特种加工与精密加工.doc

特种加工
1 电火花加工的原理是基于工具和工件之间脉冲性火花放电时的电腐蚀现象来腐蚀多余的金属，以达到对零件的尺寸、形状及表面质量预订的加工要求。
要达到这一目的，必需创造以下条件，解决下列问题：
（1） 必需使工具电极和工件背加工表面保持一定的放电间隙，这一间隙随加工条件而定，通常约为0.02~0.1mm.
（2） 火花放电必须是瞬时的脉冲性放电
（3） 火花放电必需有一定的绝缘性能的绝缘液体介质中进行
2电火花加工的局限性：
（1） 主要用于加工金属等导电材料，但在一定条件下页可以加工半导体和非导体材料
（2） 一般加工速度较慢
（3） 存在电极损耗
3电火花加工工艺方法按工具电极和工件相对运动的方式和用途的不同大致可分为电火花穿孔成形加工、电火花线切割、电火花磨削和镗磨、电火花同步共轭回转加工、电火花高速小孔加工、电火花表面强化与刻字六大类
4电火花放电时，电极表面的金属材料究竟是怎样背蚀除下来的，这一微观的物理过程即为所谓的电火花加工机理。这一过程可以分为四个联系阶段：极间介质的电离、击穿，形成放电通道；介质热分化、电极材料融化、气化热膨胀；电极材料的抛出极间介质的消电离.放电通道中心的温度可达10000摄氏度以上
5影响材料放电腐蚀的因素有：（1）极性效应。我国通常把工件接脉冲电源的正极时称为“正极性”加工；反之，工件接脉冲电源的负极时，称为“负极性”加工，又称“反极性”加工。当采用窄脉冲精加工时，应采用正极性加工。
6出了脉宽、脉间的影响外，还有脉冲峰值电流、放电电压、工作液以及电极对的材料等都会影响到极性效应
7点参数主要是指电压脉冲宽度、电流脉冲宽度、脉冲间隔、脉冲平率、峰值电流和极性等
8提高电蚀量和生产率的途径在于：提高脉冲频率；增加单个脉冲能量，或者说增加平均放电电流和脉冲宽度，减小脉间，设法提高系数ka、kc。
9热血常数是指熔点、沸点、热导率、比热容、熔化热、气化热等
10档冒充能量相同时，金属的熔点、沸点、比热容、熔化热、汽化热越高，电蚀量将越少，越难加工。
11工作液的作用是：形成火花放电通道，并在放电结束后迅速恢复间隙的绝缘状态；对放电通道产生压缩作用；帮助电蚀产物的抛出和排除；对工具、工件产生冷却作用
12一般在短脉冲精加工时采用正极性加工，而在长脉冲粗加工时则采用负极性加工
13低损耗加工：相对损耗小于1%的加工。由于碳的熔点和气化电都很高，故碳黑膜可对正电极起到保护和补偿损耗作用，从而实现“低损耗”加工
14影响加工精度的主要因素有：放电间隙的大小及其一致性、工具电极的损耗及其稳定性、还有“二次放电”。二次放电是指侧面已加工表面上由于电蚀参悟等得进入而在此进行的非正常放电。
15脉冲放电时间的单位时：us
16影响表面粗糙度的因素主要是放电时间与峰值电流的乘积，即单个脉冲能量的大小
17电火花几个的脉冲电源的作用是把工频交流电流转化成一对频率的单向脉冲电流，已供给电极放电间隙所需的能看来蚀除金属
18RC脉冲电源的工作原理是利用电容充电储能，而后瞬时放出，形成火花放电来蚀除金属。因为电容时而充电，时而放电，一张一弛，故又称“驰张式”脉冲电源。
19电火花与切削加工不同，属于“不接触加工”
20由于火花放电间隙很小，且与加工规格、加工面积、工件蚀除速度有关，因此很难靠人工进给、液不能像钻削那样采用“机动”、等速进给，而必须采用自动进给调节系统。
21冲模由于形状复杂和尺寸精度要求高，所以他的制造已是生产线上的关键技术之一。特 别是凹摸应用一般的机械加工时困难的，在某些情况下甚至不可能，而靠钳工加工则劳动力量大，质量不易保证，还长因淬活变形而报废，采用电火花加工或线切割加工能较好地解决这些问题。冲模采用电火花加工工艺比机械加工有如下优点：
22可以在工件淬火后进行加工，避免了热处理变形的影响。
23 冲模的配合间隙均匀，刃口耐磨，提高了磨具质量
24不受材料硬度的限制，可以加工硬质合金等冲模，扩大了模具材料的选用范围
25对于中，小型复杂的凹摸可以不用镶拼结构，而采用整体式，简化了模具的结构，提高了模具强度。
26电规准是指电火花加工过程中一组参数，如电压，电流，脉宽，极性等。
27单电极平动法的最大优点时只需要一个电极，一次装夹定位，便可达到±0·05mm的加工精度
28在粗加工时，要求高生产率和低电极损耗，这时应优先考虑采用较宽的脉冲宽度
（例如在400μs以上）
29电火花切割线的基本原理是利用移动的系金属导线（铜线或钼线）作电极，利用数控技术工件进行脉冲火花放电“以不变应万变”切割成线，可切割成形各种二维，三维多面。
30 切割线加工相比于电火花加工的不同特点:
1）电极工具是直径较小的细丝，故脉冲宽度，平均电流等不能太大，加工工艺参数的范围较小，属中，精正极电火花加工，工件唱接脉冲电源正极。
2）采用水或水基工作液，不好引起火，容易实现安全无人运转，但由于工作液的电阻率比 煤油小，因而在开路状态下，仍有明显的电解电流
3）一般没有稳定电弧放电状态
4）电极与工件之间存在“疏松接触”式放电现象。
5）省掉了成形的工具电极，大大降低了成形工具电极的设计和制造费用，用简单的工具电极，高数控技术实现复杂的切割轨迹，缩短了生产准备时间，加工周期短，这不光对产品的试制很有意义，对大批生产液增加了快速性和柔性。
6）电极丝比较细，可以加工微细异型孔，窄缝和复杂形状的工件。
7）由于采用移动的长电极丝进行加工，使单位长度电极丝的损耗较少，从而对加工精度影响比较小，特别在低速走丝切割线加工时，电极丝一次性使用，电极丝损耗对加工精度的影响较小。
31切割线加工为新产品试制，精密零件加工及模具制造开辟了一条心得工艺途径。
1） 加工模具
2） 切割电火花形加工用的电极
3） 加工零件
32导轮偏移式丝架，这种丝架主要用在高速走丝线切割机床上实现锥度切割
所以切割加工总是采用正极性加工
33高速走丝线切割机床使用的工作也是专用乳化液
34电火花线切割控制系统的具体功能：
（1）轨迹控制
（2）加工控制
35我国数控走丝线切割机床采用统一的五指令3B程序格式
36计数长度J以μm为单位
37当脉冲电源的空载电压高，短路电流大，脉冲宽度大时，则切割速度高。但是切割速度和表面粗糙度的要求是互相矛盾的两个工艺指标，必需在满足表面粗糙度的前提下再追求切割速度。
38通常以准氢电极为基准，认为地规定它的电极单位为零
39电解中的这种现象称为阳极钝化，简称钝化
40电化学加工按其作用原理可分为三大类，第一类时利用电化学阳极溶解来进行加工，主要有电解加工，电解抛光等。第二类是利用电化学阴极沉积，涂覆进行加工，主要有电镀，涂镀，电铸等。第三类时利用电化学加工与其他方法相结合的电化学复合加工工艺。
41电解加工与其他加工方法相比较，有以下特点
(1)加工范围广，不受金属材料本身力学性能的限制，可以加工硬质合金，淬火钢，不锈钢，耐热合金等高硬度，高强度及韧性金属材料，并可加工叶片，锻模等各种复杂型面。
(2)电解加工的身产率较高
(3)可以达到较好的表面粗糙度（Rα1·25~0·2μm）和±0·1mm左右的平均加工精度
(4)由于加工过程中不存在机械切削力，所以不会由切削力引起的残余应力和变形，没有飞边毛刺。
(4)加工过程中阴极工具在理论上不会损耗，可长期使用
42若阳极极化十分严重，阳极的电极电位高于溶液中的某些阴离子，则阳极就不会溶解，阳极反应主要是电极电位最低的 某种阴离子的氧化反应，这时的电流效率为零
43电解液可分为中性盐溶解液，酸性溶解液，碱性溶解液。最常用的有NaC1,NaNO3,NaC1O3三种电解液
44入口处的蚀除度及间隙尺寸Δ1比出口处Δ2为大，其加工精度和表面质量液较出口处为好
45电解加工的基本设备包括直流电源，机床及电解液系统三大部分
46电解加工机床目前大多数采用伺服电动机或直流电动机无级调速的进给系统，容易实现自动控制。行星减速器、谐波减速器在电解加工机床中正被更多地采用。为了保证进给系统的灵敏度，使低速进给时不发生爬行现象，生产中采用了滚珠丝杠传动，用滚动导轨代替滑动导轨。
47在外电场的作用下，如果阳极表面液层金属离子的扩散和迁移速度较慢，来不及扩散到溶液中去，使阳极表面造成近视离子堆积，引起电位值增大没这就是浓差极化
48电解加工的缺点和局限性为：
（1）不易达到较高的加工精度和加工稳定性。(2)电极工具的设计和修正比较麻烦，因而很难适应单件生产。（3）电解加工的附属设备较多，占地面积较大机床要有足够的刚性和防腐性能，造价较高。（4）电解产物虚妥善处理，否则将污染环境。
49电解加工的基本设备包括：直流电源、机床及电解液系统三大部分
50激光具有强度高、单色性好、相干性好和方向性好
51离子束加工用于工件上作去除加工的离子刻蚀（即从工件上去除材料，是一个撞击溅射过程）加工；用于给工件表面涂覆的离子镀膜加工，用于表面改性的离子注入加工等。
52声学部件的作用是把高频率电能转变为机械能使工具端面作高频率、小振幅的振动，以进行加工。
53换能器的作用是将高频电振荡转换成机械振动，目前实现这一目的可利用压电效应和磁致伸缩效应两种方法。
54变幅杆之所以能扩大振幅，是因为通过它的每一截面的振动能量是不变的 ，截面小的地方能量密度大，振动振幅液就越大。
55变幅杆制成锥形的时因为锥形的“振幅扩大比”较小（5~10倍）
56超声波在金属棒杆内以纵波传播。
57磨料印度越高，加工速度越快，但要考虑价格成本；磨料粒度越大，加工速度越快，但精度和表面粗糙度则变差.
58型孔加工在生产中往往会遇到一些形状复杂、尺寸较小的四方、六方、椭圆、半圆等形状的通孔和不通孔，机械加工很困难，如采用电解加工则可以大大提高生产效率和加工质量
59电解液的精华方法很多，用的比较广泛的时自然沉淀法，介质过滤法也是常用的方法之一
60电解加工工艺及其应用：1，深孔扩孔加工2，型孔加工3，型腔加工4，套料加工5，叶片加工6，电解倒棱加工7，电解刻字8，电解抛光9，数控展成电解加工
61磨料流的加工是利用一种含磨料的半流动状态的粘弹性磨料介质，在一定压力下强迫在被加工表面上流过，由磨料颗粒的刮削作用去除工件表面微观不平材料的工艺方法
62等离子具有极高的能量密度，这是由下列三种效应造成的（1），机械压缩效应（2），热收缩效 应3，磁收缩效应
63化学铣切的特点（1）可加工任何难切削的金属材料，而不受任何硬度和强度的限制（2）适用大面积加工，可同时加工零件（3）加工过程不会产生应力、裂纹、毛刺等缺陷（4）加工操作技术比较简单
64化学铣切的缺点（1），不适宜加工窄而深的槽和型孔等（2），原材料中缺陷和表面不平整、划痕等不易消除（3），腐蚀液对设备和人体有危害，也不利于环保，故需有适当的防护性措施
65 LOM工艺的成型材料常用成卷的纸，纸的一面事先涂覆一侧热溶胶，偶尔也有用塑料薄膜作为成型材料
66 SLS烧结成型用的材料，早期采用腊粉及高分子塑料粉，用金属或陶瓷粉进行粘接或烧结的工艺也早已达到实用阶段
67 SL工艺的成型材料称为光固化树脂
68 快速成型技术综合了机械工程、CAD、数控技术、激光技术及材料科学技术，可以自动、直接、快速、精确，它是一种基于全新的制造概念——增材加工法
69 在众多的快速成形工艺中，具有代表性的工艺是：光敏树脂相固化成形、选择性激光粉末烧结成形、薄片分层叠加成形和熔丝堆积成形等4种
70为了使弹性杆处于最大振幅共振状态，应该选在震动过程中的波节处
71当频率超过16000Hz超出一般人耳听觉范围就称为超声波
72离子束加工是所有特种加工方法中最精密、最微细的加工方法
73用电子束加工玻璃、陶瓷、宝石等脆性材料时，由于在加工部位附近有很大的温差，容易引起变形甚至破裂，所以在加工前或加工时，需用电阻炉或电子束进行预热
74电子束加工按其功率密度和能量注入时间的不同，可用于打孔、切割、蚀刻、焊接、热处理和光刻加工等
75电子束加工是在真空条件下，利用聚焦后能量密度极高
76一股击激光的实际焦点在工件的表面或略微低于工件表面为宜
77利用激光几乎可以在任何材料上打微型小孔，目前以应用于火箭发动机和柴油发动机的燃料喷嘴加工、化学纤维喷丝板打孔、钟表及以其中的宝石轴承打孔、金刚石拉丝模加工等方面
78激光加工机的组成部分，激光加工机的基本设备包括激光器、电源、光学系统及机械系统等四大部分1，激光器是激光加工的重要部分，他能把电能转化成光能，产生激光束2，激光器电源为激光器提供所需要的能量及控制功能3，光学系统为包括激光聚焦系统和观察瞄准系统，后者能观察和调整激光束的焦点位置，并将加工位置显示在投影仪上4，机械系统主要包括床身、能在三坐标范围内移动的工作台及电机控制系统等，随着电子技术的发展，目前已采用计算机来控制工作台的移动，实现激光加工的数控操作
79电铸、表面局部涂镀和复合镀加工在基本原理和本质都属于电镀工艺的范畴
80工件（阳极）表面的金属在电流和电解液的作用下发生电解作用，被氧化成为一层极薄的氧化物或氢氧化物薄膜，一般称它为阳极薄膜
81电解抛光只是一种表面光整加工方法，而不用于对工件进行形状和尺寸加工
82叶片采用机械加工困难较大而采用电解加工则不受叶片材料硬度和韧性的限制