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1、第 八 章 特 種 加 工 工 藝 第 一 節(jié) 概 述一 、 特 種 加 工 的 基 本 概 念二 、 特 種 加 工 的 分 類三 、 特 種 加 工 的 特 點(diǎn)四 、 特 種 加 工 的 應(yīng) 用 第 一 節(jié) 概 述一 、 特 種 加 工 的 基 本 概 念特 種 加 工 又 被 稱 為 非 傳 統(tǒng) 或 非 常 規(guī) 加 工 。英 譯 ： Non-traditional（ conventional） Machining， 簡 寫 ： NTM或 NCM。 第 一 節(jié) 概 述特 種 加 工 是 指 那 些 除 了 車 、 銑 、 刨 、 磨 、 鉆等 傳 統(tǒng) 的 切 削 加 工 方 法 之 外 的

2、 一 些 新 的 加 工 方 法 ，它 直 接 利 用 電 能 、 熱 能 、 聲 能 、 光 能 、 化 學(xué) 能 和電 化 學(xué) 能 等 及 其 復(fù) 合 加 工 技 術(shù) 對 工 件 進(jìn) 行 加 工 的方 法 。 第 一 節(jié) 概 述二 、 特 種 加 工 方 法 的 分 類 工 具 損 耗 率 ( ) 金 屬 去 除 率/mm3min-1 尺 寸 精 度 /mm 表 面 粗 糙 度Ra/m 特 種 加 工 方法 加 工 所用 能 量 可 加 工的 材 料 最 低 平 均 平 均 最 高 平 均 最 高 平 均 最 高 特 殊 要 求 主 要 適 用 范 圍 電 火 花 加 工 電 熱 能 1 5

3、0 30 3000 0.05 0.005 10 0.16 各 種 沖 、 壓 、 鍛模 及 三 維 成 型曲 面 的 加 工 電 火 花 線 切 割 電 熱 能 極 小 (可 補(bǔ)償 ) 5 20 0.02 0.005 5 0.63 各 種 沖 模 及 二維 曲 面 的 成 型截 割 電 化 學(xué) 加 工 電 、 化學(xué) 能 無 100 10000 0.I 0.03 2.5 0.16 鍛 模 及 各 種 二維 、 三 維 成 型 表 面 加 工 電 化 學(xué) 機(jī) 械 電 、 化 、機(jī) 械 能 任 何 導(dǎo)電 的 金屬 材 ， 如硬 質(zhì) 合 金 、 耐 熱鋼 、 不 銹鋼 、 淬 火鋼 等 1 50 1

4、100 0.020.001 1.25 0.04 機(jī) 床 、 夾具 、 工 件需 采 取防 銹 防 蝕 措 施 硬 質(zhì) 合 金 等 難加 工 材 料 的 磨削 第 一 節(jié) 概 述 超 聲 加 工 聲 、 機(jī)械 能 任 何 脆 硬的 金 屬 及非 金 屬 材料 0.1 10 1 50 0.03 0.005 0. 63 0.16 石 英 、 玻 璃 、 鍺 、 硅 、 硬 質(zhì) 合 金 等脆 硬 材 料 的 加工 、 研 磨 快 速 成 形 光 、 熱 、化 學(xué) 樹 脂 、 塑料 、 陶 瓷 、金 屬 、 紙張 、 ABS 無 增 材 制造 制 造 各 種 模 型 激 光 加 工 光 、 熱 能 電

5、子 束 加 工 電 、 熱能 瞬 時 去 除 率 很高 ， 受 功 率 限制 ， 平 均 去 除率 不 高 0.0I 0.001 10 1.25 加 工 精 密 小 孔 、小 縫 及 薄 板 材成 型 切 割 、 刻 蝕 離 于 束 加 工 電 、 熱能 任 何 材料 不 損 耗 很 低 0.01m 0.01 需 在 真空 中 加工 表 面 超 精 、 超 微 量加 工 、 拋 光 、 刻 蝕 、材 料 改 性 、 鍍 覆 第 一 節(jié) 概 述三 、 特 種 加 工 的 特 點(diǎn)特 種 加 工 與 傳 統(tǒng) 切 削 加 工 的 不 同 點(diǎn) 是 ：1） 主 要 依 靠 機(jī) 械 能 以 外 的 能 量

6、去 除 材 料 ， 多 數(shù) 屬于 “ 熔 溶 加 工 ” 的 范 疇 。2） 加 工 用 的 工 具 硬 度 一 般 低 于 被 加 工 材 料 的 硬 度 ，即 能 做 到 “ 以 柔 克 剛 ” ； 也 可 以 不 使 用 工 具 而 通 過某 種 介 質(zhì) 進(jìn) 行 加 工 。3） 加 工 過 程 中 工 具 和 工 件 之 間 不 存 在 顯 著 的 機(jī) 械切 削 力 ， 工 件 很 少 產(chǎn) 生 受 力 、 受 熱 變 形 ， 有 利 于 提高 工 件 的 加 工 精 度 和 表 面 質(zhì) 量 。 第 一 節(jié) 概 述四 、 特 種 加 工 的 應(yīng) 用特 別 適 合 于 加 工 難 加 工 的

7、 材 料 、 復(fù) 雜 的 零 件表 面 以 及 一 些 特 殊 的 精 密 微 細(xì) 的 結(jié) 構(gòu) 。廣 泛 地 應(yīng) 用 于 模 具 、 刀 具 、 量 具 、 微 電 子 元器 件 、 生 物 醫(yī) 療 、 儀 器 儀 表 、 紡 織 、 汽 車 、 航 空航 天 等 生 產(chǎn) 領(lǐng) 域 。 第 二 節(jié) 電 火 花 加 工一 、 工 作 原 理電 火 花 加 工 的 原 理 是 基 于 工 具 和 工 件 （ 正 、負(fù) 電 極 )之 間 脈 沖 性 火 花 放 電 時 的 電 腐 蝕 現(xiàn) 象 來 蝕除 多 余 的 金 屬 ， 以 達(dá) 到 對 零 件 的 尺 寸 、 形 狀 及 表面 質(zhì) 量 等 加 工

8、 要 求 的 方 法 。 第 二 節(jié) 電 火 花 加 工工 作 原 理 第 二 節(jié) 電 火 花 加 工要 達(dá) 到 上 述 加 工 目 的 ， 設(shè) 備 裝 置 必 需 要 達(dá) 到 以下 三 個 條 件 ： 1） 工 具 電 極 和 工 件 被 加 工 表 面 之 間 經(jīng) 常 保 持一 定 的 放 電 間 隙 （ 通 常 約 為 幾 微 米 至 幾 百 微 米 ） 。 2） 火 花 放 電 必 須 是 瞬 時 的 脈 沖 性 放 電 ， 放 電延 續(xù) 一 段 時 間 后 ， 需 停 歇 一 段 時 間 ， 放 電 延 續(xù) 時 間一 般 為 10-710-3s。 3） 火 花 放 電 必 須 在 有

9、 一 定 絕 緣 性 能 的 液 體 介質(zhì) 中 進(jìn) 行 ， 例 如 煤 油 、 皂 化 液 或 去 離 子 水 等 。 第 二 節(jié) 電 火 花 加 工二 、 電 火 花 加 工 的 特 點(diǎn) 電 火 花 加 工 的 優(yōu) 點(diǎn) ： 1） 適 合 于 難 切 削 材 料 的 加 工 2） 可 以 加 工 特 殊 及 復(fù) 雜 形 狀 的 零 件 3） 主 要 用 于 加 工 金 屬 等 導(dǎo) 電 材 料 ， 一 定 條 件 下 也可 以 加 工 半 導(dǎo) 體 和 非 導(dǎo) 體 材 料 。 第 二 節(jié) 電 火 花 加 工4） 加 工 表 面 微 觀 形 貌 圓 滑 ， 工 件 的 棱 邊 、 尖 角 處無 毛

10、刺 、 塌 邊 ；5） 工 藝 靈 活 性 大 ， 本 身 有 “ 正 極 性 加 工 ” （ 工 件接 電 源 正 極 ） 和 “ 負(fù) 極 性 加 工 ” （ 工 件 接 電 源 負(fù) 極 ）加 工 之 分 ； 還 可 與 其 他 工 藝 結(jié) 合 ， 形 成 復(fù) 合 加 工 ，如 與 電 解 加 工 復(fù) 合 ； 第 二 節(jié) 電 火 花 加 工 電 火 花 加 工 的 局 限 性1） 一 般 加 工 速 度 較 慢2） 存 在 電 極 損 耗 和 二 次 放 電3） 最 小 角 部 半 徑 有 限 制 第 二 節(jié) 電 火 花 加 工三 、 影 響 電 火 花 加 工 精 度 和 表 面 質(zhì) 量

11、的 主 要 因 素 與 傳 統(tǒng) 的 機(jī) 械 加 工 一 樣 ， 機(jī) 床 本 身 的 各 種 誤差 ， 工 件 和 工 具 電 極 的 定 位 、 安 裝 誤 差 都 會 影 響到 電 火 花 加 工 的 精 度 。 另 外 ， 與 電 火 花 加 工 工 藝有 關(guān) 的 主 要 因 素 是 放 電 間 隙 的 大 小 及 其 一 致 性 、工 具 電 極 的 損 耗 及 其 穩(wěn) 定 等 。 第 二 節(jié) 電 火 花 加 工四 、 電 火 花 加 工 的 工 藝 方 法 分 類 v電 火 花 成 型 加 工v電 火 花 線 切 割 加 工v電 火 花 磨 削 加 工v電 火 花 包 絡(luò) 加 工 第

12、二 節(jié) 電 火 花 加 工1、 電 火 花 成 型 加 工（ 1） 加 工 原 理 第 二 節(jié) 電 火 花 加 工電 火 花 成 型 加 工 機(jī) 床的 組 成 第 二 節(jié) 電 火 花 加 工（ 2） 應(yīng) 用 ：1） 可 以 加 工 特 殊 及 復(fù) 雜 形 狀 的 零 件2） 適 合 于 難 切 削 材 料 的 加 工 3） 廣 泛 地 應(yīng) 用 于 工 模 具 、 刀 具 、 量 具 、 微 電子 元 器 件 、 生 物 醫(yī) 療 、 儀 器 儀 表 、 紡 織 、 汽車 、 航 空 航 天 等 生 產(chǎn) 領(lǐng) 域 。 第 二 節(jié) 電 火 花 加 工2、 電 火 花 線 切 割 加 工 （ 1） 電

13、火 花 線 切 割 加 工 的 基 本 原 理 利 用 軸 向 移 動 的 細(xì) 金 屬 絲 作 為 工 具 電 極 ，對 工 件 進(jìn) 行 脈 沖 火 花 放 電 ， 以 實(shí) 現(xiàn) 金 屬 切 割的 加 工 方 法 。 第 二 節(jié) 電 火 花 加 工 第 二 節(jié) 電 火 花 加 工 1.按 電 極 絲 運(yùn) 動 速 度 分 2.按 電 極 絲 位 置 分 3.按 工 作 液 供 給 方 式 分 快 走 絲 6-10m/s慢 走 絲 0.001-0.25m/s立 式臥 式 沖 液 式浸 液 式（ 2） 電 火 花 線 切 割 機(jī) 床 的 分 類 第 二 節(jié) 電 火 花 加 工（ 3） 電 火 花 線

14、切 割 加 工 的 特 點(diǎn) 脈 沖 放 電 加 工 ， 無 宏 觀 切 削 力電 極 絲 沿 軸 向 運(yùn) 動 ， 并 相 對 工 件 作 進(jìn) 給 運(yùn) 動 ,單 位長 度 電 極 絲 的 損 耗 少 ， 對 加 工 精 度 的 影 響 小 ， 多 用 于 加 工 零 件 上 的 直 壁 曲 面 切 縫 可 窄 達(dá) 僅 0.005mm， 材 料 利 用 率 高 第 二 節(jié) 電 火 花 加 工（ 3） 電 火 花 線 切 割 加 工 的 特 點(diǎn) 可 加 工 高 硬 度 材 料一 般 采 用 水 基 工 作 液 ， 安 全 可 靠省 掉 了 成 型 的 工 具 電 極 ， 大 大 降 低 了 成 型

15、工 具 電極 的 設(shè) 計(jì) 和 制 造 費(fèi) 用 ， 縮 短 了 生 產(chǎn) 準(zhǔn) 備 時 間 。 在 實(shí) 體 部 分 開 始 切 割 時 ， 需 加 工 穿 絲 用 的 預(yù) 孔 . 第 二 節(jié) 電 火 花 加 工 （ 4） 電 火 花 線 切 割 加 工 的 應(yīng) 用 1） 加 工 模 具 2） 加 工 電 火 花 成 型 加 工 用 的 電 極 3） 直 接 在 板 料 上 割 出 零 件 第 二 節(jié) 電 火 花 加 工微 細(xì) 結(jié) 構(gòu) 零 件 第 二 節(jié) 電 火 花 加 工 第 三 節(jié) 激 光 加 工 一 激 光 加 工 的 工 作 原 理 第 三 節(jié) 激 光 加 工二 、 激 光 加 工 的 特 點(diǎn)

16、1） 激 光 瞬 時 功 率 密 度 高 ， 幾 乎 可 以 加 工 任 何 高 硬 、耐 熱 材 料 ， 適 用 范 圍 廣 。2） 激 光 光 斑 大 小 可 以 聚 焦 到 微 米 級 ， 輸 出 功 率 可以 調(diào) 節(jié) ， 因 此 可 用 以 精 密 微 細(xì) 加 工 。3） 無 機(jī) 械 接 觸 作 用 ， 沒 有 工 具 損 耗 ， 不 會 產(chǎn) 生 加工 變 形 。4） 加 工 速 度 快 、 熱 影 響 區(qū) 小 ， 幾 乎 無 熱 變 形 。 第 三 節(jié) 激 光 加 工5） 生 產(chǎn) 率 高 。6） 設(shè) 備 復(fù) 雜 ， 一 次 性 投 資 較 大 。7） 靠 聚 焦 點(diǎn) 去 除 材 料

17、， 激 光 打 孔 和 切 割 的 激 光 深度 受 限 ， 目 前 的 切 割 、 打 孔 厚 （ 深 ） 度 一 般 不 超 過10mm， 因 而 主 要 用 于 薄 件 加 工 。 第 三 節(jié) 激 光 加 工三 激 光 加 工 的 應(yīng) 用 激 光 打 孔 激 光 切 割 激 光 焊 接 (4)激 光 熱 處 理 第 四 節(jié) 超 聲 波 加 工 一 、 超 聲 波 加 工 的 原 理 第 四 節(jié) 超 聲 波 加 工二 、 超 聲 波 加 工 的 特 點(diǎn) 1） 適 合 脆 性 材 料 工 件 的 加 工2） 加 工 精 度 高 ， 表 面 質(zhì) 量 好 。3） 加 工 設(shè) 備 簡 單 ， 操 作 維 修 方 便 。 第 四 節(jié) 超 聲 波 加 工三 、 超 聲 波 加 工 的 應(yīng) 用 1） 型 孔 、 型 腔 加 工 2） 切 割 加 工 3） 復(fù) 合 加 工 4） 超 聲 清 洗