第一篇：特种加工基本原理及发展方向
特种加工基本原理及发展方向
司光宇 学号 ： H101901202 哈尔滨工业大学材料科学系
摘要：由于传统加工方法的限制和制约，特种加工越来越多地运用到加工材料中去，广泛包含了直接利用电能，电化学能，光能，声能，特殊机械能等能量来加工材料的方法，本文主要介绍了特种加工的原理及发展方向。关键词：特种加工 电火花 电解 超声 激光 发展方向
特种加工技术是衡量先进制造技术水平的重要指标之一，在精密和超精密加工技术上，微型机械和纳米技术代表了其发展的水平和研究热点，也是先进制造技术中最活跃的因素。许多精密工程和纳米技术需要特种加工的支持。特种加工原理
1.1电火花加工
电火花加工是利用脉冲对导电材料的腐蚀作用去除金属，通过工件和工具电极间的放电而有控制地去除工件材料，以及使材料变形、改变性能或被镀覆，以获得一定形状和尺寸的特种加工。
脉冲电源发出一连串的脉冲电压，施加在浸于工作液中的工件电极和工具电极上，两极间距离很小时，由于电极间的微观表面突起，使得突出点电场强度最大，其间的工作液被电离成电子和正离子，使介质被击穿形成放电通道，在电场力的作用下，产生火花放电，由于受到磁场和工作液的压缩，使得通道内的电流密度很大，可达10的四次方到10的七次方安培每立方厘米，电子和正离子在电场力作用下高速运动，轰击阳极和阴极，生成大量的热，使电极表面迅速熔化甚至气化，由于熔化和气化的速度极高，具有爆炸性，爆炸力把金属微粒迅速抛离金属表面，由此使金属不断被腐蚀。
其中成形加工适用于各种孔、槽模具，还可刻字、表面强化、涂覆等；切割加工适用于各种冲模、粉末冶金模及工件，各种样板、磁钢及硅钢片的冲片，钼、钨、半导体或贵重金属。
1.2电火花线切割加工
电火花线切割加工是在电火花加工基础上发展而来的，利用金属丝（钼丝或黄铜丝）做电极产生电火花来对金属产生切割的加工方法。一般涵盖了高速走丝线切割和低速走丝线切割两种形式。1.3电解加工
电化学加工是通过电化学反应去除工件材料或在其上镀覆金属材料等的特种加工。
加工时工件接直流电源的正极，工具接负极，电源电压不高，约为20v左右，但工作电压可达1000A-2000A，两极间的间隙约为0.1-1mm,电解液从间隙中通过，流速高达5-50m/s，则工件与工具阳极所对应的部分产生溶解，产物不断被电解液冲走，这样阳极不断溶解，使工件不断按阳极型面的形状不断溶解，从而达到加工形状及尺寸的目的。
其中电解加工适用于深孔、型孔、型腔、型面、倒角去毛刺、抛光等。电铸加工适用于形状复杂、精度高的空心零件，如波导管；注塑用的模具、薄壁零件；复制精密的表面轮廓；表面粗糙度样板、反光镜、表盘等零件。涂覆加工可针对表面磨损、划伤、锈蚀的零件进行涂覆以恢复尺寸；对尺寸超差产品进行涂覆补救。对大型、复杂、小批工件表面的局部镀防腐层、耐腐层，以改善表面性能。
1.4超声加工
超声加工是利用超声振动的工具在有磨料的液体介质中或干磨料中，产生磨料的冲击、抛光、液压冲击及由此产生的气蚀作用来去除材料，以及超声振动使工件相互结合的加工方法。其适用于成形加工、切割加工、焊接加工和超声清洗。超声波加工比电火花，电解加工的生产效率低，但加工精度和表面粗糙度比前者好。并且能加工半导体和非半导体。因此，超声波可以进行抛磨精加工。
工具的超声振动是从超声换能器获得的，超声换能器可产生磁致伸缩效应，使铁钴材料尺寸交变振动，振动频率为20-40KHZ，材料在悬浮液的超声波作用的空化现象，使之强化磨粒对材料加工。
超声加工一般包括超声车削，超声钻孔，超声磨削，超声抛光，超声砂袋抛光，超声振动滚齿加工，超声清洗 1.5激光加工
由于激光具有高亮度、高方向性、高单色性和高相干性四大特性，因此就给激光加工带来一些其它加工方法所不具备的特性。
当能量密度极高的激光照射在工件的被加工表面时，光能被工件吸收迅速转化成热能，照射斑点局部区域的材料在0.001s内急剧熔化和气化，熔化和气化的物质被爆炸性地高速喷射出来，工件在高温熔融和冲击波的同时作用下被加工。光制孔的最小孔径已达0.002mm，已成功地应用自动化六坐标激光制孔专用设备加工航空发动机涡轮叶片、燃烧室气膜孔，达到无再铸层、无微裂纹的效果。目前薄材切割速度可达15m/min，切缝窄，一般在0.1～1mm之间，热影响区只有切缝宽的10%～20%，最大切割厚度可达45mm，已广泛应用于飞机三维蒙皮、框架、舰船船身板架、直升机旋翼、发动机燃烧室等。
激光束加工主要应用有打孔、切割、焊接、金属表面的激光强化、微调和存储等。电子束加工有热型和非热型两种，热型加工是利用电子束将材料的局部加热至熔化或气化点进行加工的，适合打孔、切割槽缝、焊接及其他深结构的微细加工；非热型加工是利用电子束的化学效应进行刻蚀、大面积薄层等微细加工等。离子束加工主要应用于微细加工、溅射加工和注入加工。等离子弧加工适用于各种金属材料的切割、焊接、热处理，还可制造高纯度氧化铝、氧化硅和工件表面强化，还可进行等离子弧堆焊及喷涂。1.6快速原型制造加工
快速原型制造是综合使用CAD技术，数控技术，材料科学，机械工程，电子技术及激光技术集成，从设计到三维实体制造的加工统称。
此种加工方法基于光固化成形工艺，即用CAD设计出的三维实体经过处理薄片圆环处理后生成数控代码，在计算机的控制下，由激光照射在液态光敏树脂上固化形成原型；熔融沉积造型工艺是在热熔喷头和送丝机构输送原料，在加热成型室中进行层层堆积的方式加工。1.7水射流切割
水射流切割是利用高压高速液流对工件的冲击实现切割工件。其原理是由液压机构将储存的液流在加压情况下高速喷出，水速可达500-900m/s，束流的功率密度可达10的六次方瓦特每平方毫米，加工深度取决于液压喷射的速度，压力，压射距离及喷射角度来实现。1.8等离子体加工 等离子体加工是利用电弧使气体电离成过热的等离子束流，靠局部的熔化及气体去除材料来实现加工。
工件接直流电源阳极，钨丝接阴极，利用高频振荡或瞬间短路的方法引弧，使钨丝电极产生电弧，在电弧高温作用下，使气体电离成等离子体，使之具有强大的动能和冲击力，对金属工件释放大量的的热，加热时金属熔化，从而实现加工。
1.9化学加工
化学加工使利用化学溶液与金属产生化学反应，使金属腐蚀溶解，改变工件形状、尺寸的加工方法。用于去除材料表层，以减重；有选择地加工较浅或较深的空腔及凹槽；对板材、片材、成形零件及挤压成形零件进行锥孔加工。2 主要加工领域
难加工材料，如钛合金、耐热不锈钢、高强钢、复合材料、工程陶瓷、金刚石、红宝石、硬化玻璃等高硬度、高韧性、高强度、高熔点材料。
难加工零件，如复杂零件三维型腔、型孔、群孔和窄缝等的加工。
低刚度零件，如薄壁零件、弹性元件等零件的加工。
以高能量密度束流实现焊接切割、制孔、喷涂、表面改性、刻蚀和精细加工。
3发展方向
3.1存在问题
(1)不少特种加丁的机理(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。
(2)有些特种加工(如电化学加工)加工过程中的废渣、废气若排房不当．会产生环境污染，影响工人健康。(3)有些特种加工(如快速成形、等离子弧加工等)的加工精度及生产率有待提高。(4)有些特种加工(如激光加工)所需设备投资大、使用维修费高。亦有待进一步解决。
3.2现代发展
1）在加工用途上，现代电火花加工的发展趋势将朝着大力发展计算机数控(CNC)电火花加工技术，积极开展适应控制和加工过程最佳化技术的应用研究．开发适应行星式电火花加工技术。日本发明一种新的电火花成型加工方法, 即在加工液中掺人适量的微细硅粉末,或者铝粉、石墨粉等, 可以提高表面精度数倍以上。目前这种加工方法对应的电火花工机床亦已商品化。今后电火花放电加工技术发展离不开三大趋势, 即高速度化、高精度化(包括表面质量)和高自动化。
2）电解加工一直无法满足高精度零件的精加工要求及电解液对设备的腐蚀严重，在一定程度上限制了电解加工工艺的发展和应用。因此今后电解加工的发展趋势就是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，开展计算机数控仿形电解加工技术研究，开展理论研究和建立过程模型。例如，脉冲电化学加工
3）高能书发展。离子束流加工技术主要发展方向是实现计算机数控自动化、超精密化、经济与高效化。激光束主要发展趋势是向系统化、多功能化、系列化、通用化、小型化和柔性化方向发展.高能束正朝着高精度、大功率、高速度及自动控制与组合化加工方向发展。4）微型磨料射流切割技术是一种全新的微型加工技术，是唯一的一种“软、冷”切割加工方式，具有无热影响区、切口质量好、无火花、降尘、能量集中等独特的优点。微型磨料射流切割速度比激光切割低得多，但可以切割几乎所有的材料，所以微型磨料射流切割成为首选的加工技术。高压水射流加工技术是近年来一种新的工艺，它的适应性、多样性和环保性目前受到各国的重视，也是成长最快的加工技术
国外公司一直用磨料水喷射加工10 m m 以上厚度的防弹玻璃、层压玻璃和聚碳酸醋, 效果良好。磨料水喷射切割加工十分适合于航空材料的加工, 目前正 在这方面进行着大量研究, 最新开发的三维切割方法,如法国L o u is Ble r o it 研究中心已开发一种6 轴龙门式机器人, 用于对组合零件进行精加工以对钦合金、碳纤维成形加工件进行切削加工。该机床申两个磨料水喷射切割头, 一个传感器和一些切削刀具组成.磨料水喷射加工可以胜任精密切割, 加工工件无须去毛刺, 这在氧乙炔、激光束切割法中是无法实现的
5）复合加工包括传统加工和特种加工的复合、特种加工和特种加工的复合。电火花复合加工是以火花放电所产生的热能为主，与磨料机械能、超声振动能和电解液的化学能等中的一种或几种能量相复合进行加工，以提高表面质量和加工效率。电子束加工技术将向高功率化、高精度化、微细化、自动化方向发展。
电解复合加工是以电解的电化学能为主，与磨料的机械能、超声振动和电弧放电能等中的一种或者几种能量相复合进行加工。
复合加工是对传统中常用的单一机械加工、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以及电子工业要求超精密的警惕材料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。其次，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。如对脆陛材料的物理化学多样特性的研究，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。3.3技术发展趋势
1)采用自动化。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。
2)精密化、微型化。要在保持原有特种加工特点的基础上，向微细加工、纳米加工方向发展，同时，不仅要注意分离加工，而且要注意结合和变形加工。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)新方法。要开拓一些新的特种加工方法和复合加工方法，如LIGA 加工技术是德国开发的，它把深层同步辐射X 射线光刻、电铸成形和铸塑结合起来，是实现高深宽比三维结构的成形方法，国外应用已比较广泛；又如量子束加工技术也是很有加工前途的。目前已成功应用的水射流加工技术，包括水射线、磨料水射流和冰粒水射流等都有广泛的应用前景，与电子束、离子束、激光束共同组成了束流加工技术。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。
4)绿色制造，由于世界性的环境保护，制造业必须面对这一问题进行绿色加工，在特种加工中，用水基溶液代替有污染的工作液，有多方面的工作可做。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。
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，需要不断发展。
6)柔性化、集成化、智能化.柔性化可实现多品种小批量生产；集成化可充分利用CAD/ CAM、CIMS 等技术实现设计制造一体化、并行设计、虚拟制造、反求工程等；智能化可利用专家系统、模糊推理、人工神经网络、遗传基因等人工智能技术，解决制造过程中的复杂决策问题，提高实用性，代替人的部分脑力劳动。
结束语
随着特种加工在生活，发展，军事领域的不断扩大，我们有必要解决现阶段特种加工存在的问题和缺陷，研究新的方法工艺，开发新的技术，从而使特种加工不断发展，符合人类发展的需要。4参考文献
1余承业．特种加工新技术．北京：国防工业出版社，1995(1)2盛晓敏．邓朝辉.先进制造技术．北京：机械工业出版社，2000(9)3宋红.文昊伟.特种加工在航天中应用研究.机械设计与制造 2009年2月 4 机械科学研究院.先进制造技术发展前瞻研究.1999 5王先逵.赵彤.特种加工是先进制造技术的重要发展方向.2002 年第l 期 6向大树.关于特种加工的产生和发展.科教创新.2009(1)7何国国 特种加工与机械制造工艺技术变革探讨.科技致富向导.2010(17)
第二篇：特种加工报告
特种加工总结报告
院 系：机械与汽车工程学院 专 业：机械设计与制造 班 级： 学 号： 姓 名：
特种加工总结报告
摘要：特种加工技术是直接借助电能、热能等各种能量进行材料加工的重要工艺方法。现阶段，先进制造技术不断发展，作为先进制造技术中的重要的一部分，特种加工对制造业的作用日益突显。本文对什么是特种加工、特种加工的特点、种类以及发展趋势等作了描述。阐述了特种加工在现代社会发展过程中的重要地位，大力发展特种加工的必要性。
关键词：特种加工、特种加工技术、特点、应用、发展趋势 目录： 引言
1、电火花加工
1.1 电火花放电沉积的基本原理与特点 1.2 极性效应
1.3 电火花加工中电极损耗分析与解决措施 1.4 电火花加工的发展趋势
2、特种加工技术的特点或应用及发展前景 2.1特种加工技术的特点
2.2 特种加工引起的机械制造工艺技术变革 2.3特种加工技术的发展趋势 2.4总结
3、结束语
引言：
传统的机械加工技术对推动人类的进步和社会的发展起到了重大的作用。随着科学技术的迅速发展，新型工程材料不断涌现和被采用，工件的复杂程度以及加工精度的要求越来越高，对机械制造工艺技术提出了更高的要求。由于受刀具材料性能、结构、设备加工能力的限制，使用传统的切削加工方法很难完成对高强度、高韧性、高硬度、高脆性、耐高温和磁性等新材料，以及精密复杂、微细构件或难以处理的形状的加工。为了解决这些加工的难题，人们不断开发研究并成功采用“传统的切削加工以外的新的加工方法—— 特种加工方法”解决了很多工艺问题，在生产上发挥了很大的作用，引起了机械制造工艺技术领域的许多变革。特种加工是相对于传统的切削加工而言的，实质上是直接或复合利用电能、电化学能、化学能、光能、声能、热能、磁能、物质动能、甚至爆炸能等对工件进行加工的工艺方法的总称。正文
1.电火花加工
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。按工具电极和工件相对运动的方式和用途的不同，电火花加工工艺大致可分为电火花成形加工、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、电火花放电沉积与刻字六大类。
1.1 电火花放电沉积的基本原理与特点
电火花放电沉积的原理是利用脉冲电路的充放电原理，采用导电材料(硬质合金、石墨、合金钢、铝和铜等)作为工具电极(阳极)，在空气或特殊的气体中使之与被强化的金属工件(阴极)之间产生火花放电。当工具电极与工件达到某个距离电场强度足以使介质电离击穿时两者之间就产生火花放电，使电极端部与工件表面微区发生熔化甚至气化，熔融金属在热作用，电磁力和机械力的作用下沉积在工件表面。电极与工件的放电间隙频繁发生变化，电极与工件间不断发生火花放电，从而实现放电沉积。1.2 极性效应
在电火花放电加工过程中，无论是正极还是负极，都会受到不同程度的电蚀。这种单纯由于正、负极性不同而彼此电蚀量不一样的现象叫做极性效应。因此，当采用窄脉冲、精加工时应选用正极性加工；当采用长脉冲、粗加工时，应采用负极性加工，此时可得到较高的蚀除速度和较低的电极损耗。从提高加工生产率和减小工具损耗的角度来看，极性效应愈显著愈好，故在电火花加工中必须充分利用。当用交变的脉冲电流加工时，单个脉冲的极性效应便相互抵消，增加了工具的损耗，因此，电火花加工一般采用单向脉冲电源。
1.3 电火花加工中电极损耗分析与解决措施
电火花在整个加工过程中要受到各种干扰因素的影响, 这些干扰因素直接或间接地影响着加工质量。在电火花加工过程中电极损耗分为绝对损耗和相对损耗。造成电极损耗的原因有：小面积精加工，加工件结构尺寸偏小，加工时间过长，电极装夹不当等因素。因此为了减少电极的损耗一般有以下方法：（1）有效排除电蚀物（2）电极材料和加工参数的合理选用（3）提高加工技能和安全操作意念等等。电火花加工电极损耗和变形是一个复杂的过程。为了降低电极损耗程度, 减少变形, 除了充分利用放电过程的极性效应和吸附效应外, 同时也要选用适宜的电极材料, 并且在实际的加工过程中要根据具体的加工对象实施一定的加工技巧和选择合适的加工参数 1.4 电火花加工的发展趋势
电火花线切割加工技术在相当长的时间里间都是采用精规准参数进行一次切割成型,其切割速度与加工表面质量之间存在着一定的矛盾。中国特有的高速走丝电火花线切割机长期存在的加工质量问题, 可以采用多次切割工艺来解决。现目前中速走丝电火花线切割机是一种价格较低, 加工精度、粗糙度、加工效率介于高速走丝与慢走丝的一种机床,具有很好的发展前景。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: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,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。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, 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。
2、特种加工技术的特点或应用及发展前景 2.1特种加工技术的特点
2.1.1 加工范围上不受材料强度、硬度等限制。特种加工技术主要不依靠机械力和机械能去除材料，而是主要用其他能量（如电、化学、光、声、热等）去除金属和非金属材料，完成工件的加工。故可以加工各种超强硬材料、高脆性及热敏材料以及特殊的金属和非金属材料。
2.1.2 以柔克刚。特种加工不一定需要工具，有的虽使用工具，但与工件并不接触，加工过程中工具和工件间不存在明显的强大机械切削力，所以加工时不受工件的强度和硬度的制约，在加工超硬脆材料和精密微细零件、薄壁元件、弹性元件时，工具硬度可以低于被加工材料的硬度。
2.1.3 加工方法日新月异，向精密加工方向发展。当前已出现了精密特种加工，许多特种加工方法同时又是精密加工方法、微细加工方法，如电子束加工、离子束加工、激光束加工等就是精密特种加工；精密电火花加工的加工精密度可达微米级0.51μm，表面粗糙度可达镜面 Ra0.02μm。2.1.4 容易获得良好的表面质量。由于在加工过程中不产生宏观切屑，工件表面不会产生强烈的弹、塑性变形，故可以获得良好的表面粗糙度。残余应力、热应力、冷作硬化、热影响区及毛刺等表面缺陷均比机械切割表面小，尺寸稳定性好，不存在加工中的机械应变或大面积的热应变。
2.2 特种加工引起的机械制造工艺技术变革
2.2.1特种加工扩大了可加工材料的范围。特种加工方法使机制工艺可加工的材料范围从普通材料发展到超硬材料和特殊材料，使任何材料的加工均成为可能。材料的可加工性不再与硬度、强度、韧性、脆性等成直接正比或反比关系。传统上认为很难加工的金刚石、硬质合金、淬火钢、石英、玻璃、陶瓷等材料，可以用电火花、超声波、电解、激光等特种加工方法来加工。对电火花线切割而言，淬火钢比未淬火钢更易加工。2.2.2特种加工改变了传统的结构工艺性好与坏的“概念”。传统的加工方法 认为方孔、窄缝、小孔、深孔、弯孔等结构工艺性差，有些情况下被认为工艺性 很“坏 ”，甚至被列为结构设计禁区，特种加工使这一“坏”变成了可以，甚者可认为好，因为对于电火花穿孔、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。如：山形硅钢片冲模，过去由于不易制造往往采用拼镶结构，现在采用电火花线切割加工，既使是硬质合金模具也可做成整体结构；小深斜孔、排孔、群孔、小方孔筛网，薄壁、弹性、低刚度零件等，过去认为的加 工难题，采用特种加工方法后变得容易了。
2.2.3特种加工改变了传统的淬火工艺路线及零件不合格品的可修复性。特 种加工的出现，打破了淬火热处理工序必须安排在除磨削以外的其它切削成型加工之后传统工艺准则。由于特种加工不受工件硬度的限制，所以有时为了避免成型加工后淬火热处理引起的应力变形，可以先淬火而后加工。过去认为很多 不可修复的废品，现在都可用特种加工方法来修复。例如 ：过去淬火前忘了钻定位销孔、铣槽等工艺，淬火后只能报废，现在可以用电火花打孔、切槽进行补救；加工尺寸超差及工作中磨损了的轴和孔，均可用电刷镀修复。
2.2.4特种加工将改变新产品试制的传统模式。传统新产品的试制，往往是 刀具、模具、量具以及工装夹具设计制造先行。例如：加工花键孔需要设计制造 花键孔拉刀；加工各种标准和非标准直齿轮需要准备滚刀或设计加工成形铣刀；大量 钣金件 的异型孔 加工需 要冲模 ；复杂零件的试制所需要的刀具工装更多。现在采用数控电火花线切割，可直接加工花键孔、非标直齿轮、钣金异型孔，甚至可加工复杂的二次曲面零件；采用快速成型技术—— 增材加工法，可快速完成各种复杂零件的试制。可见，特种加工方法的采用不仅可加快产品试制速度，而且可以节约大量的新产品试制费用，必将改变新产品设计试制的模式。
2.2.5特种加工技术已成为微细加工、纳米加工的主要手段。目前，制造技术前沿逐渐转向细小精微，微米、亚微米以及纳米级制造成为制造业融入高 技术的切入点。而电子束、离子束、激光、电火花、电化学等电物理、电化学特种加工技术，正是近年来快速发展的微细和纳米加工的主要手段。例如：离子注入、溅射、化学沉积（ＣＶＤ）、光刻、表面贴装；磁头、磁盘、晶片的纳米级精密加工 ；纳米材料的制造等。也就是说特种加工已成为未来先进制造技术的主要特征之一。
2.2.6特种加工引起了产品设计思路的变革。特种加工使任何材料的加工 成为可能，解决了各种特殊复杂表面的加工，以及各种超精、光整或具有特殊要求的零件加工问题，其中的快速成型技术又使产品的快速试制成为可能。所以特种工加工使产品设计中考虑的零件材料、制造工艺方法等有了更广阔的选择余地，甚至可以快速地将设计思想变为具有一定功能的原型，从而使产品的设计思路趋“创意和制造的统一，即想到的就能做成”。随着现代机械制造工艺的发展，不懂特种加工技术将不是一个合格的产品设计者与制造者。
2.3特种加工技术的发展趋势
2.3.1 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，建立综合参数自动适应系统、数据库等，进而建立特种加工的CAD/CAM和FMS系统，这是当前特种加工技术的主要发展趋势。
2.3.2 向工程化和产业化方向发展不断改进、提高高能束源品质，对大功率、高可靠性、多功能、智能化加工设备的研发是今后的重点发展方向。
2.3.3 着力开展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，正向亚微米级和纳米级迈进，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的需要，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。
2.3.4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，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、废渣、废液，向“绿色”加工的方向发展。2.4总结
特种加工技术集成了机械、电子、信息、材料技术和计算机等技术，发展异常迅速。现代特种加工技术主要是伴着高硬度、高强度、高韧性、高脆性等难切削材料的出现，以及制造精密细小、形状复杂和结构特殊的零件的需要而产生的，具有其他常规加工技术无法比拟的优点，已成为航空航天、汽车、仪器仪表、微型机械、轻工、模具等行业的支撑技术和关键技术。因此，特种加工技术还需更进一步的发展：① 不断改进、提高高能束源品质，并向大功率、高可靠性方向发展。②高能束流加工设备向多功能、精密化和智能化方向发展，力求达到标准化、系列化和模块化的目的。扩大应用范围，向复合加工方向发展。③ 不断推进高能束流加工新技术、新工艺、新设备的工程化和产业化工作。随着我国机械制造业向高技术化迈进，特种加工的应用越来越广泛，我国特种加工机床的总拥有量已居世界前列。特种加工及其引起的机械制造工艺技术的变革，应该引起我们思考与关注。随着科学技术和现代工业的发展，特种加工技术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，并发挥越来越重要的作用。
3、结束语
特种加工技术涵盖了机械、材料等技术,是一门综合的科学加工技术其发展异常迅速。加工尺度的微细化,加工方法的复合化和加工过程的自动化,已成为特种加工技术研究发展的热点。随着科学技术的飞速发展, 特种加工必将不断完善和迅速发展, 特种加工必将成为推动科学技术和现代制造工业发展的中坚力量。
参考文献: [ 1 ] 孔庆华.特种加工[M ].上海:同济大学出版社, 2003.[ 2 ] 赵万生.特种加工技术[M ].北京:高等教育出版社, 2001.[ 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): 24225.[ 4 ] 顾文琪,马向国,李文萍.聚焦离子束微纳加工技术[M].北京:北京工业大学出版社,2006.12.[ 5 ] 曹凤国.超声加工技术[ M].北京: 化学工业出版社, 2005 [ 6 ] 张辽远.现代加工技术[ M].北京: 机械工业出版社, 2002 [ 7 ] 曹炜,曾忠,李合生.快速成形技术及其发展趋势[ J ].机械设计与制造, 2006(5).[6] 王建生，微型磨料射流加工技术的现状及应用前景 [ J ].新技术新工艺, 2001(12): 15 218.[7] 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）． [8] 中国机械工程学会．机械制造技术的发展及其高技术化［Ｊ］．中国机电工业2004，（３）．
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[12] 颜永年等.快速制造技术的最新发展及其发展趋势.第11 届全国特种加工学术会议专辑 ,2005 :40245.
第三篇：特种加工论文
加工间隙内电解产物对微细电解加工
院（系）名称：
班 级：姓 名： 学 号：
机电工程学院
的影响分析 加工间隙内电解产物对微细电解加工的影响分析
摘要：微细电解加工时，由于间隙微小，生成的电解产物因难以从加工区域中移除而降低了加工速度甚至中断加工。为保证加工的持续进行，利用工具电极作间歇快速回退是移除间隙内的电解产物、更新电解液的有效途径之一。论文研究分析了间歇回退加工情况下电解产物移除速率对加工速度的影响，结果表明：加工速度并不随加工间隙的减小而单调增大，实际加工速度存在极限值(极大值)。为兼顾加工效率和加工精度，应以与之对应的间隙值作为实际加工间隙。
Abstract: the subtle electrochemical machining, as the tiny gaps, generated by electrolysis product from processing area to remove and reduce the processing speed and even interrupt processing.To ensure that the ongoing process, using the tool electrode for intermittent fast back is removed in the clearance product, electrolysis update electrolyte one of the effective ways.Paper analyzes the intermittent back under processing product electrolysis rate on the processing speed remove influence, and the results show that: the processing speed is not with the decrease of the machining gap increases and drab, actual processing speed limit(maximum value)there.For both the processing efficiency and machining precision, should be with as the matching gap value as an actual machining gap.关键词：微细电解加工；电解产物；加工速度；间歇回退
电解是基于金属阳极在电解液中发生电化学溶解的原理，对工件进行减材加工。在电解加工时，工件材料是以离子的形式被蚀除，理论上工件可达到微米甚至纳米精度，因此在精密、微细制造领域有着潜在的应用前景。但电解加工时阴、阳极间的电位差在加工间隙中形成的电场使工件上不希望被加工的部位和已加工部位都会被继续蚀除，造成杂散腐蚀，这在很大程度上影响了电解加工的精度。因此，约束电场、改善流场是增强电解加工的集中蚀除能力、改善加工精度的基本途径。为实现较高精度的微细电解加工，某个研究室提出了一种采用工具电极侧面绝缘、微小加工间隙伺服控制、高频窄脉冲电源、非线性低浓度电解液等方法集成的工艺路线，探索微细电解加工达到工业应用要求的可行性。在微细电解加工过程中，加工问隙微小是其最基本的特征，端面和侧面的间隙一般在几十微米以下叫，这样小的间隙空间使得加工中生成的大量(相对于被蚀除掉的金属体积)电解产物蓄积在加工区内，导致加工区局部电解液成分、浓度发生很大程度的改变，从而降低加工反应速度甚至中断加工。由于加工尺寸和间隙微小，常规电解加工时采用的强制冲液更新间隙中电解液的方法在微细电解加工无法应用。为使微细电解加工能持续进行，通过加工间隙伺服控制，利用工具电极间歇回退产生的抽吸作用排出电解产物、更新加工区内部电解液将是一有效可行的技术途径。l.电解加工的电化学过程分析
电解加工时，在工件金属(阳极)和工具电极(阴极)表面分别进行着氧化和还原反应。反应是由发生在电极(这里的电极指的是在电化学反应中作为电子导电相的金属，而非工具电极)／溶液这两种导体界面上的一系列性质不同的过程组成，在电化学理论中统称为“电极过程”。根据电极动力学理论，一般情况下，电极过程大致由下列各单元步骤串联而成：(1)液相传质步骤——反应物粒子向电极表面附近液层迁移。
(2)表面前置转化步骤——反应粒子在电极表面或表面附近液层进行反应前的转化，如反应粒子的吸附、金属络离子的解离或其他化学变化。
(3)电化学反应步骤(亦称电子转移步骤)反应粒子在电极／溶液界面上得电子或失电子，生成 还原反应和氧化反应产物。
(4)表面随后转化步骤——反应粒子在电极表面或表面附近液层进行反应后的转化，如反应产物从电极表面脱附、复合、分解、歧化或其他化学变化。(5a)新相生成步骤--反应产物生成新相(气体或固相沉积层)。
(5b)反应后液相传质步骤——可溶性反应产物从电极表面向溶液内部迁移。
(5b)反应产物移除步骤——可溶性反应产物向溶液内部迁移和产生的新相被从加工间隙中移除。如这些电解产物不能及时有效地被移除掉而蓄积在加工间隙中，其中的金属沉淀产物还会逐渐在阳极表面沉积，形成一层薄膜，阻碍反应的发生；阴极上生成的氢气逐渐积聚，这样不只是减慢了反应速度，甚至可能在阴、阳极问搭成连续的气泡桥或形成空穴，而使加工中断。因此，在微小间隙加工时反应产物移除步骤将取代换液良好时的电化学反应步骤而成为加工控制步骤，反应产物的移除(或电解液的更新)速度制约着阳极金属的实际蚀除速度，成为在微细电解加工中影响实际加工速度的决定性因素。2电解产物移除策略
为了有效地移除电解产物，保证加工的持续进行，常规电解加工主要利用高压、高速的电解液流动来带走反应产物(包括反应热)。但在微细电解加工时，由于电极本身尺寸微小，高冲液压力可能导致电极发生振动甚至变形；且由于加工间隙微小，电解液沿程压力损失大，外部冲液对加工区域内部较深处电解液的扰动和更新能力很弱，这在深小孑L加工时尤其明显。此时仅对加工区进行外部冲液只能移除掉加工区域外部和浅表处的反应产物，加工间隙 内的反应产物仍会蓄积。在微细电解加工时，排出电解产物、更新加工间隙内部电解液的能途径，一是工具电极高速旋转’，或是工具电极间歇回退引。电极高速旋转时，由于电解液具有一定粘性，旋转电极的边界将拽引着周围的流体随它一起作圆周运动，加强了间隙内电解液的对流，改善了流场。电极旋转排屑方式适用于单电极圆孑L加工和扫描加工。但由于在电极端部中心处离心力接近零，电解产物无法顺利排出，故仍需依赖间歇回退来强化电解液更新“。
电极间歇回退是在加工过程中让电极按一定时间间隔快速回退，使加工区域内部的压力骤然降低，形成强烈的抽吸作用，一方面可充分将加工区内的反应产物(包括气泡)带出工件表面外，另一方面可迫使周围新鲜电解液被吸入到加工区内，并可通过热对流抑制加工区内的温升。间歇回退方式对单电极和阵列电极加工都适用，在微细电解加工研究中得到了较多的应用。
间歇回退加工过程如图1所示，首先在回退前切断加工电源，防止电极在运动过程中对孔侧壁二次加工；然后电极逆进给方向快速回退到距离加工表面外一定距离处，使外部电解液将其端部附着的反应物尽量冲走；再根据进给速度计算当前加工位置，电极快速前进到该位置，形成加工间隙，接通电源，继续加工。在图1中，T为每次回退(含快退、快进过程)所需时间，由伺服控制装置的响应速度决定；T，为两次回退之问的进给加工时间。加工最初时，间隙内是新鲜电解液，电化学反应步骤是加工过程控制步骤；加工一段时间后，随着电解产物蓄积，间隙内电解液实际电导率降低，电化学反应速度随之减小，这时反应产物移除步骤成为控制步骤，当反应产物在间隙内积累到一定数量(并不一定需占据全部间隙空间)，加工中断，此时需回退换液，如此往复。因此间歇回退加工过程实际由电化学反应步骤和反应产物移除步骤交替控制，加工速度的计算和优化必须综合考虑由法拉第电解定律得出的阳极金属蚀除速度和反应产物的移除速度的影响。
3间歇回退方式加工速度分析 当加工间隙△很大，在曲线极值点的右侧时，随着△减小，加工速度会逐渐增大，这是由于 阳极金属蚀除速度。较小，电解产物生成速度较慢，对间隙内加工条件的影响较小，此时电化学反应步骤是加工过程的控制步骤，加工速度主要受影响。当加工间隙减小到极值点附近时，此时加工程实际由电化学反应步骤和反应产物移除步骤混合控制，两个步骤的潜在反应速度基本相同。当加工间隙△继续减小，趋近于零时，加工速度随..△近似呈现线性减小，这是由于在加工间隙很小时，间隙空间内容污(反应产物)能力弱，阳极金属蚀除速度迅速降低，有效加工时间很短，此时反应产物移除步骤成为加工过程的控制步骤，加工速度主要受电解产物移除速度的影响。在微细加工感兴趣的微小加工间隙(△<30 m)内，如图5所示，当A值很小(=0．0005)时，B值对加工速度的影响很小。这是因为在微小加工间时，产物生成速度快，有效加工时间丁，相对于回退时间丁n而言较小，对加工速度的影响也较小。这意味着，为了达到较好的加工精度，采用小间隙加工时，产物排出困难，A值很小，即便是提高电解液浓度和加工电压(B值会随之增大)，对加工速度的改善也非常有限；且较高的电解液浓度和加工电压会导致集中蚀除能力变弱，加工区域的侧面间隙扩大。因此在微小加工间隙时应采用低浓度电解液和低电压加工，加工速度不会明显下降，同时能更好地保证加工精度.4结论
在微细电解加工过程中，随着加工间隙减小，加工区域内电解产物的移除和电解液更新困难，电解产物的移除步骤制约着阳极金属的实际蚀除速度，逐渐成为加工过程的控制步骤，最终决定了实际加工速度。在微小加工间隙时不能简单地根据阳极金属理想蚀除速度公式来确定加工间隙和加工速度等参数，否则会得出与实际情况矛盾的结果。加工速度的计算和优化必须综合考虑由法拉第电解定律得出的阳极金属蚀除速度和反应产物的移除速度的影响。为了有效移除电解产物，保证加工的持续进行，可采用工具电极间歇回退加工方式来强化加工间隙内部电解液的更新。间歇回退加工时，实际加工速度并不随加工间隙..△的减小而单调增大，实际加工速度存在极限值(极大值)，将对应的间隙值作为实际加工间隙，可兼顾加工效率和加工精度。当加工间隙△减小并趋近于零时，由于电解产物的影响，阳极金属蚀除速度并不会趋于无穷大，实际加工速度将随△减小反而降低。参考文献：
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第四篇：特种加工填空题
一、填空题
1、特种加工主要采用 机械能 以外的其他能量去除工件上多余的材料，以达到图样上全部技术要求。（1分）
2、电火花加工原理是基于 工具和工件（正、负电极）之间脉冲性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、形状和表面质量等预定的加工要求。（2分）
3、电火花加工系统主要由 工件和工具、脉冲电源、自动进给和调节装置
几部分组成。（3分）
4、在电火花加工中，提高电蚀量和加工效率的电参数途径有：提高脉冲频率、增加单个脉冲能量、减少脉冲间隔。（3分）
5、电火花加工的表面质量主要是指被加工零件的 表面粗糙度、表面变质层、表面力学性能。（3分）
6、电火花加工的自动进给调节系统主要由以下几部分组成：测量环节、比较环节、放大驱动环节、执行环节、调节对象。（3分）
7、电火花成型加工的自动进给调节系统，主要包含 伺服进给控制系统 和 参数控制系统。（2分）
8、电火花加工是利用电火花放电腐蚀金属的原理，用工具电极对工件进行复制加工的工艺方法，其应用范围分为两大类：穿孔加工、型腔加工。（2分）
9、线切割加工是利用 移动的、作为负极的、线状电极丝 和工件之间的脉冲放电所产生的电腐蚀作用，对工件加工的一种工艺方法。（2分）
10、快走丝线切割机床的工作液广泛采用的是 乳化液，其注入方式为 喷入式。（2分）
11、线切割机床走丝机构的作用：是使电极丝以一定的速度运动，并保持一定的张力。（2分）
12、线切割控制系统作用主要是：1）自动控制电极丝相对于工件的运动轨迹；2）自动控制伺服的进给速度。（2分）
13、快速成形技术（RP）最早产生于二十世纪70年代末到80年代初，目前RP技术的主流是： SLA立体光造型、LOM薄材叠层制造、SLS激光烧结、FDM熔融成型 四种技术。（4分）
14、快速成型的数据接口主要有：快速成型技术标准数据格式即STL格式 和 快速成型设备的通用数据接口即CLI 格式。（2分）
一、填空题
1、电火花加工是将电极形状复制到工件上的一种工艺方法。
2、数控电火花机床数控摇动的伺服方式有自由摇动、步进摇动、锁定摇动。
3、放电间隙是放电时工具电极和工件之间的距离。
4、电火花加工中常用的电极结构形式是整体电极、组合电极、镶拼式电极。
5、在用火花法校正电极丝垂直度时，电极丝要运转以免电极丝断裂。
6、电化学加工包括从工件上去除金属的电解加工和向工件上沉积金属的电镀、涂覆加工两大类。
7、线切割加工的主要工艺指标是切割速度、表面粗糙度、电极丝损耗量、加工精度、。
8、特种加工是直接利用电能、热能、光能、电化学能、化学能、声能及特殊机械能等能量达到去除或增加材料的加工方法。
9、电火花线切割加工的根本原理是用移动的细金属导线作电极，对工件进行脉冲火花放电，切割成形。
10、数控电火花线切割机床能加工各种高硬度、高强度、高韧度和高熔点的导电材料。
11、第一台实用的电火花加工装置的是1960年，苏联的拉扎林科夫妇发明的。
12、电火花线切割加工中被切割的工件作为 工件电极，电极丝作为 工具电极。电极丝接脉冲电源的负极，工件接脉冲电源的正极。
13、根据走丝速度，电火花线切割机通常分为两大类：一类是高速走丝电火花线切割机或往复走丝电火花线切割机，这类机床的电极作高速往复运动，一般走丝速度为 8——10m/s，用于加工中、低精度的模具和零件。快走丝数控线切割机床目前能到达的加工精度为 正负0.01mm，表面粗糙度Ra＝ 2.5——0.6um。另一类是低速走丝电火花线切割机或单向走丝电火花线切割机，一般走丝速度低于 0.2m/s，用于加工高精度的模具和零件。慢走丝数控线切割机床的加工精度可达 正负0.001um，表面粗糙度Ra＜ 0.32。
14、高速走丝线切割机主要由机床、脉冲电源、控制系统三大部分组成。
15、高速走丝电火花线切割机的导电器有两重：一重是圆柱形的，电极丝与导电器的圆柱面接触导电，可以轴向移动和圆周转动以满足多次使用的要求；另一重是方形或圆形的薄片，电极丝与导电器的大面积接触导电，方形薄片的移动和圆形薄片的转动可满足多次使用的要求。
16、线切割加工中罕用的电极丝有钼丝、钨丝、铜丝和钨钼合金丝。其中钨丝和钼丝 应用快速走丝线切割中，而铜丝应用慢速走丝线切割。
17、线切割加工时，工件的装夹方式有悬臂式撑持装夹，垂直刃口撑持装夹，桥式撑持装夹，和板式撑持装夹。工件的装夹方式一般采用桥式撑持。
18、电火花线切割加工罕用的夹具主要有磁性夹具和专用夹具。
19、导电器的材料都采用硬质合金，即耐磨又奔电。
20、脉冲电源波形及三个重要参数峰值电流、脉冲宽度、脉冲间隔。
21、电加工的工作液循环系统由循环导管、工作液箱和工作液泵等组成。工作液起排屑、冷却、绝缘等作用。
22、章力调节器的作用眷涨 把伸长的丝收入章力调节器使运行的电极丝保持亿一个恒定的章力上也称恒章力机构。
23、数控电火花线切割机床的编程，主要采用ISO编程、3 B编程、自动编程三重格式编写。
24、数控线切割机床U、V移动工作台，是具有锥度加工功能的电火花线切割机床的一个组成部分。
25、电火花线切割3B编程格式中，B表示分隔符，X表示X轴坐标的绝对直，Y表示Y轴坐标的绝对直，J表示加工线段计数长度，G表示加工线段计数方向，Z表示加工指令。
26、线切割3B格式编程中计数长度是在计数方向的基础上确定的，是被加工的直线或圆弧在计数方向的坐标轴上投影的长度直之和，单位为μm。
27、线切割3B格式编程中加工直线时有四重加工指令：L1、L2、L3、L4。
28、线切割3B格式编程中加工顺圆弧时由四重加工指令: SR1、SR2、SR3、SR4。
29、线切割3B格式编程中加工逆圆弧时也有四重加工指:NR1、NR2、NR3、NR4。30、线切割的加工工艺主要是电加工参数和机械参数的合理选择。电加工参数包括峰直电流、脉冲宽度、脉冲间隔等。机械参数包括走丝速度和进给速度等。
31、穿丝孔是电极丝相对工件运动的起点，同时也是程序执行的起点，一般选在工件上的基准点处，穿丝孔罕用直径一般为 3至10mm。
32、电极丝定位调整的罕用方法有自动找端面、自动找中心、目测法。
33、电极丝垂直度找正的常见方法有用找正块进行火花法找正和用校正器进行校正两重。
34、电火花线切割中自动找端面是靠检测电极丝与工件之间的短路信号来进行的。
35、当加工冲孔模具时，以冲孔的凸模为基准，凸模的间隙补偿量 凸 = r丝+δ电，凹模 的间隙补偿量 凹 = r丝+δ电-δ配。
36、当加工落料模时，以落料的凹模为基准，凸模的间隙补偿量 凸 = r丝+δ电-δ配，凹模的间隙补偿量 凹 = r丝+δ电。
37、数控电火花成形加工机床主要由主机、工作液箱和数控电源柜等部分组成。
38、数控电火花成形加工机床主轴头作用装夹及调整电极装置。
39、数控电火花成形加工工作液循环过滤系统的工作方式有吸入式、喷入式两种。40、数控电火花成形加工工作液循环过滤装置的过滤对象主要是熔融金属飞屑和粉末状电蚀产物。
41、电火花成形加工的主要工艺指标有加工速度，加工深度，表面粗糙度和电极损耗 等
42、电火花成型加工中罕用的电极材料有石墨、紫铜、银钨合金、铜钨合金、钢 等，一般精密、小电极用紫铜来居工，而大的电极用石墨。
43、电火花成型加工中罕用的电极结构可分为整体电极、组合电极 和镶拼式电极等三种。
三、填空题
01．超精密机床导轨部件要求有极高的直线运动精度，不能有爬行。除要求导轨有很高的制造精度外，还要求导轨的材料具有（很高的稳定性）、（耐磨性）和（抗振性）。02．精密和超精密加工机床主轴轴承的常用形式有（液体静压轴承）和（空气静压轴承）。03．金刚石晶体的激光定向原理是利用金刚石在不同结晶方向上（因晶体结构不同而对激光反射形成不同的衍射图像）进行的。
04．电火花加工蚀除金属材料的微观物理过程可分为（介质电离击穿）、（介质热分解、电极材料熔化、气化）、（蚀除物抛出）和（间隙介质消电离）四个阶段。
05．目前金刚石刀具主要用于（铝、铜及其合金等软金属）材料的精密与超精密车削加工，而对于（黑色金属、硬脆）材料的精密与超精密加工，则主要应用精密和超精密磨料加工。
06.超声波加工主要是利用（磨料在超声振动作用下的机械撞击和抛磨）作用来去除材料的，同时产生的液压冲击和空化现象也加速了蚀除效果，故适于加工（硬脆）材料。07．实现超精密加工的关键是（超微量去除技术），对刀具性能的要求是：（极高的硬度和耐磨性）、（刃口极其锋利）、刀刃无缺陷、与工件材料的抗粘接性好，摩擦系数低。08．电火花加工型腔工具电极常用的材料有：（纯铜）、（石墨）、（铜钨合金）等。
09．影响电火花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）及其稳定性和（二次放电现象）。
10．电火花加工按工件和工具电极相对运动的关系可分为：电火花（穿孔成形加工）、电火花（线切割加工）、电火花（磨削加工）、电火花（展成加工）、电火花表面强化和刻字等类型。
11．电火花型腔加工的工艺方法有：（单电极平动法）、（多电极更换法）、（分解电极法）、简单电极数控创成法等。
12．实现超精密加工的技术支撑条件主要包括：（超精密加工机理与工艺方法）、（超精密加工机床设备）、（超精密加工工具）、（精密测量和误差补偿）、高质量的工件材料、超稳定的加工环境条件等。
13．激光加工设备主要包括电源、（激光器）、（光学系统）、（机械系统）、（控制系统）、冷却系统等部分。
14．常用的超声变幅杆有（圆锥形）、（指数形）及（阶梯形）三种形式。
15．金刚石刀具在超精密切削时所产生的积屑瘤，将影响加工零件的（表面质量）和（尺寸精度）。
16．精密和超精密磨料加工分为（固结磨料）加工和（游离磨料）加工两大类。
17．精密与特种加工按加工方法可以分为（切削加工）、（磨料加工）、（特种加工）和（复合加工）四大类。18．电火花型腔加工的工艺方法有：（单电极加平动法）、（多电极更换法）、（分解电极法）、（简单电极数控创成法）等。
第五篇：特种加工论文
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
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