特种加工作业题

特种加工作业题（精选8篇）

1.特种加工作业题 篇一

特种加工技术的现代应用及其发展研究

摘要：特种加工技术是直接借助电能、热能、声能、光化学能或者复合能实现材料切削的加工方法，是难切削材料、复杂型面、低刚度零件及模具加工中的重要工艺方法。本文介绍了概念、特点、分类以及近些年应用于特种加工的一些新方法、新工艺。

关键词：特种加工 电火花加工 电化学加工 高能束流加工 超声波加工 复合加工

1、特种加工技术的特点

现代特种加工（SP，SpciaI Machining）技术是直接借助电能、热能、声能、光能、电化学能、化学能及特殊机械能等多种能量或其复合以实现材料切除的加工方法。与常规机械加工方法相比它具有许多独到之处。

1.1以柔克刚。因为工具与工件不直接接触，加工时无明显的强大机械作用力，故加工脆性材料和精密微细零件、薄壁零件、弹性元件时，工具硬度可低于被加工材料的硬度。

1.2用简单运动加工复杂型面。特种加工技术只需简单的进给运动即可加工出三维复杂型面。特种加工技术已成为复杂型面的主要加工手段。

1.3不受材料硬度限制。因为特种加工技术主要不依靠机械力和机械能切除材料，而是直接用电、热、声、光、化学和电化学能去除金属和非金属材料。它们瞬时能量密度高，可以直接有效地利用各种能量，造成瞬时或局部熔化，以强力、高速爆炸、冲击去除材料。其加工性能与工件材料的强度或硬度力学性能无关，故可以加工各种超硬超强材料、高脆性和热敏材料以及特殊的金属和非金属材料，因此，特别适用于航空产品结构材料的加工。

1.4可以获得优异的表面质量。由于在特种加工过程中，工件表面不产生强烈的弹、塑性变形，故有些特种加工方法可获得良好的表面粗糙度。热应力、残余应力、冷作硬化、热影响区及毛刺等表面缺陷均比机械切削表面小。各种加工方法可以任意复合，扬长避短，形成新的工艺方法，更突出其优越性，便于扩大应用范围。

由于特种加工技术具有其它常规加工技术无法比拟的优点，在现代加工技术中，占有越来越重要的地位。许多现代技术装备，特别是航空航天高技术产品的一些结构件，如工程陶瓷、涡轮叶片、燃烧室的三维型腔、型孔的加工和航空陀 螺、传感器等精细表面尺寸精度达0.001Pm 或纳米（nm）级精度，表面粗糙度#$ <0.01Pm 的超精密表面的加工，非采用特种加工技术不可。如今，特种加工技术的应用已遍及到各个加工领域。

2、特种加工的几种方法及分类

2.1电火花加工（也叫放电加工，EDM，ElectrosparkDischarge Machining）是一种电加热加工过程。它是将工具电极和工件置于绝缘的工作液中，工件和工具分别接直流脉冲电源正极和负极，加上电压，因电极之间的放电效应，产生火花放电对金属产生腐蚀来进行加工。由于电极之间工件材料的微小体积上可集中很高的能量（106 ~ 107W / mm2）足以使材料熔化和蒸发。总能量的一部分也释放到工具电极上造成工具磨损。因此，工具电极磨损和加工精度低是电火花加工的重要问题也是研究发展工作的主攻方向。

电火花加工方法，按其加工过程中工具与工件相对运动的方式和加工用途的不同，可分为电火花穿孔和成形加工、电火花线切割、电火花磨削、电火花同步回转加工及电火花强化与刻字等几大类。电火花加工这种工艺方法在航空工业中直接进入产品加工的比重是比较小，大多数用于工具和非标准设备制造。它已广泛用于加工各种模具、曲面零件、异形孔和盲孔，用电火花切割可切割冲模，二次曲面或空间曲面的零件，用电火花镗、磨可加工高精度的小孔、外圆、内外螺纹和齿轮等。如今，电火花加工和线切割电火花加工技术和设备都取得了长足的进步，无论从设备自动化完备程度、加工精度、效率和功能都有很大改观。

2.2电解加工（ECM，Electrochemical Machining）属于电化学加工范畴，它是利用金属在电解液中发生“阳极溶解”的原理，将零件加工成形的。加工时，工件接直流电源的正极（阳极），按要求形状制成的工具接负极（阴极），具有一定压力的电解液从两极间隙中迅速流过，于是工件表面的金属按工具阴极的形状迅速溶解，并随即被高速的电解液冲走，这种加工方法没有机械加工中切削力和切削热的作用，也没有电火花加工中的热影响，在航空工业中，发动机新结构、新材料构件广泛利用电解加工，如钛合金零件、高温涡轮深细冷却孔、整体涡轮和叶轮以及大型环形壳体件的内外旋转表面、中小型支承件、盘形件腹板、特形孔均可采用电解加工。如今，电解加工技术已成为研制先进的航空发动机的关键制造技术之一。

电解加工的发展趋势：进一步拓宽电解加工的应用范围，提高加工精度，降低加工成本，提高生产率，建立电解加工柔性制造系统（FMS），开展计算机数 2 控仿形电解加工技术研究，开展理论研究和建立过程模型。

2.3复合加工（CM，Combined Machinin）是指用多种能量组合进行材料去除的工艺方法，以便能提高加工效率或获得很高的尺寸精度、形状精度和表面完整性。对于陶瓷、玻璃和半导体等高脆性材料，复合加工是经济、可靠地实现高的成形精度和极低的表面粗糙度（可达10nm），并是使表面和亚表层的晶体结构组织的损伤减少至最低程度的有效方法。复合加工的方法大多是在机械加工的同时，应用流体力学、化学、光学、电力、磁力和声波等能量进行综合加工。也有不用常规的加工方法而仅仅依靠化学、光学或液动力等作用的复合加工。复合加工的技术发展趋势：复合加工是对传统中常用的单一的机械加工、电加工和激光加工等方法的重要发展和补充。随着精密机械大量使用脆性材料（如陶瓷、光学玻璃和宝石晶体等）以及电子工业要求超精密的晶体材料（如超大规模集成电路的半导体晶片、电子枪的单晶体LaB4 和蓝宝石等），将促使对其他能量形式的加工机理进行深入研究，并发展出多种多样的适用

于各类特殊需求的最佳复合加工方法。发展虚拟制造技术。在实验基础上，应用计算机仿真模拟有限元分析方法来精确优化加工参数。如对脆性材料的物理化学特性多样的研究，可以开发出对脆性材料进行无微细裂纹且经济性高的有效的工艺，并可预测出各种不同的复合加工工艺的物理参数和磨料特性下的表面精整质量、形状精度和材料去除率，以利于对加工过程进行优化控制。

2.4高能束流加工 高能束流加工也称为三束流加工，是利用能量密度很高的激光束 电子束或离子束等去除工件材料的特种加工方法的总称，其中电子束加工技术改变了原有的设计思想，可将原有的高精度复杂难加工型面或无法加工的大型整体零件分成若干个易加工的单元，精加工和热处理以后，用电子束将其焊接成整体零件。

2.5超声波加工 它是利用加工工具的超声频振动，通过磨料悬浮液加工硬脆材料的一种成形方法、超声波加工的尺寸精度可达0.05 0.01mm，表面粗糟度Ra值可达0.8 0.1 m，它适宜加工任何脆硬材料，可加工各种孔和型腔，也可进行套料切割、开槽和雕刻等，由于超声波加工的生产效率比电火花加工低，而加工精度和表面粗糟度相对较好，所以常用于对工件的抛磨和光整加工。

3、特种加工的发展趋势

为进一步提高特种加工技术水平及扩大其应用范围 , 当前特种加工技术的发展趋势主要包括以下几点: 3 3.1、采用自动化技术。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(Flexible ManufacturingSystem,柔性制造系统)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。

3.2、趋向精密化研究。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 , 因此 , 大力开发用于超精加工的特种加工技术(如等离子弧加工等)已成为重要的发展方向。

3.3、开发新工艺方法及复合工艺。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刚石等。

3.4、污染问题是影响和限制有些特种加工应用、发展的严重障碍。加工过程中产生的废渣、废气如果排放不当 , 会造成环境污染 , 影响工人健康。必须花大力气处理并利用废气、废液、废渣 , 向“ 绿色 ” 加工的方向发展。

3.5进一步开拓特种加工技术。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。

参考文献

[1] 百度学科关于特种加工的论文 [2] 百度文科

[3] 张纹，蒋维波.特种加工技术的应用与发展趋势 [J].农业装备技术，2006，32（3）：24-25 [4] 赵万生.特种加工技术 [M ].北京:高等教育出版社, 2001.[5] 苏士达,黄晨华,蔡小梦,等.超声波加工与放电加工的几种复合 [6 ] 黄春峰.钣金工艺中的激光加工技术[ J].模具技术，1999（6）：48 ~ 55 [7 ] 陈明君.脆性材料塑料域的超精密加工方法[ J].航空 精密制造技术，2001（2），10 ~ 12 4 5

2.特种加工作业题 篇二

洮南市长白山特种野猪养殖场经过多年实践认为, 特种野猪饲料配制的原则是:应在选料时既要考虑日粮的营养含量, 又要注意消化性和适口性及成本因素;还应就地取材, 充分利用当地现有的资源, 来配制适合野猪生活习性、生理需要、营养需求的饲料配方。

1 饲料的加工

野猪家养 (圈养) , 不能自由采食食物, 通过加工各种饲料来提高适口性、采食量和利用率。为了营养全面, 需进行加工调制, 提高饲料的营养价值。

1.1 粉碎

对于各种干饲料, 如玉米、豆粕、干青草等, 进行粉碎, 可有效的提高利用率, 消化吸收率和适口性。

1.2 青贮

在洮南地区青贮是解决青绿多汁饲料的好办法以减少冬季青绿多汁饲料营养物质的损失, 保存时间更长。

1.3 浸泡

如饼粕、豆类、粗玉米面等, 加水浸泡2～3 h, 让其吸水膨涨, 变软, 易吸收消化, 浸泡的水也可以拌料喂猪。

2 野猪自制饲料配方

营养需要是根据特种野猪不同生长阶段的生理特点, 采用不同的营养标准, 满足生长和生产需要, 使之充分发挥遗传潜力, 提高生产水平和经济效益。

2.1 特种野猪饲料配制的原则

2.1.1 满足营养需要, 保证营养平衡

野猪需要从日粮中得到热能、蛋白质、矿物质、维生素等养分。饲料中必须含有充足的这些营养成分。

2.1.2 安全性

一是指不能使用发霉、变质、受污染的原料。二是指不能使用易残留且对人身有危害的药物或添加剂。

2.1.3 经济性

营养最好的配方不一定就是最经济的配方, 在配制饲料过程中, 既考虑到营养需求, 也要考虑到成本核算。

2.2 特种野猪饲料配方

特种野猪在各个阶段所需的营养成份是不同的。特别是东北地区到了冬季, 饲料面很窄, 这就要求养殖者根据自身条件, 对特种野猪饲料进行合理配比, 使特种野猪能够在家养 (圈养) 环境下, 达到野猪饲养标准, 即无公害养殖。洮南市长白山特种野猪养殖场根据特种野猪的营养要求, 整理出特种野猪不同阶段日粮配比, 供特种野猪家养 (圈养) 业户参考。 (见表1～6)

3 结论

3.特种加工技市及应用 篇三

[关键词]特种加工工作原理优点应用

特种加工是指传统的切削加工以外的新的加工方法，也被称为非传统加工或非常规加工，它是将电、热、光、声、化学等能量或其组合，精确施加到工件被加工的部位上，从而实现材料去除的一种加工方法。特种加工主要不是依靠机械能、切削力进行加工，而是使用硬度较低的工具(甚至不使用工具)加工硬度较高的工件，因而在加工各种难加工材料、复杂表面和有某些特殊要求的零件场合得到了极大的应用。

1特种加工技术的产生

1.1特种加工技术产生的外因

第二次世界大战后，特别是进入20世纪50年代以来，随着生产发展和科学实验的急切需要，很多工业部门，尤其是国防工业部门，要求尖端科学技术产品向高精度、高速度、高温、高压、大功率、小型化等方向发展。它们所使用的材料越来越难加工，零件形状越来越复杂，对加工精度、表面粗糙度和某些特殊要求也越来越高，但传统的机械切削加工方法根本无法满足上述加工要求，特种加工就是在这种前提下产生和发展起来的。

1.2特种加工技术产生的内因

1943年，前苏联的拉扎林柯夫妇在研究开关触点的电火花腐蚀现象时，发现电火花的瞬时高温可以使局部的金属熔化、气化而被腐蚀掉，从而开创了最基本、最普遍的特种加工技术，即电火花加工方法。他们使用细的铜杆在淬火钢上加工出小孔，首次摆脱了传统的机械切削加工方法，直接利用电能和热能来去除金属，获得了“以柔克刚”的效果。后来，技术人员又陆续发明了激光加工、超声加工等不同类型的特种加工。这些特种加工都具有以下的本质特点：

(I)工具硬度可以低于被加工材料的硬度(甚至不用工具)；

(2)不依靠机械能，而是主要用其他能量(如电、化学、光、声、热等)去除材料；

(3)加工过程中工具和工件之间不存在显著的机械切削力。

这些特点是特种加工技术得以产生和广泛应用的根本内因。

2特种加工技术的发展及应用

特种加工技术发展迅速，目前已有多种加工方法。按照能量来源和作用形式，以及加工原理的不同，特种加工技术可分为电火花加工、电化学加工、激光加工、电子(离子)束加工、超声波加工和快速成型等几大类。

2.1电火花加工

电火花加工是最早得到应用的特种加工技术，它是利用工具和工件(正、负电极)之间脉冲性电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，如图1所示。

目前比较成熟的电火花加工技术主要是电火花穿孔成型加工和电火花线切割加工两大类，它们在各类高硬度刀具、量具和模具零件的加工上得到了极为广泛的应用。

2.2电化学加工

实验表明：当两铜片接上约10v的直流电流并插入CuCl2的水溶液时，即形成通路，在金属片和溶液的界面上，必定会产生电化学反应，溶液中的Cu⁺¹移向阴极，在阴极上析出为铜；同时阳极上的cu原子因失去电子而成为Cu⁺¹，进入溶液，这便是电解(电镀)液中的电化学反应；以这种电化学反应为基础，对金属进行加工的方法称为电化学加工，如图2所示。

根据利用电化学加工中阳极溶解或阴极沉积的不同，电化学加工可分为以下三种类型：

(1)利用电化学反应过程中的阳极溶解来进行加工，主要有电解和电化学抛光等；

(2)利用电化学反应过程中的阴极沉积来进行加工，主要有电镀和电铸等；

(3)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进行加工，主要有电解磨削和电化学阳极机械加工。

电化学加工的适用范围很广，其中电解加工可以加工复杂成型模具和零件，例如汽车、拖拉机连杆等各种型腔锻模，航空、航天发动机的扭曲叶片，汽轮机定子、转子的扭曲叶片，炮筒内管的螺旋“膛线”，齿轮和液压件内孔的电解去毛刺及扩孔、抛光等都能用电解加工；电镀、电铸则可以复制零件上复杂、精细的表面。

2.3激光加工

激光加工是利用光能经过透镜聚焦后达到很高的能量密度，依靠光热效应下产生高温熔融，来加工各种材料；激光加工时，把光束聚集在工件的表面上，由于区域小、亮度高。其焦点处的功率密度极高，温度可以达到一万多度；在此高温下，可以在瞬间熔化和蒸发任何坚硬的材料，并产生很强的冲击波，使熔化物质爆炸式地喷射去除，达到对零件加工的效果，如图3所示。

激光加工对几乎所有金属和非金属都可以进行；由于激光能聚集成极小的光斑，因此可以进行细微和精密加32；如果使用反射镜，则可以将激光输送到远离激光器的其它地点，进行远距离加工。

2.4电子(离子)束加工

电子柬加工是在真空条件下，利用电流加热阴极，发射电子束，再经过加速极加速，将具有很高速度和能量的电子束聚焦在被加工的工件材料上，高速电子撞击工件，其动能绝大部分转化为热能，使工件材料局部、瞬时熔融，汽化蒸发而去除，如图4所示。离子束加工原理与电子束加工相似，与电子束加工相比，离子束加工具有更大的能量。

2.5超声波加工

超声波加工是利用振动频率超过16000 Hz的工具的振动，通过悬浮液磨料的撞击和抛磨作用，对工件进行成型加工的一种方法，如图5所示。

超声波加工的精度和表面粗糙度相当好，而且适应性广，能加工半导体、非导体的脆硬材料，如玻璃、石英、宝石、锗、硅甚至金刚石等，在实际生产中，被广泛地应用在型(腔)孔加工、切割加工和清洗等方面。

2.6快速成型

快速成型技术是根据零件的CAD几何模型而快速生产产品样件或直接生产零件的成组技术的总称。它直接从零件的CAD几何模型出发，通过分层离散软件和数控成型系统，用激光束或其他方法将材料堆积，形成实体零件，图6为立体光固化快速成型加工原理图。

由于可以把任意复杂的三维实体制造转化成一系列简单的二维制造的叠加，因而快速成型技术可以在不使用传统模具和工具的条件下，加工出几乎任意复杂的零部件，极大地提高了生产效率和制造柔性。目前，它已经成为现代模型、模具和零件制造的强有力手段，在航空航天、交通运输、家电等领域得到了广泛应用。

3结束语

进入二十一世纪以来，科技人员广泛采用自动化技术，对各类特种加工技术实现计算机数控化，极大地提高了特种加工技术的加工精度。与此同时，大量复合工艺和新工艺方法的开发与应用，使特种加工技术的适用范围得到了极大的扩展。

参考文献：

[1]刘晋春，白基成，等，特种加工[M]，北京：机械工业出版社。2008，

[2]李伟，先进制造技术[M]，北京：机械工业出版社，2005，

[3]王葵，姜海，等，立体光固化特种加工技术的应用及发展[J]，新技术新工艺，2008(2)：55-56.

4.特种加工答案 篇四

电火花加工

1．两金属在（1）在真空中火花放电；（2）在空气中；（3）在纯水（蒸馏水或去离子水）中；（4）在线切割乳化液中；（5）在煤油中火花放电时，在宏观和微观过程以及电蚀产物方面有何相同和相异之处？

答：（1）两金属在真空中火花放电时，当电压（电位差）超过一定时即产生“击穿”，电子由“－”极逸出飞向“+”极，由于真空中没有物质阻挡电子的运动，所以没有正离子形成，没有发热的放电“通道”的概念，示波器、显像管中电子流的运动与此类似。基本上没有“电蚀产物”成生。

（2）两金属在空气中放电的例子是电火花表面强化、涂覆。电焊、等离子切割、等离子焊等，也是在空气中放电，利用电子流在空气中撞击气体原子形成放电通道，在通道中和工件表面产生大量的热能用于强化、涂覆、切割和焊接。

（3）在纯水、蒸馏水或去离子水中，两金属间电火花放电与在煤油中类似，只是水分子、原子受电子、正离子撞击发热气化，最后分解为氧原子和氢原子（分子），而不像煤油中会分解出碳原子（碳黑微粒）和氢气等。

（4）、（5）在乳化液中和煤油中放电过程，详见教材中有关章节，不再另行论述。

2．有没有可能或在什么情况下可以用工频交流电源作为电火花加工的脉冲 直流电源？在什么情况下可用直流电源作为电火花加工用的脉冲直流电源？（提示：轧辊电火花对磨、齿轮电火花跑合时，不考虑电极相对磨损的情况下，可用工频交流电源；在电火花磨削、切割下料等工具、工件间有高速相对运动时，可用直流电源代替脉冲电源，但为什么？）答：如提示所述，在不需要“极性效应”、不需考虑电极损耗率等的情况下，可以直接用 220V 的 50Hz 交流电作为脉冲电源进行轧辊电火花对磨和齿轮电火花跑合等。不过回路中应串接限流电阻，限制放电电流不要过大。如需精规准对磨或跑合，则可在交流工频电源上并联 RC 电路（R500~1000, C0.1~0.01µF），再接到两个工件上。在用高速转动的金属轮或圆片作电火花磨削、电火花切断、下料时，如果可以不计电极损耗率，则就可以用全波整流或整流后并联电解电容滤波的直流电源进行电火花磨削。由于工具电极高速转动，所以一般不会产生稳定电弧烧伤工件。最好是经调压变压器降压到5~100V 再整流供磨削之用，一则可以调节电压或电流，二则和 220V 交流电源隔离，以保障人身避免触电的危险。

3．电火花加工时的自动进给系统和车、钻、磨削时的自动进给系统，在原理上、本质上有何不同？为什么会引起这种不同？

答：电火花加工时工具电极和工件间并不接触，火花放电时需通过自动调节系统保持一定的放电间隙，而车、钻、磨削时是接触加工，靠切削力把多余的金属除去，因此进给系统是刚性的、等速的，一般不需要自动调节。

4．电火花共轭同步回转加工和电火花磨削在原理上有何不同？工具电极和工件上的瞬间放电点之间有无相对移动？加工内螺纹时为什么不会“乱扣”？用铜螺杆做工具电极，在内孔中用平动法加工内螺纹，在原理上和共轭同步回转法有何异同？ 答：不同之处在于电火花共轭同步回转加工时：

（1）工具电极和工件的转动方向相同；

（2）转速严格相等（或成倍角、比例关系）；

（3）工具和工件上瞬时放电点之间有很慢的相对移动。而电火花磨削时工具和工件可以同向或反向转动；工具和工件的转速并不相同，磨削点之间有很大的相对移动。加工内螺纹时，其所以不会“乱扣”，是因为加工中工具电极和工件的转向和转速相等，工具和工件圆周表面上有着“各点对应”的关系，所以能把工具表面的螺纹形状复制到工件表面上去而不会“乱扣”。在内孔中用平动法加工内螺纹，本质上和共轭同步回转法相同，不同之处在于平动法加工时工件不转动而代之以工具电极在平动头中作“公转”行星式运动，其内外圆上“各点对应”的规则仍然存在。

5．电火花加工时，什么叫做间隙蚀除特性曲线？粗、中、精加工时，间隙蚀除特性曲线有何不同？脉冲电源的空载电压不一样时（例如 80V、100V、300V三种不同的空载电压），间隙曲线有何不同？试定性、半定量地作图分析之。

答：间隙蚀除特性曲线是电火花放电间隙蚀除速度和放电间隙大小（间隙平均电压的大小）之间的关系，此关系可以定量地用作图法画成间隙蚀除特性曲线。粗、中、精加工时，由于脉宽、峰值电流等电规准不同，同样大小间隙的蚀除速度也就不一样，总的来说，粗加工时蚀除速度较大，上凸的间隙蚀除特性曲线就高于中、精加工的曲线。

当脉冲电源的空载电压不一样时，例如电压较高为 300V 时，其击穿间隙、平均放电间隙都大于 100V 或 80V 的放电间隙，因此横坐标上的 A 点（电火花击穿间隙）将大于 100V 或 80V 时的间隙。间隙特征曲线原点不动，整个曲线稍向右移。同理 80V 空载电压的间隙特征曲线的 A 点将偏向左边。

6．在电火花加工机床上用10mm的纯铜杆加工10mm的铁杆，加工时两杆的中心线偏距 5mm，选用

1t = 200µs，i=5.4A，各用正极性和负极性加工 10min，试画出加工后两杆的形状、尺寸，电极侧面间隙大小和表面粗糙度值（提示：利用电火花加工工艺参数曲线图表来测算）。

答：加工示意图见图 2-1a。设先用正极性加工，加工后的图形见图 b，负极损耗较大；负极性加工后的图形见图 c，正极工具损耗较小。具体数据请自行在图中标明，并与书中工 艺曲线图表进行对照比较。

7．电火花加工一个纪念章浅型腔花纹模具，设花纹模电极的面积为10mm×20mm=200mm，花纹的深度为 0.8mm，要求加工出模具的深度为 1mm，表面粗糙度为R a=0.63µm，分粗、中、精三次加工，试选择每次的加工极性、电规准脉宽

1t、峰值电流

ei、加工余量及加工时间，并列成一表（提示：用电火花加工工艺参数曲线图表来计算）。

5.特种加工课后习题答案 篇五

1.从特种加工的发生和发展来举例分析科学技术中有哪些事例是“物极必反” 有哪些事例是“坏事有时变为好事”

答:这种事例还是很多的.以“物极必反”来说,人们发明了螺旋桨式飞机,并不断加大螺旋桨的转速和功率以提高飞机的飞行速度和飞行高度.但后来人们发现证实螺旋桨原理本身限制了飞机很难达到音速和超音速,随着飞行高度愈高,空气愈稀薄,螺旋桨的效率愈来愈低,更不可能在宇宙空间中飞行.于是人们采用爆竹升空的简单原理研制出喷气式发动机取代了螺旋桨式飞行器,实现了洲际和太空飞行.由轮船发展成气垫船,也有类似规律.以“坏事变好事”来说,火花放电会把接触器、继电器等电器开关的触点烧毛、损蚀,而利用脉冲电源瞬时、局部的火花放电高温可用作难加工材料的尺寸加工.同样,铝饭盒盛放咸菜日久会腐蚀穿孔,钢铁器皿、小刀等在潮湿的环境下会腐蚀.钢铁在风吹雨淋时遭受锈蚀,海洋船舰的钢铁船体为了防止海水的腐蚀,得消耗巨资进行防锈、防蚀.人们研究清楚钢铁电化学锈蚀的原理后,创造了选择性阳极溶解的电解加工方法.这些都是“坏事变好事”的实例.2.试列举几种采用特种加工工艺之后,对材料的可加工性和结构工艺性产生重大影响的实例.答:这类实例是很多的,例如: ⑴硬质合金历来被认为是可加工性较差的材料,因为普通刀具和砂轮无法对它进行切削磨削加工,只有碳化硅和金刚石砂轮才能对硬质合金进行磨削.可是用电火花成形加工或电火花线切割加工却可轻而易举地加工出各式内外圆、平面、小孔、深孔、窄槽等复杂表面,其生产效率往往高于普通磨削加工的生产率.更有甚者,金刚石和聚晶金刚石是世界上最硬的材料,过去把它作为刀具和拉丝模具等材料只有用金刚石砂轮或磨料“自己磨自己”,磨削时金刚石工具损耗很大,正是硬碰硬两败俱伤,确实是可加工性极差.但特种加工中电火花可成形加工聚晶金刚石刀具,工具,而激光加工则不但“削铁如泥”而且可“削金刚石如泥”.在激光加工面前,金刚石的可加工性和钢铁差不多了.对过去传统概念上的可加工性,的确需要重新评价.(2)对结构工艺性,过去认为方孔,小孔,小深孔,深槽,窄缝以及细长杆,薄壁等低刚度零件的结构工艺性很差,在结构设计时应尽量避免.对E字形的硅钢片硬质合金冲模,由于90*内角很难磨削,因此常采用多块硬质合金拼镶结构的冲模.但采用电火花成形加工或线切割数控加工,则很容易加工成整体硬质合金的E形硅钢片冲模,特种加工可使某些结构工艺性由“差”变“好”.3.常规工艺和特种加工工艺之间有何关系(应该说如何正确处理常规工艺和特种加工之间的差别)

答:一般而言,常规工艺是在切削,磨削,研磨等技术进步中形成和发展起来的行之有效的实用工艺,而且今后也始终是主流工艺.但是随着难加工的新材料,复杂表面和有特殊要求的零件愈来愈多,常规,传统工艺必然会有所不适应.所以可以认为特种加工工艺是常规加工工艺的补充和发展.特种加工工艺可以在特定的条件下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.第二章 电火花加工

1.两金属在(1)在真空中火花放电;(2)在空气中;(3)在纯水(蒸馏水或去离子水)中;(4)在线切割乳化液中;(5)在煤油中火花放电时,在宏观和微观过程以及电蚀产物方面有何相同和相异之处

答:(1)两金属在真空中火花放电时,当电压(电位差)超过一定时即产生“击穿”,电子由“-”极逸出飞向“+”极,由于真空中没有物质阻挡电子的运动,所以没有正离子形成,没有发热的放电“通道”的概念,示波器,显象管中电子流的运动与此类似.基本上没有“电蚀产物”生成.(2)两金属在空气中放电的例子是电火花表面强化,涂覆.电焊,等离子切割,等离子焊等,也是在空气中放电,利用电子流在空气中撞击气体原子形成放电通道,在通道中和工件表面产生大量的热能用于强化,涂覆,切割和焊接.(3)在纯水,蒸馏水或去离子水中,两金属间电火花放电与在煤油中类似,只是水分子,原子受电子,正离子撞击发热气化,最后分解为氧原子和氢原子(分子),而不像煤油中会分解出碳原子(碳黑微粒)和氢气等.(4),(5)在乳化液中和煤油中放电过程,详见教材中有关章节,不再另行论述.2.有没有可能或在什么情况下可以用工频交流电源作为电火花加工的脉冲直流电源 在什么情况下可用直流电源作为电火花加工用的脉冲直流电源(提示:轧辊电火花对磨,齿轮电火花跑合时,不考虑电极相对磨损的情况下,可用工频交流电源;在电火花磨削,切割下料等工具,工件间有高速相对运动时,可用直流电源代替脉冲电源,但为什么)如提示所述,在不需要“极性效应”,不需要考虑电极损耗率等的情况下,可以直接用220V的50HZ交流电作为脉冲电源进行轧辊电火花对磨和齿轮电火花跑合等.不过回路中应串接限流电阻,限制放电电流不要过大.如需精规准对磨或跑合,则可在交流工频电源上并联RC电路(R=500-1000,C=0.1-0.01),再接到两个工件上.在用高速转动的金属轮或圆片作电火花磨削,电火花切割,下料时,如果可以不计电极损耗率,则就可以用全波整流或整流后并联电解电容滤波的直流电源进行电火花磨削.由于工具电极高速转动,所以一般不会产生稳定电弧烧伤工件.最好是经调压变压器降压到5-100V再整流供磨削之用,一则可以调节电压或电流,二则和220V交流电源隔离,以保障人身避免触电的危险.3.电火花加工时的自动进给系统和车,钻,磨削时的自动进给系统,在原理上,本质上有何不同 为什么会引起这种不同

答:电火花加工时工具电极和工件间并不接触,火花放电时需通过自动调节系统保持一定的放电间隙,而车,钻,磨削时是接触加工,靠切削力把多余的金属除去,因此进给系统是刚性的,等速的,一般不需要自动调节.4.电火花共轭同步回转加工和电火花磨削在原理上有何不同 工具电极和工件上的瞬间放电之间有无相对移动 加工内螺纹时为什么不会“乱扣” 用铜螺杆做工具电极,在内孔中用平动法加工内螺纹,在原理上和共轭同步回转法有何异同

答:不同之处在于电火花共轭同步回转加工时:(1)工具电极和工件的转动方向相同;(2)转速严格相等(或成倍角,比例关系);(3)工具和工件上瞬时放电点之间有很慢的相对移动.而电火花磨削时工具和工件可以同向或反向转动;工具和工件的转速并不相同,磨削点之间有很大的相对移动.加工内螺纹时,其所以不会“乱扣”,是因为加工中工具电极和工件的转向和转速相等,工具和工件圆周表面上有着“各点对应”的关系,所以能把工具表面的螺纹形状复制到工件表面上去而不会“乱扣”.在内孔中用平动法加工内螺纹,本质上和共轭同步回转法相同,不同之处在于平动法加工时工件不转动而代之以工具电极在平动头中作“公转”行星式运动,其内外圆上“各点对应”的规则仍然存在.5,电火花加工时,什么叫做间隙蚀除特性曲线 粗,中,精加工时,间隙蚀除特性曲线有何不同 脉冲电源的空载电压不一样时(例如80V,100V,300V三种不同的空载电压),间隙曲线有何不同 试定性,半定量地作图分析之.答:间隙蚀除特性曲线是电火花放电间隙蚀除速度和放电间隙大小(间隙平均电压的大小)之间的关系,此关系可以定量地用作图法画成间隙蚀除特性曲线.粗,中,精加工时,由于脉宽,峰值电流等电规准不同,同样大小间隙的蚀除速度也就不一样,总的来说,粗加工时蚀除速度较大,上凹的间隙蚀除特性曲线就高于中,精加工的曲线.当脉冲电源的空载电压不一样时,例如电压较高为300V时,其击穿间隙,平均放电间隙都大于100V或80V的放电间隙,因此横坐标上的A点(电火花击穿间隙)将大于100V或80V时的间隙.间隙特征曲线原点不动,整个曲线稍向右移.同理,80V空载电压的间隙特征曲线的A点将偏向左边.S/ m /V

6,在电火花加工机床上用Ф10mm的纯铜杆加工Ф10mm的铁杆,加工时两杆的中心矩偏距5mm,选用=200 s, i=5.4A,各用正极性和负极性加工10min, 试画出加工后两杆的形状,尺寸,电极侧面间隙大小和表面粗糙度值(提示:利用电火花加工工艺参数曲线图表来测算).答:加工示意图见图2-1a.设先用正极性加工,加工后的图形见图b,负极损耗较大;负极性加工后的图形见图c,正极工具损耗较小.具体数据请自行在图中标明,并与书中工艺曲线图表进行对照比较).图2-1

7,电火花加工一个纪年章浅型腔花模具,设花纹模电极的面积为10mm×20mm=200,花纹的深度为0.8㎜,要求加工出模具的深度为1㎜,表面粗糙度为=0.63 m,分粗,中,精三次加工,试选择每次的加工极性,电规准脉宽,峰值电流,加工余量及加工时间,并列成一表(提示:用电火花加工工艺参数曲线图表来计算).答:可按书中电火花加工工艺曲线图表选择粗,中,精加工的规准.例如: 极 性 脉 宽 脉 间 峰值 电流 加工 余量

加工后表面粗糙度 时 间

粗加工(可不加抬刀)负 600 s 100 s 10A 0.9㎜ 3 m 约30min 中加工(加抬刀)负 100 s 50 s 4A 0.08㎜ 1.25 m 30min 精加工(加 正 20 s 50 s 2A 0.02㎜ 30min 答:不同之处在于电火花共轭同步回转加工时:(1)工具电极和工件的转动方向相同;(2)转速严格相等(或成倍角,比例关系);(3)工具和工件上瞬时放电点之间有很慢的相对移动.而电火花磨削时工具和工件可以同向或反向转动;工具和工件的转速并不相同,磨削点之间有很大的相对移动.加工内螺纹时,其所以不会“乱扣”,是因为加工中工具电极和工件的转向和转速相等,工具和工件圆周表面上有着“各点对应”的关系,所以能把工具表面的螺纹形状复制到工件表面上去而不会“乱扣”.在内孔中用平动法加工内螺纹,本质上和共轭同步回转法相同,不同之处在于平动法加工时工件不转动而代之以工具电极在平动头中作“公转”行星式运动,其内外圆上“各点对应”的规则仍然存在.5,电火花加工时,什么叫做间隙蚀除特性曲线 粗,中,精加工时,间隙蚀除特性曲线有何不同 脉冲电源的空载电压不一样时(例如80V,100V,300V三种不同的空载电压),间隙曲线有何不同 试定性,半定量地作图分析之.答:间隙蚀除特性曲线是电火花放电间隙蚀除速度和放电间隙大小(间隙平均电压的大小)之间的关系,此关系可以定量地用作图法画成间隙蚀除特性曲线.粗,中,精加工时,由于脉宽,峰值电流等电规准不同,同样大小间隙的蚀除速度也就不一样,总的来说,粗加工时蚀除速度较大,上凹的间隙蚀除特性曲线就高于中,精加工的曲线.当脉冲电源的空载电压不一样时,例如电压较高为300V时,其击穿间隙,平均放电间隙都大于100V或80V的放电间隙,因此横坐标上的A点(电火花击穿间隙)将大于100V或80V时的间隙.间隙特征曲线原点不动,整个曲线稍向右移.同理,80V空载电压的间隙特征曲线的A点将偏向左边.S/ m /V 6,在电火花加工机床上用Ф10mm的纯铜杆加工Ф10mm的铁杆,加工时两杆的中心矩偏距5mm,选用=200 s, i=5.4A,各用正极性和负极性加工10min, 试画出加工后两杆的形状,尺寸,电极侧面间隙大小和表面粗糙度值(提示:利用电火花加工工艺参数曲线图表来测算).答:加工示意图见图2-1a.设先用正极性加工,加工后的图形见图b,负极损耗较大;负极性加工后的图形见图c,正极工具损耗较小.具体数据请自行在图中标明,并与书中工艺曲线图表进行对照比较).图2-1

7,电火花加工一个纪年章浅型腔花模具,设花纹模电极的面积为10mm×20mm=200,花纹的深度为0.8㎜,要求加工出模具的深度为1㎜,表面粗糙度为=0.63 m,分粗,中,精三次加工,试选择每次的加工极性,电规准脉宽,峰值电流,加工余量及加工时间,并列成一表(提示:用电火花加工工艺参数曲线图表来计算).答:可按书中电火花加工工艺曲线图表选择粗,中,精加工的规准.例如: 极 性 脉 宽 脉 间 峰值 电流 加工 余量

加工后表面粗糙度 时 间

粗加工(可不加抬刀)负 600 s 100 s 10A 0.9㎜ 3 m 约30min 中加工(加抬刀)负 100 s 50 s 4A 0.08㎜ 1.25 m 30min 精加工(加 正 20 s 50 s 2A 0.02㎜ 30min

第三章 电火花线切割加工

1.电火花线切割时,粗,种,精加工时生产率的大小和脉冲电源的功率,输出电流的大小有关.用什么方法衡量,判断脉冲电源加工性能的好坏(绝对性能和相对性能)

答:可用单位电流(每安培电流)的生产率来衡量,即可客观地判断脉冲电源加工性能的 好坏.例如某脉冲电源峰值电流25A时的切割速度为100mm2/min,另一电源峰值电流27A时切割速度为106mm2/min,则前者的相对生产率为100/25=4mm2/min,优于后者106/27=3.9mm2/min.又如某线切割脉冲电源3A s时切割速度为100mm2/min,另一电源3,5A时为124mm2/min,则前者相对切割速度为33.3mm2/min,后者35.5mm2/min.2.电火花加工和线切割加工时,如何计算脉冲电源的电能的利用率 试估计一般线切割方波脉冲电源的电能利用率

答:设脉冲电源的空载电压为100V ,加工时火花放电间隙的维持电压为25V则消耗在晶体管限流电阻上的电压为 100-25=75V,由此可以算出电能利用率: 有用能量:输入能量=25:100=1:4=25% 能量的消耗率为: 损耗能量:输入能量=75:100=3:4=75% 可见75%的能量损耗在限流电阻的发热上.4.一般线切割加工机床的进给调解特性曲线和电火花加工机床的进给特性曲线有何不同 与有短路回退功能的线切割加工机床的进给调解特性曲线又有什么不同

答:一般线切割机床的进给的进给系统,往往没有短路回退功能,或短路后经一定时间例如30s后仍不能自动消除短路状态,则回退256步(相当于0.256 mm),如仍不能消除短路,则自动停止进给或同时报警,这与电火花成型加工机床遇短路即退回不一样.上述无短路回退功能的线切割机床的进给特性曲线就不会有横坐标左下部分的曲线,亦即工具电极(钼丝)的进给速度 vd没有负值.即使有短路回退功能的线切割机床,短路后的回退速度是固定的(不象电火花成型加工机床那样短路后将以较高的速度vd0回退),所以进给调节特性曲线的左下部为窄小矩形,即放电间隙较小时,进给速度vd《0,一旦完全短路后,钼丝才低速(恒速)回退.6.今拟用数控线切割加工有8个齿的爪牙离合器,试画出其工艺示意图并编制出相应的线切割3B相应程序.答:由于爪牙离合器工件是圆筒形的,端面上需切割出8个爪牙方齿,故切割时必须有一个数控回转工作台附件.办法为先在圆套筒上钻一个∮1~2mm的穿丝孔,装夹好工件后,调整到穿丝孔为最高点时穿丝,回转台转动切除爪牙的端面,见示意图.(俯视图)切割的程序(一次切出凹,凸两个爪牙离合器)为: BBBJ=穿丝孔距离GXL3(x向移动)BBBJ=1/2齿宽GYL4(y向转动)BBBJ=齿深GXL3(x向移动)BBBJ=齿宽GYL4(y向转动)BBBJ=齿深GXL1(x向移动)BBBJ=齿宽GYL4(y向转动)……

第四章

电化学加工

1．从原理和机理上来分析，电化学加工有无可能发展成为“纳米级加工”或“原子级加工”技术？原则上要采用哪些措施才能实现？

答：由于电化学加工从机理上看，是通过电极表面逐层地原子或分子的电子交换，使之在电解液中“阳极溶解”而被去除来实现加工的，可以控制微量、极薄层“切削”去除。因此，电化学加工有可能发展成为纳米级加工或原子级的精密、微细加工。但是真的要实现它，从技术上讲还有相当难度。主要是由于电化学加工的实质是实现选择性阳极溶解或选择性阴极沉积，只要能把这种溶解或沉积的大小、方向控制到原子级上就可以了。但是由于它们的影响因素太多，如温度、成分、浓度、材料性能、电流、电压等，故综合控制起来还很不容易。

2．为什么说电化学加工过程中的阳极溶解是氧化过程，而阴极沉积是还原过程？

答：从电化学过程来说，凡是反应过程中原子失去电子成为正离子（溶入溶液）的，称为氧化，反之，溶液中的正离子得到电子成为中性原子（沉积在阴极上）的称为还原，即由正离子状态还原成为原来的中性原子状态。例如在精炼电解铜的时候，在电源正极上纯度不高的铜板上的铜原子在电场的作用下，失去两个电子成为Cu 2+正离子氧化而溶解入CuCl2溶液，而溶液中的Cu 2+正离子在阴极上，得到两个电子还原成为原子而沉积在阴极上。

3．原电池、微电池、干电池、蓄电池中的正极和负极，与电解加工中的阳极和阴极有何区别？两者的电流（或电子流）方向有何区别？

答：原电池、微电池、干电池和蓄电池中的正极，一般都是较不活泼的金属或导电体，而其负极，则为较活泼的金属。例如干电池，正极为不活泼的石墨（碳）棒，负极为活泼金属锌，蓄电池的正极是不活泼的铅。金属与导电液体形成的微电池中的正极往往是不活泼的碳原子或杂质。两种活泼程度不同的金属（导电体）在导电溶液中发生电化学反应能产生电位差，电位较正的称为“正极”，流出电流（流入电子流），电位较低的流入电流（流出电子流）。电解加工时人为地外部加以电源，接电源正极称阳极，接电源负极的称阴极，阳极表面流出电流（流入电子流），阴极表面流入电流（流出电子流），两者的方向仍一致，见图4-1。

4．举例说明电极电位理论在电解加工中有什么具体应用？ 答：电极电位理论在研究、分析电解加工中有很重要的作用，具体应用在：

1）分析电极上电化学反应的产物

在电解加工时，在阴阳两极都有电化学反应，可能参与反应的有电极金属材料、电解液中的有效成分以及水的电离产物H +、OH。但真正能在电极上完成电化学反应的是什么？则需要应用电极电位理论加以分析判断。即：在阳极上，只有电极电位最“－”的离子才能参与反应。

2）估计某种金属材料电解加工的质量和可加工性

每一种金属材料都是由不同元素所组成（真正由单一元素组成的材料极少），而在电解加工时，人们希望阳极金属的电解过程是均匀的。只有这样，加工表面的粗糙度值才会比较好，加工过程才能平稳。如果阳极金属材料的组成元素其电极电位相差很大，则在电解加工中会由于一些元素的电极电位较“＋”，而不能及时溶解，使加工表面形成一些凸出点，造成加工表面粗糙度值增大。更为严重的是这种凸出的质点会造成加工过程的短路、烧损电极，甚至使加工无法进行。例如铸铁和高碳钢中有C及Fe 3C存在，它们的电极电位高达+0.37V，而Fe/Fe 2+的电极电位仅为－0.59V，因 此C及Fe 3C在电解加工中几乎无法被阳极溶解而最终形成凸出质点，从而造成铸铁、高碳钢甚至渗碳钢的电解加工可加工性很差。

5．阳极钝化现象在电解加工中是优点还是缺点？举例说明。

答：电极钝化现象的存在，使电解加工中阳极溶解速度下降甚至停顿。从生产率的角度出发人们不希望选用能产生钝化现象的钝化型电解液。

但是，当采用 NaCl 等非钝化型电解液工作时，虽然生产率很高，但因为杂散腐蚀严重，成形精度较差，严重影响了电解加工的应用。而当采用钝化型电解液加工时，尽管电极工具的非工作面没有绝缘，但当加工间隙达到一定尺寸后，对应的工件表面就会产生钝化膜，可以避免产生杂散腐蚀，提高加工精度，促进电解加工的推广应用。

电解磨削、电解研磨等加工方法也是利用了阳极钝化现象的存在而开发出来的。它们利用了钝化膜对金属表面的保护作用，采用机械去除钝化膜的方法，使金属微观表面凸点的钝化膜被刮除，并迅速电解，而低凹处的钝化膜起保护作用，使局部不被电解，最终使金属表面的整平作用加快，可实现精加工。

6．在厚度为 64mm的低碳钢钢板上用电解加工方法加工通孔，已知阴极直径24mm，端面平衡间隙∆ b＝0.2mm。求：（1）当阴极侧面不绝缘时，加工出的通孔在钢板上表面及下表面其孔径各是多少？（2）当阴极工具侧面绝缘，且阴极侧面工作圈高度 b=1mm 时，所加工出的孔径是多少？

7．电解加工（如套料、成形加工等）的自动进给系统和电火花加工的自动进给系统有何异同？为什么会形成这些不同？

答：一般电解加工自动进给系统主要是控制均匀等速的进给速度，它的大小是事先设定的。进给速度的大小与端面平衡间隙有直接关系（双曲线关系），而端面平衡间隙又直接影响到阴极形状（成形加工时）。在正常电解加工时，主要依照电流的大小来进行控制，但在电极开始进入或即将退出工件时，由于加工面积的变化，则不能按照电流的大小进行控制。电火花加工的自动进给控制系统的目的是保证某一设定加工间隙（放电状态）的稳定，它是按照电极间隙蚀除特性曲线和调节特性曲线来工作的，它的进给速度不是均匀等速的。之所以形成这种不同的进给特性，主要是电解加工中存在平衡间隙，进给速度大，平衡间隙变小。在进给方向、端面上不易短路；而电火花加工中不存在平衡间隙，进给速度稍大于蚀除速度，极易引起短路，所以必须调节进给速度以保证放电间隙。

8．电解加工时，何谓电流效率？它与电能利用率有何不同？如果用 12V 的直流电源(如汽车蓄电池)作电解加工，电路中串联一个滑杆电阻来调节电解加工时的电压和电流(例如调到两极间隙电压为

8V)，问：这样是否会降低电解加工时的电流效率？为什么？

答：电解加工时的电流效率是指按照法拉第电解定律所计算出的理论金属蚀除量与实际金属蚀除量之比。由于在电解加工阳极溶解的同时，还会出现如析氧等副反应，因此电解加工时电流效率一般小于 1。

电能利用率是指电源输入的总能量在电解加工中用了多少，在其它方面（如线路损耗）又用了多少。如题所示，利用滑杆电阻可以调节电解加工时的输入电流、电压，而滑杆电阻本身产生的热损耗与电解加工无关。滑杆电阻的热损耗愈大，电能利用率愈低。而经过滑杆电阻调节电压、电流之后进行电解加工时，它的电流效率并没有变化，仍然是按照法拉第电解定律计算，与其它因素无关。

9．电解加工时的电极间隙蚀除特性与电火花加工时的电极间隙蚀除特性有

何不同？为什么？

答：电解加工时，电极间隙蚀除特性曲线是一条双曲线，即 a ∆ = C（常数）如图 4-3a 所示；而电火花加工的蚀除特性曲线则是一条蚀除速度在起点和终点都为零的上凸二次曲线，如图 4-3b 所示。

电解加工时，只要电极不发生短路，电极间隙愈小，阳极工件的蚀除速度就愈高，生产率就愈高；反之，当电极间隙变大时，蚀除速度将下降。

电火花加工时，当放电间隙为零时，蚀除速度也为零。其实，当放电间隙很小时，排屑困难，短路率增加，蚀除速度将大大下降，甚至无法正常加工；而当放电间隙过大时，间隙无法击穿，蚀除速度也为零（相当于非线性电解液中电解加工时有一“切断间隙”）。

10．如何用电极间隙的理论进行电解加工阴极工具的设计？

答：电解加工时的蚀除速度应遵循双曲线规律，即 a ∆ = C。对平板电极而言，当电极进给速度与阳极蚀除速度相等时，电极间隙相对平衡不变，称为端面平衡间隙。对于曲面电极各法线方向的平衡间隙等于：

第五章 激光打印

1.激光为什么比普通光有更大的加工瞬时能量和功率密度 为什么称它为“激”光

答:因为激光器可在较长时间吸收,积聚某一波长光的能量,然后在很短的时间内放出,并且通过光学透镜将大面积光通道上的激光束聚焦在很小的焦点上,经过时间上和空间上的两次能量集中,所以能达到很大的瞬时能量和功率密度.其所以称之为“激光”,是因为激光器中的工作物质吸收某一波长的光能,达到粒子数反转之后,再受到这一波长的光照后,就会瞬时受激,产生跃迁,并发出与此波长相同的激光.2.试述激光加工的能量转换过程,即如何从电能具体转换为光能又转化为热能来蚀除材料的答:固体激光器一般都用亮度很高的氙灯将电能转变为光能,使激光器内的工作物质如红宝石中的铬离子,钕玻璃或钕钇铝石榴石(YAG)中的钕离子吸收光能,达到粒子数反转状态,经触发而产生功率密度很大的强激光,照射到工件上的光能转换为热能,使材料气化而蚀除材料.3.固体,气体等不同激光器的能量转换过程是否相同 如不相同,则具体有何不同

答:并不完全相同.固体激光器有由电能点燃氙灯等强光源(光泵),将电能转换为能使激光器吸收的一般光,到一定程度后发出激光.而气体激光器则直接由电激励激光物质,例如二氧化碳分子,使之连续产生激光.4.不同波长的红外线,红光,绿光,紫光,紫外线光能转换为热能的效率有何不同

答:不同波长,频率的光所含的能量E=hv,其中v为光的频率,h为普朗克常数.可见光所含的能量和其频率成正比.但照射到物体上后光能转换成热能的大小,即光能转换的频率,却随波长(频率)和物体对该光波的吸收率不同而不同.例如红光或红外线照射到人体皮肤上,人们感觉到远比绿光,紫光更温暖,因为皮肤吸收红光的效率远比其他广博为高.同样激光打孔,切割时,影响光能转换为热能效率的因素,除材料对该光波的吸收率外,还有反射率也起很大作用,因此很难加工反射率很高的光洁镜面.5.从激光产生的原理来思考,分析,它以后如何被逐步应用于精密测量,加工,表面热处理,甚至激光信息存储,激光通信,激光计算机等技术领域的 这些应用的共同技术基础是什么 可以从中获得哪些启迪

答:激光之所以能广泛应用于上述高,新技术中,主要是基于它的一系列固有的特点,例如单色性,相干性,方向性极好,瞬时功率,能量密度极大等技术基础.以激光通信为例,由于光的频率高,波长短,发射角小,故具有下列优点:(1)信息容量大,传送路数多.因为信息容量和信息道的带宽成正比.带宽愈宽容量愈大.光波的频率极高,约可容纳100亿个通话线路;若每个电视台占用10MHZ带宽,则可同时播送1000万套电视节目而互不干扰.这是过去任何一种通信系统所不能达到的巨大通信容量.(2)通信距离远,保密性能好.由天线发射的波束,其发散角和λ∕D成正比(λ为波长,D为天线直径).所以波长愈短,天线愈大,发射就愈小.例如,对于波长为1 m的光波,若用直径20cm的透镜(就是激光的发射天线),那么发射角就只是1.1,而对于微波来说,即使使用庞大的天线,发射角仍有几度.由于激光束发射角很小,能量集中在狭小的范围内,以此可以把信息传送到很远的距离.这对空间通信,宇宙通信有重要的意义.激光束不仅发射角小,而且可以采用不可见光,因此敌人不易从中截获,保密性能好.(3)结构轻便,设备经济.由于激光的发散角小,方向性好,光通信所需的发射天线和接收天线都可以做得很小.一般天线直径为几十厘米,重量不过几公斤.而功能类似的微波天线,重量以十吨,百吨计.激光电视与普通电视相比,后者存在着屏幕小,亮度低,设备庞大等缺点.而激光电视则:(1)摄像时无需外部照明,免除了庞大的照明设备,因而轻便,激动,还可以拍摄完全处于黑暗中的景物.以其狭窄的光束迅速扫描,即使在黑暗中也难于觉察.若采用不可见的紫外光或红外光,则肉眼根本无法发现,保密性极高.(2)激光摄像无需成像光学系统.物体不管多远,都在焦点上.其有效范围仅受短距离的视觉和长距离的信号功率的限制.至于显示过程,在普通电视中,传递的电视图象显示在显象管的荧光屏上.而在激光电视中,图象可以通过显示器在普通的电影屏幕上.由于激光具有很高的亮度,所以激光电视图象的亮度很高,可以在白天普通的房子里观看,不需要暗室设备.(3)激光显示不需要在真空条件下工作,显示图象的屏幕单独摆在大气空间,这样电视图象就可以放得很大.根据现有水平,图象面积可达3×4m 甚至更大.看电视和看电影一样.这是激光电视的一个重要特色.由于激光束很平行,激光显示的清晰度可以做得比较高.由于激光的颜色很纯,因而所显示图象色彩鲜艳.以上给人的启迪是:任何一种物理化学现象,只要有它一定的与众不同的特点,就有可能发展成为一种有用的新技术,所谓天生其物,比有其用.第六章 电子束和离子束加工

1.电子束加工和离子束加工在原理上和在应用范围上有何异同

答:二者在原理上的相同点是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.其不同处在于电子束加工加速转换成电能,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质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.在工艺上:有离子刻蚀,渐射沉积,离子镀,离子注入(表面改性)等多种形式,而不象电子束加工,有打孔,切割,焊接,热处理等形式.2.电子束加工,离子束加工和激光加工相比各自的使用范围如何,三者各有什么优缺点

答:三者都适用于精密,微细加工,但电子束,离子束需在真空中进行,因此加工表面不会被氧化,污染,特别适合于“清洁”,“洁净”加工.离子束主要用于精微“表面工程”,激光因可在空气中加工,不受空间结构的限制,故也适用于大型工件的切割,热处理等工艺.3.子束,离子束,激光束三者相比,哪种束流和相应的加工工艺能聚焦得更细 最细的焦点直径大约是多少

答:激光聚焦后焦点的直径取决于光的波长.波长为0.69 m的红色激光,聚焦的光斑直径很难小于1 m,因为聚焦透镜有像差等误差.二氧化碳气体激光器发光1.06 m的红外激光,其焦点光斑直径更大.波长较短的绿色激光和准分子激光器可获得较小的焦点,常用于精密,微细加工.电子束最佳时可获得0.25 m的聚焦直径.可用于制作大规模集成电路的光刻.如果用波长很短的X光射线(波长为10-9-10-10,即1-0.1nm),可得到0.1 m左右的聚焦直径.4.电子束加工装置和示波器,电视机的原理有何异同之处

答:它们都有一个电子枪用来发射电子,使电子奔向高电压的正极,而后再用线圈(电磁透镜)进行聚焦,用电场进行偏转,控制扫描出图形来.只不过电子束加工装置的功率较大,而示波器,电视机的功率较小而已.彩色电视机因有红,蓝,黄三种基本色,故需有三个电子枪,结构和控制更为复杂.第七章 超声加工

超声加工时的进给系统有何特点

答:超声加工时的进给系统是靠重锤通过杠杆使工具轻轻压在工件上,靠轻微的压力使工具端面和磨粒与工件表面接触,工件表面去掉多少,进给多少,是悬浮式的柔性进给系统,而不是刚性的进给系统实现的,它与机械加工和电火花加工的进给系统不一样.2.一共振频率为25KHZ的磁致伸缩型超声清洗器,底面中心点的最大振幅为0.01mm,试计算该点最大速度和最大加速度.它是重力加速度g的多少倍 如果是共振频率为50KHZ的压电陶瓷型超声清洗器,底面中心点的最大振幅为0.005mm,则最大速度和加速度又是多少

答:按教材中超声振动时的最大速度Vmax和最大加速度amax计算公式 Vmax=wA=2πfA=2π×25000×0.01=1570.8mm/s=1.57m/s, amax=w A=4π ×25000 ×0.01=246.74×106mm/s =246740m/s , 是地心加速度g=9.8m/s 的25000倍.如果共振频率增加为一倍f=50KHZ,振幅减小成一半A=0.005mm,则 Vmax=1.57×2/2=1.57mm/s, amax=246740×4/2=493480m/s , 是地心加速度g的5000倍.3.试判断超声加工时:(1)工具整体在作超声振动;(2)只有工具端面在作超声振动;(3)工具各个横截面都在作超声振动,单个截面同一时间的振幅并不一样;(4)工具各个横截面依次都在作“原地踏步”式的振动.以上各点,哪种说法最确切 有无更确切的说法

答:以上说法中,(3)比较确切,超声波在工具(变幅杆)内传递时,各个横截面都在作超声振动,单个截面在同一时间的振幅不一样,有的截面始终为零(如固定超声系统的驻波点),有的有时振幅最大,如工具端面的加工点.最确切的说法是,应按教材中的超声波在固体中的传播过程,各质点都在传播方向上振动,但传到端面后波在反射,两者的合成运动才是各质点的实际运动.4.超声波为什么能“强化”工艺过程,试举出几种超声波在工业,农业或其他行业中的应用.答:超声波因具有较大的瞬时速度,尤其是瞬时加速度,故可用作强化工艺过程.如工业中的粉碎(使物质颗粒细化),乳化.在农业上可用强超声处理种子优化品种,在医学上可用强超声波击碎人体内的肾结石,胆结石等等.第八章 快速成型加工

1.快速成型的工艺原理与常规加工工艺有何不同 具有什么优点

答:快速成型在工艺原理上是“增材法”,与切削加工,电火花蚀除,电化学阳极溶解等“减材法”不同.其特点是整个工艺过程建立在激光(断层)扫描,数控技术,计算机CAD技术,高分子材料等高科技基础之上,因此工艺先进,柔性好,生产周期短.2.试对常用的快速成型工艺作一优缺点比较.答:下表是4种快速成形工艺的综合比较.几种最常用的快速成形工艺优缺点比较 有关指标 工 艺 精 度 表面 质量 材料 价格 材料 利用率 运行成本 生产 效率 设备费用 市场占有率 % 液相固化SL法 好 优 较贵

接近100% 较高 高 较贵 70 粉末烧结SLS法 一般 一般 较贵

接近100% 较高 一般 较贵 10 纸片叠层LOM法 一般 较差 较便宜 较差 较低 高 较便宜 7 熔丝堆积FDM法 较差 较差 较贵 接近一般 较低 较便宜 6 第九章 其它特种加工

试列表归纳,比较本章中各种特种加工方法的优缺点和适用范围.答: 优点 缺点 适用范围 化学铣削加工

可大面积多工件同时加工 不易加工深孔,型孔

航空航天零件减薄,去毛刺 光化学腐蚀加工

可刻蚀精度的文字图案 刻蚀深度有限

用于相片制版,刻蚀精细的网孔图案 等离子体加工

可高速切割难加工材料 切割精度较差,割缝较宽 切割,下料各种难加工金属 挤压研磨

可去除内(外)表面的毛刺和改善表面质量 只是表面加工,不能改变尺寸 表面光整加工 水射流切割

可对任何材料切割下料,加工速度高,无毛刺,无残余应力 切缝较宽,尺寸精度较差

适用于石材,钢筋,水泥板等切削 磁性磨料研磨 可无应力表面光整加工 去除量小,生产率较低 精密零件的表面光整加工

2.如何能提高化学刻蚀加工和光化学腐蚀加工的精密度(分辨率)答:在腐蚀液中加入保护剂等添加剂,以减小“钻蚀”,详见教材有关章节.3.从水滴穿石到水射流切割工艺的实用化,在思想上有何启迪 要具体逐步解决什么技术关键问题

答:滴水穿石因能量密度较小,所以只能靠长年累月时间才能穿石.要提高穿石的速度,水射流切割技术中应使超高的水由小孔中喷出,尤其是水中混有细小磨料颗粒高速撞击工件表面,更能提高单位面积上的能量密度和切割速度.当然喷嘴的材料小孔的加工也是关键问题.4.人们日常工作和日常生活中,有哪些物品,商品(包括工艺美术品等),是由本书所述的特种加工方法制造的

6.特种加工的特点及应用 篇六

特种加工的特点及应用

摘要：特种加工不同于传统加工工艺的加工方法,它与直接利用机械能切除多余材料的传统加工方法不同。特种加工直接利用电能、热能、声能、光能、化学能和电化学能，有时结合机械对工件进行一定的加工。特种加工中电火花加工和电解加工应用较广，特种加工的发展方向主要是：提高加工精度和表面质量，提高生产率和自动化程度，发展复合加工，发展超精密加工等。随着时代的发展传统加工工艺已经无法满足时代对甲供材料的要求，于是特种加工应运而生。特种加工的发展是适应时代要求而发展起来的，特种加工是应用一些新能源结合新技术从而达到提高加工精度和表面质量的目的。关键词：特种加工；电火花；电解；超声波；激光；数控。

The characteristics and applications of the

special processing Abstract: the special processing methods of different from the traditional machining process, it and directly using the traditional processing method of mechanical energy to remove excess material is different.Special processing and direct use of electricity, heat energy, sound energy, light energy, chemical and electrochemical can, sometimes in combination with mechanical processing to certain artifacts.Special processing of the widely used dam and elm, and the development direction of special processing mainly is: improve the machining accuracy and surface quality, increase productivity and degree of automation, the development of composite processing, development of ultra-precision machining and so on.With the development of the era of traditional processing technology has been unable to meet the demands of the era of amour for material, and special processing arises at the historic moment.Special processing is to adapt to the development of The Times and development, special processing is a new technology combined application of some new energy so as to achieve the aim of improve the machining accuracy and surface quality.Keywords: special processing;Electric spark;Electrolysis;Ultrasound;Laser;CNC

0 引言

时至今日，人类进入了一个高速发展的时期，而人类对机械制造技术的要求也随之增高，因此先进的制造技术也在不断发。而特种加工作为先进制造技术中最重要部分之一，理所当然的得到了发展。时至今日，无论是传统产品还是新产品都朝着高速度，高精度，耐腐蚀的方向发展。对此，采用传统加工方法十分困难，甚至无法加工。于是，人们一方面通过研究高效加工的刀具和刀具材料、自动优化切削参数、提高刀具可靠性和在线刀具监控系统、开发新型切削液、研制新型自动机床等途径，进一步改善切削状态，提高切削加工水平，并解决了一些问题；另一方面，则冲破传统加工方法的束缚，不断地探索、寻求新的加工方法，于是一种本质上区别于传统加工的特种加工便应运而生，并不断获得发展。后来，由于新颖制造技术的进一步发展，人们就从广义上来定义特种加工，即将电、磁、声、光、化学等能量或其组合施加在工件的被加工部位上，从而实现材料被去除、变形、改变性能或被镀覆等

错误！未找到引用源。的非传统加工方法统称为特种加工。1 特种加工的种类

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特种加工按用途不同可以分为两大类，分别是：尺寸加工和表面加工。而按能量形式和工作原理可以分为几种加工方法：电火花，电解，激光，超声波，化学等。1.1电火花加工

电火花加工是利用浸在工作液中的两极间脉冲放电时产生的电蚀作用蚀除导电材料的特种加工方法，又称放电加工或电蚀加工。电火花加工是利用工具和工件之间的脉冲性的电火花放电，依靠电火花在局部产生的高温达到对金属的加工，电火花加工主要由三部分组成：电火花加工的准备工作，电火花加工，电火花加工检验工作。电火花加工可以加工通孔也成为电火花穿孔加工，也可以加工盲孔，又称为电火花成型加工。

电火花加工所必需的条件：（1）在脉冲放电点必须有足够的电火花放电强度，其强度必须可以使金属局部熔化和气化；（2）电火花加工的放电形式必须具有脉冲性，瞬时性，间歇性；（3）电火花加工必须把加工过程中产生的加工屑，有害气体及余热等电蚀产物从微小的错误！未找到引用源。电极间隙中排除出去。

1.2 电解加工

电解加工基于电解过程中的阳极溶解原理并借助于成型的阴极，将工件按一定形状和尺寸加工成型的一种工艺方法，称为电解加工。电解加工是利用金属在电解液中发生电化学阳极溶解的原理将工件加工成形的一种特种加工方法。加工时，工件接直流电源的正极，工具接负极，两极之间保持较小的间隙。电解液从极间间隙中流过，使两极之间形成导电通路，并在电源电压下产生电流，从而形成电化学阳极溶解。随着工具相对工件不断进给，工件金属不断被电解，电解产物不断被电解液冲走，最终两极间各处的间隙趋于一致，工件表面形成与工具工作面基本相似的形状。电解加工对于难加工材料、形状复杂或薄壁零件的加工具有显著优势。电解加工已获得广泛应用，如炮管膛线，叶片，整体叶轮，模具，异型孔及异型零件，倒角和去毛刺等加工。并且在许多零件的加工中，电解加工工艺已占有重要甚至不可替代的地位。

电解加工生产力较高，但是加工精度不高，因此，电解加工适合大批量生产但对精度要求不高的机械零件。1.3 激光加工

激光加工是一种最常用的激光系统。材料的激光束相互作用机理，大致可以分为激光加工的激光热处理和两种化学反应处理。激光热处理，材料表面热效应的发生的激光束投影完成，包括激光焊接，激光雕刻和切割，表面改质，激光打标，激光钻孔和微加工；加工的化学反应，一束激光照射的材料加工的程度和激光的能量光子诱导高密度或控制的化学反应。光化学沉积，包括光刻，激光雕刻和蚀刻。

激光加工目前主要应在精密加工小孔，窄缝，刻蚀，成型切割，还可以进行热处理和焊接等。它的主要参数是激光的波长和输出的脉宽，激光的功率密度，激光在工件上的照射时间等。激光加工的特点也有很多。激光加工属于高能束加工，几乎能加工所有的金属和非金属材料；激光加工是非接触加工，所以没有机械加工变形和工具损耗激光加工速度快，生产效率较高，激光加工中产生的热影响范围小，在加工过程中易于控制；激光加工可以达到恒搞得加工精度和较小的表面粗糙度。1.4 超声波加工

超声波加工不仅能加工高熔点的硬脆金属材料，还能加工不导电的非金属脆性材料，同

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时还可以用于清洗，探伤和焊接等。超声波加工原理，加工时，高频电源联接超声波换能器，所以将电振荡转换为同一频率、垂直于工件表面的超声波机械振动，其根幅仅0．005~0．01mm，再经变幅杆放大至0．05~0．01mm，声振动。在这，磨料悬浮液的超声振动和一定压力下，高速冲击悬浮液中的磨粒，并作用于加工区，使该处材料变形，直至击碎成微粒和粉末。同时，因为磨料悬浮液的不断搅动，使的磨料高速抛磨工件表面，又因为超声振动产生的空化现象，在工件表面形成液体空腔，促使混合液渗入工件材料的缝隙里，而空腔的瞬时闭合产生强烈的液压冲击，强化了机械抛磨工件材料的作用，并有利于加工区磨料悬浮液的均匀搅拌和加工产物的排除。随着磨料悬浮液不断地循环。磨粒的不断更新。加工产物的不断排除，实现了超声波加工的目的。超声波加工是磨料悬浮液中的磨粒，在超声振动下的冲击、抛磨和空化现象综合切蚀作用的结果。其中，以磨粒不断冲击为主。所以

错误！未找到引用源。可见，脆硬的材料，受冲击作用愈容易被破坏，故尤其适于超声波加工。超声波加工特点很明显，它适合加工硬脆性材料，尤其是不导电的非金属材料；不受材料是否导电的限制；工具对工件的宏观作用力小、热影响小，因而可加工薄壁、窄缝和薄片工件；被加工材料的脆性越大越容易加工；材料越硬或强度、韧性越大则越难加工。特种加工在现代加工的应用

特种加工对现代加工技术的影响是深远的，特种加工技术在国际上被称为21世纪的技术，对新型武器装备的研制和生产，起到举足轻重的作用。随着新型武器装备的发展，国内外对特种加工技术的需求日益迫切。不论飞机、导弹，还是其它作战平台都要求降低结构重量，提高飞行速度，增大航程，降低燃油消耗，达到战技性能高、结构寿命长、经济可承受性好。为此，上述武器系统和作战平台都要求采用整体结构、轻量化结构、先进冷却结构等

错误！未找到引用源。新型结构。它改变了零件的传统工艺路线，缩短了新产品的试制周期。3特种加工的存在的问题及发展趋势

虽然特种加工已解决了传统切削方法难以加工的许多问题, 在提高产品质量、生产效率和经济效益上显示出很大的优越性, 但目前它还存在不少有待解决的问题: 不少特种加工的机理(如超声、激光等加工)还不十分清楚, 其工艺参数选择、加工过程的稳定性均需进一步提高； 有些特种加工(如电化学加工)过程中的废液排放不当会造成环境污染, 影响工人健康；有些特种加工的加工精度及生产率有待提高； 有些特种加工(如激光加工)所

错误！未找到引用源。需设备投资大、使用维修费高, 亦有待进一步解决。特种加工的发展趋势： 按照系统工程的观点, 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。同时, 充分融合以现代电子技术、计算机技术、信息技术和精密制造技术为基础的高新技术, 使加工设备向自动化、柔性化方向发展； 从实际出发, 大力开发特种加工领域中的新方法, 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, 并与适宜的制造模式相匹配, 充分发挥其特点； 污染问题是影响和限制某些特种加工应用、发展的严重障碍, 必须花大力气利用废气、废液、废渣, 向“绿色”加工的方向发展。可以预见, 随着科学技术和现代工业的发展, 特种加工必将不断完善和迅速发展, 反过来又必将推动科学技术和现代工业的发展, 并发挥愈来愈重要的作用。

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4结论

随着科学技术和现代工业的发展，特种加工必将占据着重要的地位，从而得到飞速的发展和不断的完善，在现代工业中取得越来越重要的作用。

[参考文献]

7.特种加工作业题 篇七

机械加工技术具有悠久的历史, 对于人类的飞速发展和社会的快速进步具有至关重要的作用。例如18世纪70年代就已经发明了蒸汽机, 但是由于当时生产力的限制, 制造不出具有高精度的蒸汽气缸, 因此无法推广。随着科技的不断进步, 一直到气缸镗床的出现, 才进一步发展了蒸汽工艺, 蒸汽机才算是得到广泛的应用, 第一次工业革命才会迅速发展。随着科学技术的不断发展, 各种新型的工程加工材料不断涌现以及被广泛的应用, 同时由于对所加工的工件的精度要求和要求工件的复杂度越来越高, 因此对于机械制造工艺技术也有了进一步要求。由于受到刀具材料性能、结构的影响, 使得传统的机械加工技术不能满足人类进步的要求, 越来越多的束缚生产力的进步, 与此同时各种新型的加工方法便应运而生。新的加工方法在加工过程中主要不再依靠传统的机械能, 而是更多的直接或者间接的利用其他形式的能量来完成所要求的加工;但是随着对待加工要求的越来越高, 当下的特种加工技术正迅速朝着高度智能化、精度化、绿色无污染以及准确使用适当的复合工艺和新型工艺的方向飞速发展。

2 特种加工技术的特点

(1) 加工范围上更加广泛, 甚至可以不受加工材料各种强度、硬度等相关因素的影响。

(2) 以柔克刚, 即加工时不需要加工工具.整个加工过程中工具和工件之间不存在明显的机械力, 因此加工时不受工件的强度和硬度的影响。

(3) 加工方法日新月异, 向着精密加工方向发展。

3 特种加工技术的应用

特种加工技术对新型武器装备的研发和生产制造, 起到至关重要的作用。随着新型武器的迅速发展, 各国对于特种加工技术的需求也日益迫切。特种加工技术的主要应用领域是:

(1) 各种难以加工材料, 例如合金、高强钢、等强度高、韧性好、韧度高、高熔点材料。

(2) 难加工零件, 例如复杂零件中的三维型腔以及窄缝等的加工。

(3) 各种较低刚度零件, 例如薄壁零件、弹性元件等零件的加工。

4 特种加工技术的种类

4.1 电火花加工技术

电火花加工 (EDM) 在上世纪40年代开始研究并且逐步应用于生产。它是指在加工过程中, 主要利用工件和工具之间不断产生的脉冲性火花放电, 依靠放电时局部产生的高温把金属侵蚀下来。因在放电过程中可以看到火花, 因此被称之为电火花加工。电火花加工时, 脉冲电源的一端接工具电极, 另一端接工件电极, 两极都放入具有一定绝缘度的液体介质 (如常用煤油或矿物油) 中。工具电极可以由自动进给调节装置控制, 从而保证工具与工件在正常加工时可以维持很小的放电间隙 (0.01~0.05mm) 。当脉冲电压加到两极之间, 便会将当时条件下两极间最近点的液体介质击穿, 从而可以形成放电通道。与此同时, 由于该通道的横截面积小, 放电时间短, 从而可以使能量高度集中 (10~107W/mm) , 在放电区域中所产生的瞬时高温足以使材料熔化乃至蒸发, 形成一个小凹坑。

4.2 激光加工技术

激光加工是一种利用光能量进行加工的方法。由于激光具有准确性好、功率大等特点, 在聚焦后, 往往可以形成很高的细微光束, 有很强的功率密度。该激光束照射到工作的表面时, 一部分光能量会被表面吸收从而转变为热能。对于不透明的物质, 因为光的吸收深度非常小 (在100um以下) , 因此热能的转换容易发生在物质表面。可以使工件局部区域的温度急速升高足直至被加工材料熔化甚至气化, 同时由于热扩散, 可以使斑点周围的金属熔化, 随着光能的不断被吸收, 被加工区域的金属蒸气迅速膨胀, 从而产生一次微型爆炸, 把熔融物高速喷射出来。 (如图2所示)

5 特种加工发展研究方向

(1) 不断改进、向着高效率、高可靠性方向发展。

(2) 向多功能化和智能化方向发展。扩大加工的应用范围, 向复合加工方向发展。

(3) 推进新技术、新工艺、新设备的工程化和产业化工作。

(4) 向着绿色发展, 更加保护环境。

参考文献

[1]张纹, 蒋维波.特种加工技术的应用与发展趋势[J].农业装备技术, 2006, 32 (03) :24-25.

[2]赵万生.特种加工技术[M].北京:高等教育出版社, 2001.

8.特种加工作业题 篇八

【关键词】特种加工；机械制造；结构工艺性

近年来，随着现代科学技术的发展，特别是微电子技术、电子计算机技术的迅猛发展，机械制造的各个方面已发生了深刻的变革。机械技术，特别是自动化制造技术，不但采用了计算机控制，并且具有柔性化、集成化、智能化的特点；在超精密加工技术方面，其加工精度已进入纳米级（0.001um）表面粗糙度已成功地小于0.005um；在切削速度方面，国外车削钢通常为200m／min，最高可达915m／min；对于新兴工业需要的难加工材料、复杂型面、型腔以及微小深孔，采用了电、超声波、电子束法。所以在很大的程度上，尤其是20多年来的改革开放，我国的机械制造已经具有相当大的规模，已经形成了品种繁多、门类齐全、布局基本合理的机械制造工业体系。

１．特种加工涵义

特种加工是相对传统切削加工而言，本质上是直接或复合利用电能、电化学能、化学能、光能、物质动能等对工件进行加工的工艺方法总称。目前常用的有电火花加工、超声波加工、激光加工，除此之外还有电化学加工、电子束加工等。它与传统切削加工相比具有：加工过程不再主要依靠机械能，而是直接或复合利用其它能量完成工件的加工；加工所用工具材料的硬度可大大低于被加工材料硬度，有时甚至无需使用工具即可完成对工件的加工；加工过程工具与工件间不存在显著的机械切削力；加工方法日新月异等特点。

2.特种加工分类、方法及应用

2.1电火花成形（穿孔）加工

该法可加工任何导电材料。它是利用火花放电腐蚀金属原理，用工具电极（纯铜或石墨）对工件进行复制加工的工艺方法，可用于加工型腔模（锻模、压铸模、注塑模等）和型腔零件；加工冲模、粉末冶金模、挤压模、型孔零件、小异型孔、小深孔等。其中最为典型的应用是在YG8（硬质合金）工件上，加工一个直径1mm深80mm的孔，只需12分钟；电火花双轴回转展成法加工凹凸球面、球头；电火花共轭同步回转可加工精密螺纹、齿轮等复杂表面；目前已能加工出0.005mm的短微细轴和0.008mm的浅微细孔，以及直径小于1mm的齿轮。

2.2电火花线切割加工

它是利用移动的细金属丝（铜丝或钼丝）作电极，对工件进行脉冲火花放电腐蚀，实现切割成形的加工方法。它同样可以加工任何导电材料；加工各种形状的冲模、切割电火花成形加工用的电极、切割零件等。典型的应用例如：试制切割特殊微电机硅钢片定转子铁心芯；切割斜度锥面、上下异形面工件；工件倾斜数控回转切割加工双曲面零件；数控三轴联动加分度切割加工扭转四方锥台。

2.3超声波加工

它是利用加工工具的超声频振动，通过磨料悬浮液加工硬脆材料的一种成形方法。超声波加工的尺寸精度可达0.05～0.01mm，表面粗糟度Ra值可达0.8～0.1μm，它适宜加工任何脆硬材料，可加工各种孔和型腔，也可进行套料、切割、开槽和雕刻等。由于超声波加工的生产效率比电火花加工低，而加工精度和表面粗糟度相对较好，所以常用于对工件的抛磨和光整加工。

2.4激光加工

是利用经过透镜聚焦的能量密度极高的激光焦点（高温和冲击波），使工件材料被熔化或蒸发去除的加工方法。合理选用激光参数，可实现激光切割、打孔、焊接，激光打标、激光表面处理，还可用于电子元器件的封装等。激光加工的尺寸精度可达0.01～0.001mm，表面粗糟度Ra值可达0.4～0.1μm，无需使用工具，加工速度极高，适于任何材料，特别适于深径比大的（深径比50～100）小孔和微孔（孔径?准0.01～0.1）。激光表面处理是结合高功率激光技术及粉末冶金技术，对工件进行表面加工处理，从而改变工件表面组织结构、成分及特性，提高其物理性能，使其恢复或超过原技术性能和应用价值的工艺技术，具有较高的实用价值。激光法（应用激光）还是制造纳米材料的重要手段。

2.5电化学加工

该法包括从工件去除金属的阳极电解蚀除加工和向工件上沉积金属的阴极电镀沉积加工两大类。它可以加工复杂成型模具和零件，例如汽车、拖拉机连杆等各种型腔锻模，航空、航天发动机的扭曲叶片等。电镀、电铸可以复制复杂、精细的表面。刷镀可修复磨损的零件，改变原表面的物理性能，有很大实用价值。

3.特种加工对机械制造结构工艺性的影响

由特种加工的特点并结合使用特种加工方法的实践，特种加工对机械制造和结构工艺性具有重大影响，主要包括以下几点：

3.1改变了零件的典型工艺路线

工艺人员都知道：除磨削外，其它切削加工、成型加工等都应在淬火热处理之前加工完毕。但特种加工的出现，改变了这种定型的程序格式。因为特种加工基本上不受工件硬度的影响，而且为免除加工后淬火热处理的变形，一般都先淬火后加工。例如电火花线切割加工、电火花成型加工和电解加工等都是在淬火后进行的。

3.2缩短了新产品的试制周期

在新产品试制时，如采用光电、数控电火花线切割，便可直接加工出各种标准和非标准直齿轮（包括非圆齿轮、非渐开线齿轮）、微电机定子、转子硅钢片，各种变压器铁心，各种特殊、复杂的二次曲面体零件，从而省去设计和制造相应的刀、夹、量具、模具及二次工具，大大地缩短了试制周期。

3.3影响产品零件的结构设计

例如花键孔、轴的齿根部分，为了减少应力集中应设计和制成小圆角。但拉削加工时刀齿做成圆角对切削和排屑不利，容易磨损，只能设计与制成清棱清角的齿根。而用电解加工时由于存在尖角变圆现象，非采用圆角的齿根不可。

3.4重新衡量传统结构工艺性的好坏

由于特种加工的应用而需要重新衡量过去对方孔、小孔、弯孔和窄缝等被认为是工艺性很坏，在结构上尽量避免的典型。特种加工的采用改变了这种现象。对于电火花穿孔、电火花线切割工艺来说，加工方孔和加工圆孔的难易程度是一样的。喷油嘴小孔、喷丝头小异形孔，涡轮叶片大量的小冷却深孔、窄缝，静压轴承、静压导轨的内油囊型腔，采用电加工后由难变易了。

综上，特种加工技术在机械制造中发挥着重要作用，已成为现代制造技术不可分割的重要组成部分。随着科学技术和现代工业的发展，特种加工必将不断完善和迅速发展，反过来又必将推动科学技术和现代工业的发展，并发挥愈来愈重要的作用。

【参考文献】

［1］白基成，郭永丰，刘晋春.特种加工技术[M]．哈尔滨工业大学出版社，2006.

［2］李指俊，冯同建.特种加工技术及其发展趋势[J].机械制造,1996,(4).