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1、特 种 加 工,主要解决三个问题1、特种加工是怎样产生的,究竟“特”在哪？主要特点。2、理解一般特种加工原理、主要分类和应用范围。3、特种加工的应用，对现代机械制造技术带来的影响和变化。,1,第一章: 绪 论 1-1:特种加工的产生及发展,特种加工技术是直接利用电能、光能、声能、光能、化学能、电化学能以及特殊机械能等多种能量或其复合应用以实现材料切除的加工方法。可以加工高强度、高硬度、高韧性、高脆性、耐高温等材料。解决难加工材料加工问题；各种复杂表面的加工问题；各种超精、光整及特殊要求的零件的加工问题。应用：电火花成型加工、线切割加工、电解加工、超声加工、电铸加工和化学加工等。,2,特种加工的
2、主要特点,特种加工的独特之处：非机械接触加工，作用时间短，热影响小，工件不易变形加工的刀具硬度可以低于被加工材料的硬度加工质量易控制、可进行细小精密零件加工；无切屑或者粉末状切屑、易于自动化处理；加工过程易于实现自动化。能量密度高，能加工常规切削方法难以加工的材料；简单进给运动,可以加工复杂型面,3,适用范围：.某些产品，如：阀门、航空陀螺、光学透镜，其尺寸精度0.1m，粗糙度Ra0.01m。.某些材料具有高硬度、高强度、高脆性、高韧性、高熔点，如：钛合金、高温合金、硬质合金、陶瓷、金刚石和玻璃等。.某些结构特殊、形状复杂、尺寸微小的零件加工，如：模具形腔、发动机叶片、花键喷管等。.细长轴和薄
3、壁工件。上述四种情况的加工，通常采用特种加工方法,特种加工分类按用途分：尺寸加工、表面加工*每类又可按照能量形式和工作原理分为多种不同的工艺方法。新的特种加工方法：.复合特种加工：超声电火花、电解磨削.改变工件表面粗糙度或表面性能的加工：离子束抛光、电子束表面强化.微纳米加工：分子、原子单位的加工.不属于尺寸加工的成形加工方式：电磁成形、放电烧结,1-2.特种加工对机械制造业的影响,特种加工的广泛应用，引起机械制造领域的许多变革。1.材料的可加工性 工件材料的可加工性不在与其硬度、强度韧性、脆性等直接有关。2.改变零件加工的典型工艺路线 为免除加工后在淬火引起的变形，通常先淬火、后加工。3.缩
4、短新产品试制周期。4.对零件的结构设计产生影响。5.对传统的结构工艺性好与坏的衡量标准产生影响。,1-3.特种加工待解决的主要问题,特种加工技术是一个国家制造业水平发展的重要标志，但也存在有待解决的一些问题。 1. 加工机理、参数选择和加工稳定性。 2. 加工产生的废液、废气的无害化处理。 3. 加工精度及生产率（快速成形、等离子弧加工等）有待提高。 4. 经济性,第二章：电火花加工 2-1.电火花加工原理和设备,原理：在一定的介质中，利用两个电极之间产生火花放电时的电蚀效应来蚀除部分金属材料的加工方法。电火花加工的基本原理如图：,8,电极：铜 、钢、石墨加工介质：煤油、煤油和机油、水基工作液
5、脉冲电源,电火花加工应具备的条件,1）必须使接在不同极性上的工具和工件之间保持一定的距离以形成放电间隙；2）脉冲波形基本是单向的；具有合适的脉间和脉宽；3）放电必须在具有一定绝缘性的液体介质中进行；4）有足够的脉冲放电能量，以保证放电部位的金属溶化或气化 。,9,加工条件：,脉冲电流波形,电火花加工,电火花加工的特点1）便于加工用机械加工难以加工或无法加工的材料；2）电极和工件在加工过程中不接触，便于加工小孔、深孔、窄缝零件；3）电极材料不必比工件材料硬；4）直接利用电能、热能进行加工，便于实现加工过程的自动控制； 5) 广泛应用于凹模型孔、型腔加工。,10,电火花加工方法的分类,电火花加工,
6、普通电火花加工,电火花磨削,线电极电火花加工,电火花展成加工,电火花平面磨,电火花成形磨,电火花线切割,电火花小孔加工,电火花内外圆磨,电火花成形,电极电火花加工,电火花共扼展成,其他展成加工,电火花表面强化,电火花,电 火 花 穿 孔,2-2.电火花加工的机理,1）电离:电场强度大,液体介质电子、离子2）放电： 电子阴离子 阳介质绝缘形成电通道3）热膨胀：电子、离子碰撞， 阴、阳极碰撞1000012000 工件表面熔化、汽化介质汽化、分离碳黑4）抛处金属：爆炸力使工件表面抛出金属，形成凹坑。5）消电离： 带电粒子转变成中性粒子，介质恢复成绝缘状态，为下一次准备。,12,加工过程,影响电火花加
7、工工艺规律因素： 材料的电蚀量 加工速度 电极损耗 加工精度 表面质量,电极损耗放电间隙加工斜度,14,影响电火花加工精度的主要因素,电火花加工时的加工斜度1电极无损耗时工具轮廓线2电极有损耗时而不考虑二次放电时工件轮廓线,放电间隙大小及一致性；工具电极损耗及稳定性。放电间隙大小实际是变化的，影响着加工精度；工具电极损耗对尺寸和形状精度都有影响。,二次放电：已加工表面上，由于电蚀产物等的介入，而再次进行的不必要的放电，使得加工深度方向产生斜度和加工棱角，棱边变钝。,电火花加工的表面质量,表面粗糙度表面变化层表面机械性能,15,影响表面质量主要因素,电火花加工表面质量,表面粗糙度、表面变质层、表
8、面机械性能,单个脉冲能量加工速度,熔化凝固层热影响层显微裂纹,显微硬度及耐磨性残余应力耐疲劳性能,特种加工,思考与练习1、简述电火花加工原理、特点和应用范围；2、影响电火花加工工艺规律的因素？,18,第三章.电火花线切割加工 3-1.电火花线切割加工原理、特点及应用范围,19,基本原理：是用连续移动的细金属导线（称作电极丝）作为工具电极对工件进行脉冲火花放电，切割成形的。,a)工件及其运动方向 b)电火花线切割加工原理图,电火花线切割加工分类,20,快走丝、慢走丝线切割机床快走丝：0.080.22mm的钼丝作电极，往复循环， 走丝速度为810m/s，加工精度为0.01mm，表面粗糙度Ra1.6
9、6.3m 。工作液为乳化液，如：DX-1、TM-1、502型 。慢走丝:走丝速度是312m/min，电极丝广泛使用铜丝，单向移动，可达到加工精度0.001mm，表面粗糙度为Ra1.66.3m 。价格比快走丝高。 工作液为去离子水 。,电火花线切割加工的主要特点,不需要像电火花成行加工一样的成形工具电极，减少了工具电极的设计与制造工作量，缩短了生产准备周期；由于电极丝很细，可以加工出微细异形孔、窄缝和形状复杂的工件；金属蚀除量少、材料利用率高，特别是贵重金属的加工；可以直接采用半精、精加工电规准一次成形，一般不需要中途转换电规准；电极丝是不断移动的，极间间隙认为正常放电、开路、短路组成，一般不会
10、出现持续电弧放电现象；采用线切割加工冲模时，可实现凸、凹模一次加工成形。不能加工盲孔类零件表面、阶梯成形表面；,21,主要应用范围 电火花线切割加工有许多突出的长处，因而发展很快。 广泛应用于加工各种模具，成型工具电极，以及各种形 孔、凸轮、样板等。 同时还可进行微细加工，异型槽的加工。 在线切割机上增加锥度切割功能，可使加工范围得到扩 大，甚至可进行复杂空间形状的加工。 在单向走丝电火花线切割加工中最大倾角可达5，极大的增强机床的功能.,3-2.电火花线切割加工设备,一.机床本体 床身 机床本体 坐标工作台 走丝机构二.脉冲电源 1.晶体管矩形波脉冲电源 2.高频分组脉冲电源 3.并联电容型
11、脉冲电源 4.低损耗电源三.工作液循环系统 常用去离子水、乳化液、煤油等,3-3.电火花线切割控制系统和编程技术,一.线切割控制系统作用：在切割加工过程中，自动控制电极丝相对工件的运动轨迹和进给速度，实现工件的设计形状和尺寸。系统功能：1.轨迹控制，准确控制走丝的运动精度获得所需要的零件精度。2.加工控制，主要对伺服进给速度、电源装置、走丝机构、工作液系统等的控制。大多数采用简单的开环控制；超精密线切割采用闭环控制 低速走丝线切割数控系统采用半闭环系统。,二.电火花线切割数控加工编程要点,编程技术,25,人工编程技术自动编程技术,脉冲当量：一个进给脉冲，工作台只进给一步距离，是机床精度的重要参
12、数。,程序的编制；国产线切割机多数采用3B程序，其格式如下,编制程序应考虑:工件几何形状尺寸、精度；确定工艺过程,然后根据工件图形、加工路线，计算出各加工线段的交点、电极丝偏置量，通常电极丝偏置量为：,3-4.影响电火花线切割加工工艺指标的因素,27,线切割加工工艺 ：坯料的准备下料锻造退火刨平面磨平面划线铣漏料孔孔加工淬火磨平面线切割（穿丝孔应在淬火前加工好） 工艺参数的指标：1.切割速度 2.工件表面粗糙度 3.电极丝损耗量 4.加工精度特殊指标：1.电极丝张力影响 2.走丝速度影响 3.工件厚度影响 4.进给速度影响工艺参数选择：1.脉冲参数选择:加工电流I选择、脉宽ti选择 、脉冲间隔
13、t0选择 。2.电极丝选择 3.工作液选择,3-5 线切割加工工艺及其应用,一、线切割加工中的主要工艺问题1.加工过程中，工件内部残余应力的影响。2.加工过程中，工件刚度变化的应响。3.对电规准的选择问题二、线切割加工的应用1.各种模具、固定板、卸料板。2.加工各种成型工具。3.微细孔、异型孔、射流元件及各种微细结构。4.难加工金属的切削加工。5.二维曲面的加工,工件装卡,29,线切割加工的实际工艺方法,电火花线切割加工,工件调整,30,百分表找正 划线找正,电火花线切割加工,电极丝位置的调整,31,目测法,火花法,自动找正中心,第四章.电化学加工,电化学加工是通过电化学反应去除工件材料或在其
14、上镀覆金属材料等的特种加工4-1.电化学加工原理及分类1.电化学加工过程：两片金属作电极侵入电解液并通电。导线和溶液中有电流通过。 靠“自由电子”在外电场作用下沿定向移动而导电是电子导体；靠溶液中正负离子移动而导电是离子导体。 溶液中正、负离子的定向移动称为电荷的迁移，这种反应称电化学反应，利用这一原理对金属进行加工称电化学加工。,2.电解质溶液凡溶于水后能导电的物质称电解质，形成的溶液为电解液。电解质的浓度是指电解质中所含电解质的多少，一般以重量百分比浓度%表示，也可用克分子浓度（M）表示。3.电极电位金属原子都是由金属阳离子和自由电子组成的金属晶体。金属和溶液接触时常会发生电子得失的反应过程。产生在金属和它盐溶液之间的电位差称为金属的电极电位。采用氢电极作为标准。离子浓度改变，电极电位随着变化。能斯特公式：,4.电极的极化有电流通过，电极的平衡状态遭到破坏，使阳极电位值增大，阴极电位值减少的现象程电极极化。根据极化产生的原因可将电极极化分为： .浓差极化 .电化学极化 .钝化极化 使金属钝化膜破坏的过程称为活化 。 5.电化学加工的分类：依据其作用原理可分为三大类： .利用电化学阳极溶解来进行加工。 .利用电化学阴极沉积、涂覆进行加工。 .利用电化学加工与其他加工方法相结合的复合加工。,
