和纳米加工的主要手段第1章概论2023/12/2122提高了材料的可加工性特种加工可以用软的工具加工硬的材料，

因此如：

硬质合金、钛合金、耐热钢、不锈钢、淬火钢、金刚石、宝石、石英以及锗、硅等

各种高硬度、高强度、高韧性、高脆性的

金属与非金属材料

都可以加工特殊材料都可以找到特殊的加工方法第1章概论1.3特种加工对材料的可加工性和结构工艺性的影响2023/12/2123改变了零件的典型工艺路线常规加工中，除了磨削外，所有的加工都必须放在热处理之前进行。特种加工则是在热处理之后进行，

原因是可以避免热处理变形。如线切割加工必须先淬火后加工。第1章概论1.3特种加工对材料的可加工性和结构工艺性的影响2023/12/2124改变了试制新产品的模式原来在试制新产品时，必须先设计、制造相应的刀、夹、量具和模具。采用数控线切割可以直接加工出各种标准和非标准的直齿轮，微型电动定子、转子硅钢片，各种变压器铁心，各种特殊、复杂的二次曲面零件。快速成型也是试制新产品的主要手段。可以用其他的特种加工方法加工零件。第1章概论1.3特种加工对材料的可加工性和结构工艺性的影响2023/12/2125对零件的结构设计带来了很大影响如花键孔、轴、枪炮膛线的齿根部分，在设计时希望有一定的圆角，

但加工用的拉刀却不能做成圆角（拉削时排削不利，易磨损），

而电解加工时存在尖角变圆现象，只能加工出有圆角的结构。以前，许多结构都采用镶拼结构（难加工），

电火花、线切割的出现则很容易加工出整体结构。

（如山形硅钢片冲模、喷气发动机涡轮）第1章概论1.3特种加工对材料的可加工性和结构工艺性的影响2023/12/2126对传统的结构工艺性的好与坏，需要重新衡量以往对方孔、小孔、深孔、弯孔、窄缝都认为是很坏的工艺。在淬火后发现有些孔、槽等忘了加工，则零件只能作废，

现在可以用特种加工方法补救。如果因零件结构原淬火后产生变形或开裂这只能修改零件结构。

现在可以调整零件的加工工序实现。现在是以零件为中心的制造。第