• 1.电火花加工的特点 • (1)可用硬度低的紫铜或石墨作为工具电极对任何硬、脆、高熔点
的导电材料进行加具有以柔克刚的功能; • (2)可以加工特殊和形状复杂的表面，常用于注塑模、压铸模等型
腔模的加工;
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9-1 电火花加工机床简介
• (3)无明显的机械切削力，适宜于加工薄壁、窄槽和细微精密零件;
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9-3 激光加工机床简介
• (3)激光属非接触式加工，无明显机械切削力，因而具有无工具损 耗、加工速度快、热影响区小、热变形和加工变形小，易实现自动化 等优点;
• (4)能透过透视窗孔对隔离室或真空室内的零件进行加工。 • (5)激光切割的切缝窄，切割边缘质量好。
• 三、激光加工机床的应用应用范围
及工作台，使工具以一定压力作用在工件上的进给机构，以及床体等 部分。 • (4)磨料工作液及其循环系统。简单的超声波加工装置，其磨料是 靠人工输送和更换的，即在加工前将悬浮磨料的工作液浇注堆积在加 工区，加工过程中定时抬起工具并补充磨料。效果较好而又最常用的 工作液是水，为了提高表面质量，有时也用煤油或机油作工作液。磨 粉常用碳化硼、碳化硅或氧化铝等。
压冲击波，可以强化加工过程。此外，正负交变的液压冲击也使悬浮
工作液在加工间隙中强迫循环，使变钝了的磨粒及时得到更新。由此
可见，超声加工是磨粒在超声振动作用下的机械撞击和抛磨作用以及
超声空化作用的综合结果，其中磨粒的撞击作用是主要的。既然超声
加工是基于局部撞击作用，因此就不难理解，越是脆硬的材料，受撞
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9-4 超声波加工机床简介
• 在加工难切削材料时，常将超声振动与其他加工方法配合进行复
合加工，如超声车削、超声磨削、超声电解加工、超声线切割等。这 些复合加工方法把两种甚至多种加工方法结合在一起，能起到取长补 短的作用，使加工效率、加工精度及工件的表面质量显著提高。
• 三、超声加工的应用
产生的高频、交变的液压正负冲击波和“空化”作用，促使工作液钻
人被加工材料的微裂缝处，加剧了机械破坏作用。
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9-4 超声波加工机床简介
•
所谓空化作用，是指当工具端面以很大的加速度离开工件表面时，
加工间隙内形成负压和局部真空，在工作液体内形成很多微空腔，当
工具端面以很大的加速度接近工件表面时，空泡闭合，引起极强的液
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9-2 电解加工机床简介
• 三、电解加工机床应用范围
• 电解加工主要用于加工型孔、型腔、复杂型面、小直径深孔、膛线 以及进行去毛刺、刻印等。
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9-3 激光加工机床简介
• 激光加工是利用光能经透镜聚焦以极高的能量密度靠光热效应加工 各种材料的一种新工艺(简称LBM)。
教学单元9 特种加工设备简介
• 9-1 电火花加工机床简介 • 9-2 电解加工机床简介 • 9-3 激光加工机床简介 • 9-4 超声波加工机床简介
9-1 电火花加工机床简介
• 一、电火花加工机床原理
• 电火花加工是利用工具电极和工件电极间瞬时火花放电所产生的高 温熔蚀工件表面材料来实现加工的。电火花加工机床一般由脉冲电源、 自动进给机构、机床本体及工作液循环过滤系统等部分组成。
• 一、激光加工的原理
• 激光是一束相同频率、相同方向和严格位相关系的高强度平行单色 光。由于光束的发散角通常不超过0. 10，因此在理论上可聚焦到直 径为光波波长尺寸相近的焦点上，焦点处的能量密度温度可高达摄氏 1万度，从而使任何材料均在瞬时被急剧熔化乃至汽化，并产生强烈 的冲击波被喷发出去，从而达到切除材料的日的。
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9-4 超声波加工机床简介
• (3)由于去除加工材料是靠极小磨料瞬时局部的撞击作用，故工件 表面的宏观切削力很小，切削应力、切削热很小，不会引起变形及烧 伤，表面粗糙度一也较好，而且可以加工薄壁、窄缝、低刚度零件。
• 二、超声加工设备及其组成部分
• 超声加工设备又称超声加工装置，见图9-10。它们的功率大小和结 构形状虽有所不同，但其组成部分基本相同，一般包括超声发生器、 超声振动系统、机床本身和磨料工作液循环系统。其主要组成如下:
期缩短。 • 线切割机床的结构大同小异，如图9-4大致可分为主机、脉冲电源
和数控装置三大部分。
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9-2 电解加工机床简介
• 一、电解加工原理
• 电解加工是利用金属在电解液中产生阳极溶解的电化学原理对工件 进行成型加工的一种方法。工件接直流电源正极，工具接负极。当工 具阴极向工件不断进给时，在面对阴极的工件表面上，金属材料按阴 极型面的形状不断溶解，电解产物被高速电解液带走，于是工具型面 的形状就相应地“复印”在工件上。
挂银、涂覆熔化的金属薄层。
• (4)超声清洗。超声清洗主要用于几何形状复杂、清洗质量要求高 的中、小精密零件，特别是工件上的深小孔、微孔、弯孔、盲孔、沟 槽、窄缝等部位的精清洗。
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图 9-1
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图 9-2
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图 9-3
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图 9-4
• 常用的激光器按激活介质的种类可分为固体激光器和气体激光器。 如图9-7为固体激光器结构示意图。
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9-3 激光加工机床简介
•
原理:对工件的激光加工由激光加工机完成。激光加工机通常由激
光器、电源、光学系统和机械系统等组成。激光器(常用的有固体激
光器和气体激光器)把电能转变为光能，产生所需的激光束，经光学
• 如图9-1所示，工件固定在机床工作台上。脉冲电源提供加工所需 的能量，其两极分别接在工具电极1与工件3上。当工具电极与工件在 进给机构的驱动下在工作液4中相互靠近时，极间电压击穿间隙而产 生火花放电，释放大量的热。工件表层吸收热量后达到很高的温度 (10 000℃以上)，其局部材料因熔化甚至气化而被蚀除下来，形成一 个微小的凹坑。
• (1)超声发生器。超声发生器也称超声波或超声频发生器，其作用 是将工频交流电转变为有一定功率频的超声频电振荡，以提供工具端 面往复振动和去除被加工材料的能量。
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9-4 超声波加工机床简介
• (2)声学部件。声学部件的作用是把高频电能转变为机械能，使工
具端面作高频率小振幅的振动以进行加工。 • (3)机床。超声加工机床一般比较简单，包括支撑声学部件的机架
记等。
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9-1 电火花加工机床简介
• 图9-2为电火花加工机床组成示意图。
• 二、电火花线切割机床
• 电火花线切割加工是在电火花加工基础上发展起来的一种加工工艺 (简称WEDM)。其工具电极为金属丝(铂丝或铜丝)，在金属丝与工件 间施加脉冲电压，利用脉冲放电对工件进行切割加工，因而也称线切 割。图9-3为电火花线切割加工原理。
• 如图9-5所示为电解加工的成型原理图。 • 如图9-6所示电解加工机床加工示意图。 • 电解加工的基本设备包括直流设备、电解加工机床和电解液系统三
个部分。
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9-2 电解加工机床简介
• 二、电解加工特点
• (1)工作电压小，工作电流大; • (2)以简单的进给运动一次加工出形状复杂的型面或型腔; • (3)可加工难加工材料; • (4)生产率较高，约为电火花加工的5-10倍; • (5)加工中无机械切削力或切削热，适于易变形或薄壁零件的加工; • (6)平均加工公差可达0.1mm左右; • (7)附属设备多，占地面积大，造价高; • (8)电解液既腐蚀机床，又容易污染环境。
• 激光加工已广泛用于金刚石拉丝模、钟表宝石轴承、发散式气冷冲 片的多孔蒙皮、发动机喷油嘴、航空发动机叶片等的小孔加工以及多 种金属材料和非金属材料的切割加工。
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9-4 超声波加工机床简介
• 一、超声波加工原理
• 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，抛磨、液压冲击及由此产生的气蚀作用来去除材料， 以及利用超声振动使工件相互结合的加工方法。
• (4)由于脉冲电源的输出脉冲参数可任意调节，因而能在同一台床子 上连续进行粗加半精加工和精加工。
• 2.电火花加工应用范围 • (1)加工硬、脆、韧、软和高熔点的导电材料; • (2)加工半导体材料及非导电材料; • (3)加工各种型孔、曲线孔和微小孔; • (4)加工各种立体曲面型腔，如锻模、压铸模、塑料模的模膛; • (5)用来进行切断、切割以及进行表面强化、刻写、打印铭牌和标
• 1.超声加工的基本原理 • 超声加工是利用工具端面作超声频振动，通过磨料悬浮液加工脆硬
材料的一种成型方法。加工原理如图9-9所示。加工时，在工具6和工 件7之间加人液体(水或煤油等)和磨料混合的悬浮液8，并使工具以很 小的力F轻轻压在工件上。
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9-4 超声波加工机床简介
•
超声换能器4产生16 000 Hz以上的超声频纵向振动，并借助于变
幅杆把振幅放大到，驱动工具端面作超声振动，迫使工作液中悬浮的
磨粒以很大的速度和加速度不断地撞击、抛磨被加工表面，把被加工
表面的材料粉碎成很细的微粒，从工件上被打击下来。虽然每次打击
下来的材料很少，但由于每秒钟打击的次数多达16 000次以上，所以
仍有一定的加工速度。与此同时，工作液受工具端面超声振动作用而
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9-1 电火花加工机床简介
• 工作液循环过滤系统强迫清洁的工作液以一定的压力通过工具电极 与工件之间的间隙，及时排除电蚀产物，并将电蚀产物从工作液中过 滤出去。多次放电的结果，工件表面产生大量凹坑。工具电极在进给 机构6的驱动下不断下降，其轮廓形状便被“复印”到工件上(工具电 极材料尽管也会被蚀除，但其速度远小于工件材料)。
玻璃、陶瓷(氧化铝、氮化硅等)、石英、锗、硅、玛瑙、宝石、金刚 石等。对于导电的硬质金属材料如淬火钢、硬质合金等，也能进行加 工、但加工生产率较低。 • (2)由于工具可用较软的材料、做成较复杂的形状，故不需要使工 具和工件作比较复杂的相对运动，因此超声加工机床的结构比较简单， 只需一个方向进给，操作和维修方便。