特种加工技术第一章

1、第一章 概论第一节 特种加工的产生及发展第二节 特种加工的分类第三节 特种加工对材料可加工性和结构工艺性等的影响第一节 特种加工的产生及发展(1) 解决各种难切削材料的加工问题 如硬质合金、钛合金、耐热钢、不锈钢、淬火钢、金刚石、宝石、石英以及锗、硅等各种高硬度、高强度、高韧性、高脆性的金属及非金属材料的加工。 (2) 解决各种特殊复杂表面的加工问题 如喷气涡轮机叶片、整体涡轮、发动机机匣、锻压模和注塑模的立体成型表面，各种冲模、冷拔模上特殊截面的型孔，炮管内膛线，喷油嘴、栅网、喷丝头上的小孔、异形小孔、窄缝等的加工。 (3) 解决各种超精、光整或具有特殊要求的零件的加工问题 如对表面质量和精度要求很高的航天、航空陀螺仪、伺服阀，以及细长轴、薄壁零件、弹性元件等低刚度零件的加工。(3) 解决各种超精、光整或具有特殊要求的零件的加工问题 1) 不是主要依靠机械能，而是主要用其他能量(如电、化学、光、声、热等)去除金属材料。 2) 工具硬度可以低于被加工材料的硬度，如激光、电子束等加工时甚至没有成形的工具。 3) 加工过程中工具和工件之间不存在显著的机械切削力，如电火花、线切割、电解加工时

2、工具与工件不接触。第二节 特种加工的分类 线切割加工的金属去除率按惯例均用mm2/min为单位。但单向走丝和往复走丝机床间指标差异较大。 这类工艺，主要用于精微和超精微加工，不能单纯比较材料去除率。表1-1 常用特种加工方法分类表特种加工方法能量来源及形式作 用 原 理英 文 缩 写电火花加工电火花成形加工电能、热能熔化、气化EDM电火花线切割加 工电能、热能熔化、气化WEDM电化学加工电解加工电化学能金属离子阳极溶 解ECM电解磨削电化学、机械能阳极溶解、磨削EGM(ECG)电解研磨电化学、机械能阳极溶解、研磨ECH电铸电化学能金属离子阴极沉 积EFM涂镀电化学能金属离子阴极沉 积EPM表1-1 常用特种加工方法分类表激光加工激光切割、打孔光能、热能熔化、气化LBM激光打标记光能、热能熔化、气化LBM激光处理、表面 改性光能、热能熔化、相变LBT电子束加工切割、打孔、焊 接电能、热能熔化、气化EBM离子束加工蚀刻、镀覆、注 入电能、动能原子撞击IBM等离子弧加工切割(喷镀)电能、热能熔化、气化(涂 覆)PAM超声加工切割、打孔、雕 刻声能、机械能磨料高频撞击USM表1-1 常用特种加

3、工方法分类表特种加工方法能量来源及形式作用原理英文缩写化学加工化学铣削化学能腐蚀CHM化学抛光化学能腐蚀CHP光刻光、化学能光化学腐蚀PCM快速成形液相固化法光、化学能增材法加工SL粉末烧结法光、热能纸片叠层法光、机械能 电、热、机械能熔丝堆积法表1-2 几种常用特种加工方法的综合比较加工方法可加工材 料工具损耗 率 (%) 最低/平均平均/最高可达到尺 寸 精度/mm 平均/最高可达到表 面粗 糙度/m 平均/最高主 要 适 用 范 围表1-2 几种常用特种加工方法的综合比较电火花加 工任何导 电的金属 材料如硬 质合金、 耐热钢、 不锈钢、 淬火钢、 钛合金等01/1030/3000003/0 00310/004 从数微 米的孔、 槽到数米 的超大型 模具、工 件等。如 圆孔、方 孔、异形 孔、深孔 、微孔、 弯孔、螺 纹孔以及 冲模、锻 模、压铸 模、塑料 模、拉丝 模，还可 刻字、表 面强化、 涂覆加工表1-2 几种常用特种加工方法的综合比较电火花线 切 割加工较小 (可补偿)20/50 m/min002/0 0025/004 切割各 种冲模、 塑料模、 粉末冶金 模等二维 及

4、三维直 纹面组成 的模具及 零件。可 直接切割 各种样板 、磁钢、 硅钢片冲 片。也常 用于钼、 钨、半导 体材料或 贵重金属 的切割表1-2 几种常用特种加工方法的综合比较电解加工不损耗100/1000001/001125/0 16从细小 零件到1t的 超大型工 件及模具 。如仪表 微型小轴 、齿轮上 的毛刺， 蜗轮叶片 、炮管膛 线，螺旋 花键孔、 各种异形 孔，锻造 模、铸造 模，以及 抛光、去 毛刺等表1-2 几种常用特种加工方法的综合比较电解磨削1/501/100002/0 001125/0 04硬质合 金等难加 工材料的 磨削。如 硬质合金 刀具、量 具、轧辊 、小孔、 深孔、细 长杆磨削 ，以及超 精光整研 磨、珩磨表1-2 几种常用特种加工方法的综合比较加工方法可加工材 料工具损耗 率 (%) 最低/平均平均/最高可达到尺 寸 精度/mm 平均/最高可达到表 面粗 糙度/m 平均/最高主 要 适 用 范 围超声加工 任何脆 性材料01/101/50003/0 005063/0 16加工、 切割脆硬 材料。如 玻璃、石 英、宝石 、金刚石 、半导体 单晶锗、 硅等。可 加

5、工型孔 、型腔、 小孔、深 孔以及切 割等表1-2 几种常用特种加工方法的综合比较激光加工任何材料 不损耗( 三种加工 ，没有成 形的工具)瞬时去 除率很高 ，受功率 限制，平 均去除率 不高001/0 00110/125 精密加 工小孔、 窄缝及成 形切割、 刻蚀。如 金刚石拉 丝模、钟 表宝石轴 承、化纤 喷丝孔镍 、不锈钢 板上打小 孔，切割 钢板、石 棉、纺织 品、纸张 ，还可焊 接、热处 理电子束加 工 离子束加 工表1-2 几种常用特种加工方法的综合比较很/001m/001水射流切 割钢铁、石 材无损耗30002/0120/5 下料、 成形切割 、剪裁快速成形增材加工，无可比性03/0110/5 快速制 作样件、 模具第三节 特种加工对材料可加工性和结构工艺性等的影响(1) 提高了材料的可加工性 以往认为金刚石、硬质合金、淬火钢、石英、玻璃、陶瓷等是很难加工的，现在已广泛采用金刚石、聚 晶(人造)金刚石、硬质合金制造的刀具、工具、拉丝模具，可用电火花、电解、激光等多种方法来加工它们。 (2) 改变了零件的典型工艺路线 以往除磨削外，其他切削加工、成形加工等都必须安排在淬火热

6、处理工序之前，这是一切工艺人员决不可违反的工艺准则。(3) 特种加工改变了试制新产品的模式 以往试制新产品的关键零部件时，必须先设计、制造相应的刀、夹、量具和模具，以及二次工装，现在采用数控电火花线切割，可以直接加工出各种标准和非 标准直齿轮(包括非圆齿轮、非渐开线齿轮)，微型电动机定子、转子硅钢片，各种变压器铁心，各种特殊、复杂的二次曲面体零件。 (4) 特种加工对产品零件的结构设计带来很大的影响 主要有零件上尖角与圆角、零件与部件拼镶结构或整体结构的选定，例如，花键孔、轴，枪炮膛线的齿根部分，从设计观点为了减少应力集中，最好做成小圆角，但拉削加工时刀齿做成圆角对排屑不利，容易磨损，刀齿只能设计与制造成清棱清角的齿根，而用电解加工时由于存在尖角变圆现象，非采用小圆角的齿根不可。(5) 对传统的结构工艺性的好与坏，需要重新衡量 过去将方孔、小孔、深孔、弯孔、窄缝等认为是工艺性很“坏”的典型，对工艺、设计人员是非常忌讳的，有的甚至是禁区。 (6) 特种加工已经成为微细加工和纳米加工的主要手段 近年来出现并快速发展的微细加工和纳米加工技术，主要是电子束、离子束、激光、电火花、电化学等电物理、电化学特种加工技术，学习和掌握了特种加工技术，使设计和工艺技术人员能够采用更小的结构，甚至微细结构。

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