特种加工技术一、特种加工就是当传统切削加工方法对产品(或材料)无法实施或保证不了规定的精度要求时而应用物理的(力、热、声、光、电)或化学的方法进行加工的手段。

二、特种加工与传统切削加工方法在原理上的主要区别:1）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.2)打破传统的硬刀具加工软材料的规律,刀具硬度可低于被加工材料的硬度，可谓“以柔克刚”。

3）在切削加工中,工具与工件不受切削力的作用。

三、特种加工的分类：1）电能与热能作用方式有：电火花成形与穿孔加工、电火花线切割加工、电子束加工和等离子束加工。

2)电能与化学能作用方式有：电解加工、电铸加工和刷镀加工。

3）化学能与机械能作用方式有：电解磨削、电解珩磨.4）声能与机械能作用方式有：超声波加工5）光能与热能作用方式有：激光加工。

6）电能与机械能作用方式有：离子束加工.7)液流能与机械能作用方式有：挤压珩磨和水射流切割。

第一节电火花加工一、电火花加工的原理1、电火花加工(放电加工或电蚀加工）：利用工具电极和工件电极间瞬时火花放电所产生的高温来熔蚀材料。

工具和工件与电源的两极相接，均浸在有一定绝缘度的流体介质(通常用煤油或矿物油)中.脉冲电压加到两极之间，在工具电极向工件电极运动中,将极间最近点的液体介质击穿，形成火花放电。

由于放电通道截面积很小，通道中的瞬时高温使材料熔化和气化.单个脉冲能使工件表面形成微小凹坑，而无数个脉冲的积累将工件上的高点逐渐熔蚀。

随着工具电极不断地向工件作进给运动，工具电极的形状便被复制在工件上。

加工过程中所产生的金属微粒，则被流动的工作液流带走。

同时，总能量的一小部分也释放到工具电极上形成一定的工具损耗。

1—工件2—脉冲电源3—自动进给调节装置4—工具 5—工作液 6—过滤器7—工作液泵 8-被蚀除的材料2、电火花加工应具备如下条件：1）、工具电极和工件电极之间必须保持一定的间隙.这可由自动进给调节装置调节.间隙可在几微米至几百微米之间,间隙过大极间电压不能击穿两极间介质而不能产生火花放电，间隙过小则会引起拉弧烧伤或短路。

由于工件不断被蚀除，工具电极也有一定的损耗，间隙将不断扩大。

这就要求工具不但要随着工件材料的不断蚀除而进给，形成工件要求的尺寸和形状,而且还要不断地调节进给速度，有时甚至要停止进给或回退以保持恰当的放电间隙。

由于放电间隙很小，且位于工作液中无法观察和直接测量,因此必须要有自动进给调节系统来保持恰当的放电间隙。

2)、必须采用脉冲电源。

因火花放电必须是瞬时的脉冲放电,放电延续一段时间(通常10-7～10-8s)后，需停歇一段时间。

3）、必须在有一定绝缘性能的流动的工作液中进行火花放电。

这有利于产生脉冲性火花放电，并排除放电间隙中的电蚀物,以免间隙中电蚀产物过多而引起已加工过的侧表面间“二次放电"，影响加工精度，还可以对电极及工件表面起较好的冷却作用。

二、电火花加工的特点(１）可加工难切削加工的导电材料,如淬火钢、硬质合金、不锈钢、工业纯铁等。

（２）工具的硬度可以低于被加工材料的硬度.(３）加工时无显著机械切削力，有利于小孔、窄槽、型孔、曲线孔及薄壁零件加工，也适合于精密细微加工。

(４）脉冲参数可任意调节，加工中只要更换工具电极或采用阶梯形工具电极就可以在同一机床上连续进行粗、半精和精加工。

（５)通常效率低于切削加工,可先用切削加工粗加工，再用电火花精加工。

（６）放电过程中有一部分能量消耗于工具电极而导致工具电极消耗,对成形精度有一定影响。

三、电火花加工的基本工艺规律1、加工速度和工具损耗速度加工速度:单位时间内工件的电蚀量,即生产率;损耗速度:单位时间内工具的电蚀量1） 加工速度q p —-正极的总蚀除量；k p -—工艺系数（与电极材料、脉冲参数和工作液有关）；w M --单个脉冲能量;f -—脉冲频率;t --加工时间；v p --正极蚀除速度.φ-—有效脉冲利用率，％；ϕf w k t q v M P P P ==/提高加工速度途径１)提高脉冲频率：缩小脉冲停歇时间或压窄脉冲宽度。

２）增加单个脉冲能量:加大脉冲电流或增加脉冲宽度，但会影响表面质量和加工精度，通常只用于粗、半精加工之中.３）提高工艺参数:如合理选用电极材料、工作液及放电参数，改善工作液循环过滤方式等,来有效地提高脉冲利用率，以达到提高工艺参数的目的。

４）正确选择工件的极性:窄脉冲加工选用正极性加工（工件接脉冲电源的正极），而采用宽脉冲加工时,采用负极性加工（工件接电源的负极）。

2）工具的相对损耗● 加工中衡量工具电极是否耐损耗,不仅要看工具损耗速度，还要看同时能达到的加工速度,所以采用相对损耗（损耗比）作为衡量工具电极耐损耗之指标。

● 降低工具电极的相对损耗途径：１)极性效应２）覆盖效应：黑膜只能在正极表面形成,因此须采用负极性加工３）传热效应4)沉积效应5)选择合适的工具电极材料● 工具电极材料铜：制成各种精密复杂电极,可用于中小型腔加工钨、钼:熔点和沸点较高、损耗少,但其机械加工性能不好，价格较贵，一般仅用于线 切割。

石墨：用于型腔加工铜碳、铜钨和银钨合金等合金材料:导热性好，熔点高，电极损耗少，价格较贵、制造成型困难，通常只用于精密电火花加工。

2、影响加工精度的主要因素（１）放电间隙的大小和一致性（２)工具电极的损耗及“二次放电"● 二次放电是指已加工表面上由于电蚀产物等的介入而再次进行的非正常放电. ● 二次放电主要是在加工深度方向的侧面产生斜度和使加工棱角边变钝。

⨯=v v N /θ100%图3—4 加工斜度的产生a）工具损耗产生加工斜度b)轮廓对比图1—工具电极无损耗时的轮廓线2—工具电极有损耗但不考虑二次放电时的工件轮廓线1`—工具电极有损耗时的轮廓线2`—工具电极有损耗且产生二次放电时的工件轮廓线3-工件4-工具电极另外,工具的尖角或凹角很难精确地复制在工件的表面上。

图3-5 尖角变圆现象a）加工外表面b)加工内表面1—工件电极2-工具电极3．影响表面质量的因素（１）表面粗糙度：单个脉冲能量、工具电极的表面粗糙度、加工速度 .(２)表面变质层：熔化凝固层、热影响层及显微裂纹.(３）表面力学性能：表面最外层硬度与耐磨性、残余应力、耐疲劳性能四、电火花加工的应用电火花加工应用在穿孔加工、型腔加工、电火花磨削与镗磨加工、电火花展成加工、表面强化、非金属电火花加工或用于打印标记、刻字、跑合齿轮啮合件、取出折断在零件中的丝锥或钻头等方面。

1、穿孔加工常指贯通的等截面或变截面的二维型孔（圆孔、方孔、多边孔、异形孔）、曲线孔（弯孔、螺旋孔）、小孔、微孔等加工的电火花加工。

1）穿孔加工的尺寸精度主要取决于工具电极的尺寸和放电间隙。

2）工具电极的截面轮廓尺寸要比预定加工的型孔尺寸均匀地缩小一个加工间隙，其尺寸精度要比工件高一级，表面粗糙度应比工件的小。

3)一般电火花加工后尺寸公差可达IT7级，表面粗糙度Ra值1。

25.4)电火花加工较大孔时，一般先预制孔，留合适余量(单边余量为0.5～1mm左右），余量太大，生产率低,电火花加工时不好定位。

5）细微孔：直径小于0.2mm的孔。

6）国外目前可加工出深径比为5,直径为0。

015mm的细微孔。

在我国一般可加工出深径比为10,直径为0。

05mm的细微孔.7）但加工细微孔的效率较低,因为工具电极制造困难，排屑也困难，单个脉冲的放电能量须有特殊的脉冲电源控制,对伺服进给系统要求更严。

8）电火花主要应用在直径为0.3~3mm的高速小孔的加工，可避免小直径钻头（d≤1mm）易折断问题。

9）还适用于斜面和曲面上加工小孔，并可达较高尺寸精度和形状精度。

10）在加工时可采用管状电极，内通高压工作液,工具电极在回转的同时又作轴向进给运动，速度可达60mm/min.２．电火花型腔加工1）一般指三维型腔和型面加工，如挤压模、压铸模、塑料模及胶木模等型腔的加工及整体式叶轮、叶片等曲面零件的加工.2)型腔多为盲孔加工，且形状复杂,致使工作液难以循环,排出蚀除渣困难,因此比穿孔加工困难.为了改善加工条件，有时在工具电极中间开有冲油孔,以便冷却和排出加工产物.第二节电火花线切割加工在电火花加工的基础上用线状电极（钼丝或铜丝）靠火花放电对工件进行切割，故称为电火花线切割，简称线切割.一、电火花线切割加工原理利用上下高速移动的金属导线（铜丝或钼丝)作电极，对工件进行脉冲火花放电、切割成形.提问：电火花放电过程中如此高的温度钼丝为何没有熔断?钼丝不易溶化的原因：1. 高速的上下移动使之迅速离开高温2. 工作液不断地冲洗也达到了降温的作用3.这属于正极性，钼丝接负极不易被腐蚀二、线切割加工的应用（1）适用于各种形状的冲模。

（2)可以加工微细异形孔、窄缝和复杂形状的工件。

(3）加工样板和成型刀具。

（4）加工粉末冶金模、镶拼型腔模、拉丝模、波纹板成型模。

（5)加工硬质材料、切割薄片，切割贵重金属材料。

（6）加工凸轮、特殊的齿轮。

（7）适用于小批量、多品种零件的加工。

三、线切割加工必须具备条件1)钼丝与工件的被加工表面之间必须保持一定间隙，间隙的宽度由工作电压、加工量等加工条件而定。

2)电火花线切割加工时,必须在有一定绝缘性能的液体介质中进行，如煤油、皂化油、去离子等.3）必须采用脉冲电源，即火花放电必须是脉冲性、间歇性.二、线切割加工机床●线切割加工机床的型号及含义●线切割加工机床的组成及作用●线切割机床的分类●数控线切割技术的发展趋势1、型号及含义D K 7 7 4040 主参数代号:表示工作台横向X轴行程的1/10，即400mm7 型别代号：表示中走丝线切割机7 组别代号:表示电火花加工机床K 通用特性代号：表示数字程序控制D 机床类别代号:电加工机床2、DK7740机床的组成及作用DK7740型线切割机床主要技术指标：工作台横向行程400 mm工作台纵向行程500 mm加工最大锥度±30-±150工作台最大承载重量320 Kg工作台台面宽度460 mm工作台台面长度690 mm加工最大厚度I400 mm （可调）加工表面粗糙度Ra ≤2。

5um电极丝直径范围Ф0.16—0。

20 mm电极丝速度11 m/s最高材料去出率≥100mm2/min工作液DX-1、DX—4、南光-1供电电源380V, 三相, 50Hz功耗〈2 KW3、线切割机床的分类1）按走丝速度分：高速走丝和低速走丝高速走丝电火花线切割机床（WEDM-HS）的电极丝作高速往复运动，一般走丝速度为6—11m/s，这是我国生产和使用的主要机种,也是我国独创的电火花线切割加工模式。

低速走丝电火花线切割机床（WEDM—LS）的电极丝作低速单向运动,一般走丝速度低于2.5m/s，这是国外生产和使用的主要机种。