1、模具制造綜合實踐先 進 制 造 技 術先 進 制 造 技 術先 進 制 造 技 術先 進 制 造 技 術特特 種種 加加 工工主要解決三個問題主要解決三個問題1、特種加工是怎樣產生的、特種加工是怎樣產生的,究竟究竟“特特”在哪？主要在哪？主要特點。特點。2、理解一般特種加工原理、主要分類和應用范圍。、理解一般特種加工原理、主要分類和應用范圍。3 3、特種加工的應用，對現代機械制造技術帶來的影、特種加工的應用，對現代機械制造技術帶來的影響和變化。響和變化。1模具制造綜合實踐先 進 制 造 技 術先 進 制 造 技 術先 進 制 造 技 術先 進 制 造 技 術第一章第一章: 緒緒 論論 1-1:

2、特種加工的產生及發展特種加工的產生及發展l 特種加工技術是直接利用電能、光能、聲能、光能、化特種加工技術是直接利用電能、光能、聲能、光能、化學能、電化學能以及特殊機械能等多種能量或其復合應學能、電化學能以及特殊機械能等多種能量或其復合應用以實現材料切除的加工方法。可以加工高強度、高硬用以實現材料切除的加工方法。可以加工高強度、高硬度、高韌性、高脆性、耐高溫等材料。度、高韌性、高脆性、耐高溫等材料。l 解決難加工材料加工問題；各種復雜表面的加工問題；解決難加工材料加工問題；各種復雜表面的加工問題；各種超精、光整及特殊要求的零件的加工問題。各種超精、光整及特殊要求的零件的加工問題。l 應用：電火花

3、成型加工、線切割加工、電解加工、超聲應用：電火花成型加工、線切割加工、電解加工、超聲加工、電鑄加工和化學加工等。加工、電鑄加工和化學加工等。2模具制造綜合實踐先 進 制 造 技 術先 進 制 造 技 術先 進 制 造 技 術先 進 制 造 技 術特種加工的主要特點特種加工的主要特點特種加工的獨特之處：特種加工的獨特之處： 非機械接觸加工，作用時間短，熱影響小，工件不易變形非機械接觸加工，作用時間短，熱影響小，工件不易變形 加工的刀具硬度可以低于被加工材料的硬度加工的刀具硬度可以低于被加工材料的硬度 加工質量易控制、可進行細小精密零件加工；加工質量易控制、可進行細小精密零件加工； 無切屑或者粉末

4、狀切屑、易于自動化處理；無切屑或者粉末狀切屑、易于自動化處理； 加工過程易于實現自動化。加工過程易于實現自動化。 能量密度高，能加工常規切削方法難以加工的材料；能量密度高，能加工常規切削方法難以加工的材料； 簡單進給運動簡單進給運動,可以加工復雜型面可以加工復雜型面3模具制造綜合實踐先 進 制 造 技 術先 進 制 造 技 術適用范圍：適用范圍：.某些產品，如：閥門、航空陀螺、光學透鏡，其尺寸精度某些產品，如：閥門、航空陀螺、光學透鏡，其尺寸精度0.1m，粗糙度，粗糙度Ra0.01m。.某些材料具有高硬度、高強度、高脆性、高韌性、高熔點某些材料具有高硬度、高強度、高脆性、高韌性、高熔點，如：鈦

5、合金、高溫合金、硬質合金、陶瓷、金剛石和玻，如：鈦合金、高溫合金、硬質合金、陶瓷、金剛石和玻璃等。璃等。.某些結構特殊、形狀復雜、尺寸微小的零件加工，如：模某些結構特殊、形狀復雜、尺寸微小的零件加工，如：模具形腔、發動機葉片、花鍵噴管等。具形腔、發動機葉片、花鍵噴管等。.細長軸和薄壁工件。細長軸和薄壁工件。上述四種情況的加工，通常采用特種加工方法上述四種情況的加工，通常采用特種加工方法模具制造綜合實踐先 進 制 造 技 術先 進 制 造 技 術特種加工分類特種加工分類按用途分：尺寸加工、表面加工按用途分：尺寸加工、表面加工*每類又可按照能量形式和工作原理分為多種不同的工藝方每類又可按照能量形式

6、和工作原理分為多種不同的工藝方法。法。新的特種加工方法：新的特種加工方法：.復合特種加工：超聲電火花、電解磨削復合特種加工：超聲電火花、電解磨削.改變工件表面粗糙度或表面性能的加工：離子束拋光、電改變工件表面粗糙度或表面性能的加工：離子束拋光、電子束表面強化子束表面強化.微納米加工：分子、原子單位的加工微納米加工：分子、原子單位的加工.不屬于尺寸加工的成形加工方式：電磁成形、放電燒結不屬于尺寸加工的成形加工方式：電磁成形、放電燒結模具制造綜合實踐先 進 制 造 技 術先 進 制 造 技 術1-2.特種加工對機械制造業的影響特種加工對機械制造業的影響特種加工的廣泛應用，引起機械制造領域的許多變革

7、。特種加工的廣泛應用，引起機械制造領域的許多變革。1.材料的可加工性材料的可加工性 工件材料的可加工性不在與其硬度、強度韌性、脆性等直工件材料的可加工性不在與其硬度、強度韌性、脆性等直接有關。接有關。2.改變零件加工的典型工藝路線改變零件加工的典型工藝路線 為免除加工后在淬火引起的變形，通常先淬火、后加工。為免除加工后在淬火引起的變形，通常先淬火、后加工。3.縮短新產品試制周期。縮短新產品試制周期。4.對零件的結構設計產生影響。對零件的結構設計產生影響。5.對傳統的結構工藝性好與壞的衡量標準產生影響。對傳統的結構工藝性好與壞的衡量標準產生影響。模具制造綜合實踐先 進 制 造 技 術先 進 制

8、造 技 術1-3.特種加工待解決的主要問題特種加工待解決的主要問題 特種加工技術是一個國家制造業水平發展的重要特種加工技術是一個國家制造業水平發展的重要標志，但也存在有待解決的一些問題。標志，但也存在有待解決的一些問題。 1. 加工機理、參數選擇和加工穩定性。加工機理、參數選擇和加工穩定性。 2. 加工產生的廢液、廢氣的無害化處理。加工產生的廢液、廢氣的無害化處理。 3. 加工精度及生產率（快速成形、等離子弧加工加工精度及生產率（快速成形、等離子弧加工等）有待提高。等）有待提高。 4. 經濟性經濟性模具制造綜合實踐先 進 制 造 技 術先 進 制 造 技 術先 進 制 造 技 術先 進 制 造

9、 技 術第二章：電火花加工第二章：電火花加工 2-1.電火花加工原理和設備電火花加工原理和設備 l 原理：在一定的介質中，利用原理：在一定的介質中，利用兩個電極兩個電極之間產生火花放電之間產生火花放電時的時的電蝕效應電蝕效應來蝕除部分金屬材料的加工方法。電火花加來蝕除部分金屬材料的加工方法。電火花加工的基本原理如圖：工的基本原理如圖：81)1) 電極：銅電極：銅 、鋼、石墨、鋼、石墨2)2) 加工介質：煤油、煤油和加工介質：煤油、煤油和機油、水基工作液機油、水基工作液3)3) 脈沖電源脈沖電源 模具制造綜合實踐先 進 制 造 技 術先 進 制 造 技 術先 進 制 造 技 術先 進 制 造 技

10、 術電火花加工應具備的條件電火花加工應具備的條件1 1）必須使接在不同極性上的工具和工件之間保持）必須使接在不同極性上的工具和工件之間保持一定的距一定的距離以形成放電間隙離以形成放電間隙；2 2）脈沖波形基本是單向的；具有合適的脈間和脈寬；）脈沖波形基本是單向的；具有合適的脈間和脈寬；3 3）放電必須在具有一定絕緣性的）放電必須在具有一定絕緣性的液體介質液體介質中進行；中進行；4 4）有足夠的）有足夠的脈沖放電脈沖放電能量，以保證放電部位的金屬溶化或能量，以保證放電部位的金屬溶化或氣化氣化 。9l加工條件：加工條件：脈沖電流波形模具制造綜合實踐先 進 制 造 技 術先 進 制 造 技 術先 進

11、 制 造 技 術先 進 制 造 技 術電火花加工電火花加工l 電火花加工的特點電火花加工的特點1 1）便于加工用機械加工難以加工或無法加工的材料；）便于加工用機械加工難以加工或無法加工的材料；2 2）電極和工件在加工過程中不接觸，便于加工小孔、深孔、）電極和工件在加工過程中不接觸，便于加工小孔、深孔、窄縫零件；窄縫零件；3 3）電極材料不必比工件材料硬；）電極材料不必比工件材料硬；4 4）直接利用電能、熱能進行加工，便于實現加工過程的自動）直接利用電能、熱能進行加工，便于實現加工過程的自動控制；控制； 5) 5) 廣泛應用于凹模型孔、型腔加工。廣泛應用于凹模型孔、型腔加工。 10模具制造綜合實

12、踐先 進 制 造 技 術先 進 制 造 技 術電火花加工方法的分類電火花加工方法的分類電火花加工電火花加工普通電火花加工普通電火花加工電火花磨削電火花磨削線電極電火花加工線電極電火花加工電火花展成加工電火花展成加工電電火火花花平平面面磨磨電電火火花花成成形形磨磨電電火火花花線線切切割割電電火火花花小小孔孔加加工工電電火火花花內內外外圓圓磨磨電電火火花花成成形形電電極極電電火火花花加加工工電電火火花花共共扼扼展展成成其其他他展展成成加加工工電電火火花花表表面面強強化化電電火火花花 電電 火火 花花 穿穿 孔孔模具制造綜合實踐先 進 制 造 技 術先 進 制 造 技 術先 進 制 造 技 術先 進

13、 制 造 技 術2-2.電火花加工的機理電火花加工的機理 1）電離電離: :電場強度大電場強度大, ,液體介質液體介質電子、離子電子、離子2 2）放電：）放電： 電子電子陰離子陰離子 陽介質絕緣形成電通道陽介質絕緣形成電通道3 3）熱膨脹：電子、離子碰撞，）熱膨脹：電子、離子碰撞， 陰、陽極碰撞陰、陽極碰撞1000012000 1000012000 工件表面工件表面熔化、汽化介質汽化、分離碳黑熔化、汽化介質汽化、分離碳黑4 4）拋處金屬：爆炸力使工件表面拋出金屬，形成凹坑。）拋處金屬：爆炸力使工件表面拋出金屬，形成凹坑。5 5）消電離：）消電離： 帶電粒子轉變成中性粒子，介質恢復成絕緣狀態，為

14、下一帶電粒子轉變成中性粒子，介質恢復成絕緣狀態，為下一次準備。次準備。12l加工過程加工過程模具制造綜合實踐先 進 制 造 技 術先 進 制 造 技 術影響電火花加工工藝規律因素：影響電火花加工工藝規律因素： 材料的電蝕量材料的電蝕量 加工速度加工速度 電極損耗電極損耗 加工精度加工精度 表面質量表面質量 模具制造綜合實踐先 進 制 造 技 術先 進 制 造 技 術先 進 制 造 技 術先 進 制 造 技 術電極損耗電極損耗放電間隙放電間隙加工斜度加工斜度14l影響電火花加工精度的主要因素影響電火花加工精度的主要因素電火花加工時的加工斜度電火花加工時的加工斜度11電極無損耗時工具輪廓線電極無損

15、耗時工具輪廓線22電極有損耗時而不考慮二次放電時電極有損耗時而不考慮二次放電時工件輪廓線工件輪廓線放電間隙大小及一致性；工具電極損耗及穩定性。放電間隙大小及一致性；工具電極損耗及穩定性。放電間隙大小實際是變化的，影響著加工精度；放電間隙大小實際是變化的，影響著加工精度；工具電極損耗對尺寸和形狀精度都有影響。工具電極損耗對尺寸和形狀精度都有影響。二次放電：二次放電：已加工表面上，由于電蝕產物等的已加工表面上，由于電蝕產物等的介入，而再次進行的不必要的放電，使得加工介入，而再次進行的不必要的放電，使得加工深度方向產生斜度和加工棱角，棱邊變鈍。深度方向產生斜度和加工棱角，棱邊變鈍。模具制造綜合實踐先

16、 進 制 造 技 術先 進 制 造 技 術先 進 制 造 技 術先 進 制 造 技 術電火花加工的表面質量電火花加工的表面質量表面粗糙度表面粗糙度表面變化層表面變化層表面機械性能表面機械性能15l影響表面質量主要因素影響表面質量主要因素電火花加工表面質量電火花加工表面質量表面粗糙度、表面變質層、表面機械性能表面粗糙度、表面變質層、表面機械性能單個脈沖能量單個脈沖能量加工速度加工速度熔化凝固層熔化凝固層熱影響層熱影響層顯微裂紋顯微裂紋顯微硬度及耐磨性顯微硬度及耐磨性殘余應力殘余應力耐疲勞性能耐疲勞性能模具制造綜合實踐先 進 制 造 技 術先 進 制 造 技 術先 進 制 造 技 術先 進 制 造

17、 技 術模具制造綜合實踐先 進 制 造 技 術先 進 制 造 技 術先 進 制 造 技 術先 進 制 造 技 術模具制造綜合實踐先 進 制 造 技 術先 進 制 造 技 術先 進 制 造 技 術先 進 制 造 技 術特種加工特種加工思考與練習思考與練習1、簡述、簡述電火花加工原理、特點和應用范圍；電火花加工原理、特點和應用范圍；2、影響、影響電火花加工工藝規律的因素？電火花加工工藝規律的因素？18模具制造綜合實踐先 進 制 造 技 術先 進 制 造 技 術先 進 制 造 技 術先 進 制 造 技 術第三章第三章. .電火花線切割加工電火花線切割加工 3-1.3-1.電火花線切割加工原理、特點及

18、應用范圍電火花線切割加工原理、特點及應用范圍19l 基本原理：是用連續移動的細金屬導線（稱作電極絲）作基本原理：是用連續移動的細金屬導線（稱作電極絲）作為工具電極對工件進行脈沖火花放電，切割成形的。為工具電極對工件進行脈沖火花放電，切割成形的。a)a)工件及其運動方向工件及其運動方向 b)b)電火花線切割加工原理圖電火花線切割加工原理圖模具制造綜合實踐先 進 制 造 技 術先 進 制 造 技 術先 進 制 造 技 術先 進 制 造 技 術電火花線切割加工分類電火花線切割加工分類 20l 快走絲、慢走絲線切割機床快走絲、慢走絲線切割機床快走絲快走絲：0.080.080.22mm0.22mm的鉬絲

19、作電極，往復循環，的鉬絲作電極，往復循環， 走走絲速度為絲速度為8 810m/s10m/s，加工精度為，加工精度為0.01mm0.01mm，表面粗，表面粗糙度糙度Ra1.6Ra1.66.3m 6.3m 。工作液為乳化液，如：。工作液為乳化液，如：DX-1DX-1、TM-1TM-1、502502型型 。慢走絲慢走絲: :走絲速度是走絲速度是3 312m/min12m/min，電極絲廣泛使用銅絲，電極絲廣泛使用銅絲，單向移動，可達到加工精度，單向移動，可達到加工精度0.001mm0.001mm，表面粗糙，表面粗糙度為度為Ra1.6Ra1.66.3m 6.3m 。價格比快走絲高。價格比快走絲高。 工

20、作液為工作液為去離子水去離子水 。模具制造綜合實踐先 進 制 造 技 術先 進 制 造 技 術先 進 制 造 技 術先 進 制 造 技 術電火花線切割加工的主要特點電火花線切割加工的主要特點 不需要像電火花成行加工一樣的成形工具電極，減少了工具電不需要像電火花成行加工一樣的成形工具電極，減少了工具電極的設計與制造工作量，縮短了生產準備周期；極的設計與制造工作量，縮短了生產準備周期；由于電極絲很細，可以加工出微細異形孔、窄縫和形狀復雜的由于電極絲很細，可以加工出微細異形孔、窄縫和形狀復雜的工件；工件；金屬蝕除量少、材料利用率高，特別是貴重金屬的加工；金屬蝕除量少、材料利用率高，特別是貴重金屬的加

21、工；可以直接采用半精、精加工電規準一次成形，一般不需要中途可以直接采用半精、精加工電規準一次成形，一般不需要中途轉換電規準；轉換電規準；電極絲是不斷移動的，極間間隙認為正常放電、開路、短路組電極絲是不斷移動的，極間間隙認為正常放電、開路、短路組成，一般不會出現持續電弧放電現象；成，一般不會出現持續電弧放電現象；采用線切割加工沖模時，可實現凸、凹模一次加工成形。采用線切割加工沖模時，可實現凸、凹模一次加工成形。不能加工盲孔類零件表面、階梯成形表面；不能加工盲孔類零件表面、階梯成形表面；21模具制造綜合實踐先 進 制 造 技 術先 進 制 造 技 術主要應用范圍主要應用范圍 電火花線切割加工有許多

22、突出的長處，因而發展很快。電火花線切割加工有許多突出的長處，因而發展很快。 廣泛應用于加工各種模具，成型工具電極，以及各種形廣泛應用于加工各種模具，成型工具電極，以及各種形 孔、凸輪、樣板等。孔、凸輪、樣板等。 同時還可進行微細加工，異型槽的加工。同時還可進行微細加工，異型槽的加工。 在線切割機上增加錐度切割功能，可使加工范圍得到擴在線切割機上增加錐度切割功能，可使加工范圍得到擴 大，甚至可進行復雜空間形狀的加工。大，甚至可進行復雜空間形狀的加工。 在單向走絲電火花線切割加工中最大傾角可達在單向走絲電火花線切割加工中最大傾角可達5，極，極大的增強機床的功能大的增強機床的功能.模具制造綜合實踐先

23、 進 制 造 技 術先 進 制 造 技 術3-2.電火花線切割加工設備電火花線切割加工設備一一.機床本體機床本體 床身床身 機床本體機床本體 坐標工作臺坐標工作臺 走絲機構走絲機構二二.脈沖電源脈沖電源 1.晶體管矩形波脈沖電源晶體管矩形波脈沖電源 2.高頻分組脈沖電源高頻分組脈沖電源 3.并聯電容型脈沖電源并聯電容型脈沖電源 4.低損耗電源低損耗電源三三.工作液循環系統工作液循環系統 常用去離子水、乳化液、煤油等常用去離子水、乳化液、煤油等模具制造綜合實踐先 進 制 造 技 術先 進 制 造 技 術3-3.電火花線切割控制系統和編程技術電火花線切割控制系統和編程技術一一.線切割控制系統線切割

24、控制系統作用：在切割加工過程中，自動控制電極絲相對工件的運動作用：在切割加工過程中，自動控制電極絲相對工件的運動軌跡和進給速度，實現工件的設計形狀和尺寸。軌跡和進給速度，實現工件的設計形狀和尺寸。系統功能：系統功能：1.軌跡控制，準確控制走絲的運動精度獲得所需要的零件精軌跡控制，準確控制走絲的運動精度獲得所需要的零件精度。度。2.加工控制，主要對伺服進給速度、電源裝置、走絲機構、加工控制，主要對伺服進給速度、電源裝置、走絲機構、工作液系統等的控制。工作液系統等的控制。大多數采用簡單的開環控制；超精密線切割采用閉環控制大多數采用簡單的開環控制；超精密線切割采用閉環控制 低速走絲線切割數控系統采用

25、半閉環系統。低速走絲線切割數控系統采用半閉環系統。模具制造綜合實踐先 進 制 造 技 術先 進 制 造 技 術先 進 制 造 技 術先 進 制 造 技 術二二. .電火花線切割數控加工編程要點電火花線切割數控加工編程要點 l 編程技術編程技術25人工編程技術人工編程技術自動編程技術自動編程技術l脈沖當量：一個進給脈沖，工作臺只進給一步距離，是脈沖當量：一個進給脈沖，工作臺只進給一步距離，是機床精度的重要參數。機床精度的重要參數。模具制造綜合實踐先 進 制 造 技 術先 進 制 造 技 術先 進 制 造 技 術先 進 制 造 技 術程序的編制；程序的編制；國產線切割國產線切割機多數采用機多數采用

26、3B程序，其格式程序，其格式如下如下BXBYBJGZ分隔符X坐標值分隔Y坐標值分隔計數長度計數方向加工指令編制程序應考慮編制程序應考慮:工件幾何形工件幾何形狀狀尺寸、精度；確定工藝過尺寸、精度；確定工藝過程程,然后根據工件圖形、加工路然后根據工件圖形、加工路線，計算出各加工線段的交線，計算出各加工線段的交點、電極絲偏置量，通常電點、電極絲偏置量，通常電極絲偏置量為：極絲偏置量為：ZdfZdf絲絲粗加工時：2121模具制造綜合實踐先 進 制 造 技 術先 進 制 造 技 術先 進 制 造 技 術先 進 制 造 技 術3-4.3-4.影響電火花線切割加工工藝指標的因素影響電火花線切割加工工藝指標的

27、因素 27l 線切割加工工藝線切割加工工藝 ：坯料的準備：坯料的準備下料下料鍛造鍛造退火退火刨平面刨平面磨平面磨平面劃線劃線銑漏料孔銑漏料孔孔加孔加工工淬火淬火磨平面磨平面線切割（穿絲孔應在淬火前加工好）線切割（穿絲孔應在淬火前加工好） 工藝參數的指標工藝參數的指標：1.1.切割速度切割速度 2.2.工件表面粗糙度工件表面粗糙度 3.3.電極絲電極絲損耗量損耗量 4.4.加工精度加工精度特殊指標特殊指標：1.1.電極絲張力影響電極絲張力影響 2.2.走絲速度影響走絲速度影響 3. 3.工件厚度影響工件厚度影響 4.4.進給速度影響進給速度影響工藝參數選擇工藝參數選擇：1.1.脈沖參數選擇脈沖參

28、數選擇: :加工電流加工電流I I選擇、脈寬選擇、脈寬titi選選擇擇 、脈沖間隔、脈沖間隔t0t0選擇選擇 。2.2.電極絲選擇電極絲選擇 3.3.工作液選擇工作液選擇 模具制造綜合實踐先 進 制 造 技 術先 進 制 造 技 術3-5 線切割加工工藝及其應用線切割加工工藝及其應用一、線切割加工中的主要工藝問題一、線切割加工中的主要工藝問題1.加工過程中，工件內部殘余應力的影響。加工過程中，工件內部殘余應力的影響。2.加工過程中，工件剛度變化的應響。加工過程中，工件剛度變化的應響。3.對電規準的選擇問題對電規準的選擇問題二、線切割加工的應用二、線切割加工的應用1.各種模具、固定板、卸料板。各

29、種模具、固定板、卸料板。2.加工各種成型工具。加工各種成型工具。3.微細孔、異型孔、射流元件及各種微細結構。微細孔、異型孔、射流元件及各種微細結構。4.難加工金屬的切削加工。難加工金屬的切削加工。5.二維曲面的加工二維曲面的加工模具制造綜合實踐先 進 制 造 技 術先 進 制 造 技 術先 進 制 造 技 術先 進 制 造 技 術l 工件裝卡29線切割加工的實際工藝方法線切割加工的實際工藝方法模具制造綜合實踐先 進 制 造 技 術先 進 制 造 技 術先 進 制 造 技 術先 進 制 造 技 術電火花線切割加工電火花線切割加工 l 工件調整工件調整30百分表找正百分表找正 劃線找正劃線找正 模

30、具制造綜合實踐先 進 制 造 技 術先 進 制 造 技 術先 進 制 造 技 術先 進 制 造 技 術電火花線切割加工電火花線切割加工 l 電極絲位置的調整電極絲位置的調整 31目測法目測法火花法火花法 自動找正中心自動找正中心 模具制造綜合實踐先 進 制 造 技 術先 進 制 造 技 術先 進 制 造 技 術先 進 制 造 技 術模具制造綜合實踐先 進 制 造 技 術先 進 制 造 技 術第四章第四章.電化學加工電化學加工電化學加工是通過電化學反應去除工件材料或在其上鍍覆金電化學加工是通過電化學反應去除工件材料或在其上鍍覆金屬材料等的特種加工屬材料等的特種加工4-1.電化學加工原理及分類電化

31、學加工原理及分類1.電化學加工過程：電化學加工過程：兩片金屬作電極侵入電解液并通電。導兩片金屬作電極侵入電解液并通電。導線和溶液中有電流通過。線和溶液中有電流通過。 靠靠“自由電子自由電子”在外電場作用下沿定向移動而導電是電子在外電場作用下沿定向移動而導電是電子導體；靠溶液中正負離子移動而導電是離子導體。導體；靠溶液中正負離子移動而導電是離子導體。 溶液中正、負離子的定向移動稱為電荷的遷移，這種反應溶液中正、負離子的定向移動稱為電荷的遷移，這種反應稱電化學反應，利用這一原理對金屬進行加工稱電化學加稱電化學反應，利用這一原理對金屬進行加工稱電化學加工。工。模具制造綜合實踐先 進 制 造 技 術先

32、 進 制 造 技 術先 進 制 造 技 術先 進 制 造 技 術2.電解質溶液電解質溶液凡溶于水后能導電的物質稱電解質，形成的溶液為電解液。凡溶于水后能導電的物質稱電解質，形成的溶液為電解液。電解質的濃度是指電解質中所含電解質的多少，一般以重量電解質的濃度是指電解質中所含電解質的多少，一般以重量百分比濃度百分比濃度%表示，也可用克分子濃度（表示，也可用克分子濃度（M）表示。）表示。3.電極電位電極電位金屬原子都是由金屬陽離子和自由電子組成的金屬晶體。金金屬原子都是由金屬陽離子和自由電子組成的金屬晶體。金屬和溶液接觸時常會發生電子得失的反應過程。屬和溶液接觸時常會發生電子得失的反應過程。產生在金

33、屬和它鹽溶液之間的電位差稱為金屬的電極電位。產生在金屬和它鹽溶液之間的電位差稱為金屬的電極電位。采用氫電極作為標準。離子濃度改變，電極電位隨著變化。采用氫電極作為標準。離子濃度改變，電極電位隨著變化。能斯特公式：能斯特公式：anEElg059. 00模具制造綜合實踐先 進 制 造 技 術先 進 制 造 技 術4.電極的極化電極的極化有電流通過，電極的平衡狀態遭到破壞，使陽極電位值增大有電流通過，電極的平衡狀態遭到破壞，使陽極電位值增大，陰極電位值減少的現象程電極極化。，陰極電位值減少的現象程電極極化。根據極化產生的原因可將電極極化分為：根據極化產生的原因可將電極極化分為： .濃差極化濃差極化

34、.電化學極化電化學極化 .鈍化極化鈍化極化 使金屬鈍化膜破壞的過程稱為活化使金屬鈍化膜破壞的過程稱為活化 。 5.電化學加工的分類電化學加工的分類：依據其作用原理可分為三大類：依據其作用原理可分為三大類： .利用電化學陽極溶解來進行加工。利用電化學陽極溶解來進行加工。 .利用電化學陰極沉積、涂覆進行加工。利用電化學陰極沉積、涂覆進行加工。 .利用電化學加工與其他加工方法相結合的復合加工。利用電化學加工與其他加工方法相結合的復合加工。模具制造綜合實踐先 進 制 造 技 術先 進 制 造 技 術先 進 制 造 技 術先 進 制 造 技 術4-2.電解加工電解加工l 原理：利用金屬在電解液中發生原理

35、：利用金屬在電解液中發生“陽極溶解陽極溶解”的原理，將的原理，將工件加工成形的一種方法。工件加工成形的一種方法。3611主軸主軸22工具陰極工具陰極33工件工件44直流電源直流電源模具制造綜合實踐先 進 制 造 技 術先 進 制 造 技 術先 進 制 造 技 術先 進 制 造 技 術一一.電解加工的過程及其特點電解加工的過程及其特點l 電解加工的特點：電解加工的特點：可加工高硬度、高強度、高韌性等難切削的金屬，適用范圍廣。可加工高硬度、高強度、高韌性等難切削的金屬，適用范圍廣。加工生產率高。加工生產率高。加工中工具和工件間無切削力存在，適用于加工易變形的零件。加工中工具和工件間無切削力存在，適

36、用于加工易變形的零件。加工后的表面無殘余應力和毛刺，粗糙度可達加工后的表面無殘余應力和毛刺，粗糙度可達Ra1.250.2Ra1.250.2，平，平均加工精度可達均加工精度可達0.1mm0.1mm左右。左右。加工過程中工具損耗極小，可長期使用。加工過程中工具損耗極小，可長期使用。37模具制造綜合實踐先 進 制 造 技 術先 進 制 造 技 術二二.電解加工的電極反應電解加工的電極反應 電解加工是利用金屬在電解液中產生陽極溶解的原理實現電解加工是利用金屬在電解液中產生陽極溶解的原理實現金屬零件的成形加工。金屬零件的成形加工。原原 理理：工件為陽極，工具為陰極，加：工件為陽極，工具為陰極，加6-12

37、v的直流電壓，電的直流電壓，電解液以解液以5-60m/s的流速從兩極間縫隙沖過，使兩極間形成的流速從兩極間縫隙沖過，使兩極間形成導電通路，有電流通過，金屬表面在化學反應的作用下，導電通路，有電流通過，金屬表面在化學反應的作用下，不斷溶解到電解液中，產生物被高速流動電解液帶走。不斷溶解到電解液中，產生物被高速流動電解液帶走。 隨著工具電極恒速向工件進給，工件材料按照工具電極型隨著工具電極恒速向工件進給，工件材料按照工具電極型面的形狀不斷溶解，最終使工件與工具之間各處間隙趨于面的形狀不斷溶解，最終使工件與工具之間各處間隙趨于一致，在工件上加工出和工具電極型面相反的形狀。一致，在工件上加工出和工具電

38、極型面相反的形狀。模具制造綜合實踐先 進 制 造 技 術先 進 制 造 技 術1.金屬陽極溶解的機理金屬陽極溶解的機理 電解液中，電解質分子電離成正離子和負離子，正、負離電解液中，電解質分子電離成正離子和負離子，正、負離子所帶電荷數目相等、均勻分布，溶液呈中性。子所帶電荷數目相等、均勻分布，溶液呈中性。 通電后，在電場力的作用下，正離子移向陰極，負離子移通電后，在電場力的作用下，正離子移向陰極，負離子移向陽極，形成離子電流。向陽極，形成離子電流。電解加工時反應復雜，原因有：電解加工時反應復雜，原因有： .工件材料是多元素，金相組織不同。工件材料是多元素，金相組織不同。 .電解液不是純金屬鹽溶液

39、，含有雜質。電解液不是純金屬鹽溶液，含有雜質。 .電解液濃度、壓力、溫度、流速對反應有影響。電解液濃度、壓力、溫度、流速對反應有影響。 模具制造綜合實踐先 進 制 造 技 術先 進 制 造 技 術2.電解加工時的電極反應電解加工時的電極反應電極反應的復雜原因電極反應的復雜原因: .有多種元素有多種元素,金相組織不相同。金相組織不相同。 .電解液含有雜質。電解液含有雜質。 .濃度、壓力、溫度對反應有影響。濃度、壓力、溫度對反應有影響。.鋼電解的電極反應鋼電解的電極反應 a.陽極反應情況陽極反應情況 電極電位最負的物質將首先在陽極反應電極電位最負的物質將首先在陽極反應 b.陰極反應情況陰極反應情況

40、 電極電位最正的粒子將首先在陰極反應電極電位最正的粒子將首先在陰極反應模具制造綜合實踐先 進 制 造 技 術先 進 制 造 技 術先 進 制 造 技 術先 進 制 造 技 術2.電解加工過程的電能利用電解加工過程的電能利用 電解加工，加工電壓電解加工，加工電壓U是保持陽極不斷溶解的總能源。是保持陽極不斷溶解的總能源。形成加工電流，保證陽極具有較高的溶解速度，則滿足下式形成加工電流，保證陽極具有較高的溶解速度，則滿足下式)(caRUUUU 若若U等于或小于兩極的電極反應所需要的電壓降等于或小于兩極的電極反應所需要的電壓降Ua、Uc 時，陽極溶解速度為零。時，陽極溶解速度為零。 Ua和和Uc主要取

41、決于電化學極化和鈍化。主要取決于電化學極化和鈍化。模具制造綜合實踐先 進 制 造 技 術先 進 制 造 技 術3.電解液的作用電解液的作用電解液的主要作用：電解液的主要作用： .作為導電介質傳遞電流。作為導電介質傳遞電流。 .將加工產物、熱量及時帶走，起更新和冷卻作用。將加工產物、熱量及時帶走，起更新和冷卻作用。電解液應具備的基本要求：電解液應具備的基本要求： .具有較高的溶解度、離解度和導電率，蝕除速度和生產具有較高的溶解度、離解度和導電率，蝕除速度和生產率。率。 .電解液具有良好的綜合性能。電解液具有良好的綜合性能。電解液種類電解液種類酸性電解液酸性電解液堿性電解液堿性電解液中性電解液中性

42、電解液模具制造綜合實踐先 進 制 造 技 術先 進 制 造 技 術先 進 制 造 技 術先 進 制 造 技 術三三.電解加工的基本規律電解加工的基本規律1.生產率及其影響因素生產率及其影響因素電解加工生產率電解加工生產率:單位時間內被去除的金屬量。單位時間內被去除的金屬量。影響因素有：材料的電化學當量、電流密度、電極間隙、電解影響因素有：材料的電化學當量、電流密度、電極間隙、電解液等。液等。.金屬電化學當量和生產率的關系金屬電化學當量和生產率的關系法拉第電解定律：法拉第電解定律：itVkitm（用質量計）（用質量計）（用體積計）（用體積計）材料的實際去除量會小于計算理論值材料的實際去除量會小于

43、計算理論值itVkitm模具制造綜合實踐先 進 制 造 技 術先 進 制 造 技 術先 進 制 造 技 術先 進 制 造 技 術2.電流密度和生產率的關系電流密度和生產率的關系.體積蝕除速度體積蝕除速度單位時間內去除材料的體積單位時間內去除材料的體積Aidtdvuw.重量蝕除速度重量蝕除速度: 單位時間內去除材料的重量單位時間內去除材料的重量(g/min)kAidtdmVg模具制造綜合實踐先 進 制 造 技 術先 進 制 造 技 術先 進 制 造 技 術先 進 制 造 技 術.深度蝕除速度深度蝕除速度單位時間內工件沿進給方向材料去除量單位時間內工件沿進給方向材料去除量(mm/min)iVa要提

44、高生產率就得提高要提高生產率就得提高、i，但要注意問題，但要注意問題*i ，電壓也隨增加，應以不擊穿加工間隙為限。，電壓也隨增加，應以不擊穿加工間隙為限。*i ，不應造成電解液溫度太高。，不應造成電解液溫度太高。* i ，將使，將使Ra變大，一般要根據實驗確定。變大，一般要根據實驗確定。模具制造綜合實踐先 進 制 造 技 術先 進 制 造 技 術3.電極間隙大小與蝕除速度的關系電極間隙大小與蝕除速度的關系 電極間隙越小、電解液的電阻越小、電流密度就越大、蝕電極間隙越小、電解液的電阻越小、電流密度就越大、蝕除速度就越高。除速度就越高。4.提高電解加工精度的途徑提高電解加工精度的途徑 目前的主要途

45、徑：目前的主要途徑：.實現小間隙加工。實現小間隙加工。.改善電流的效改善電流的效率特性。率特性。.嚴格控制各種參數的變化范圍。嚴格控制各種參數的變化范圍。.正確設計正確設計工具陰極。工具陰極。 采用的具體措施：采用的具體措施：.加工工件。加工工件。.電解溶液。電解溶液。.工具陰工具陰極。極。.加工工藝參數。加工工藝參數。.機床的設備系統。機床的設備系統。.其他的相其他的相關技術方面。關技術方面。模具制造綜合實踐先 進 制 造 技 術先 進 制 造 技 術四四.電解加工基本設備電解加工基本設備電解加工設備，主要包括：直流電源、機床、電解液系統、電解加工設備，主要包括：直流電源、機床、電解液系統、

46、自動控制系統。自動控制系統。1.直流電源直流電源對電壓要求對電壓要求:824V，在一定范圍可調。同時要求加工電流，在一定范圍可調。同時要求加工電流較大，幾千到上萬安培。較大，幾千到上萬安培。2.機床機床足夠剛度、工具電極具有穩定進給速度、機床精度高、防腐足夠剛度、工具電極具有穩定進給速度、機床精度高、防腐絕緣性能好、安全保護等。絕緣性能好、安全保護等。3.電解液系統電解液系統連續、平穩向加工區供給足夠壓力、流量、合適溫度和清潔連續、平穩向加工區供給足夠壓力、流量、合適溫度和清潔的電解液的電解液模具制造綜合實踐先 進 制 造 技 術先 進 制 造 技 術五五.電解加工工藝及其應用電解加工工藝及其

47、應用電解加工主要有下面幾個應用范圍電解加工主要有下面幾個應用范圍1.深孔和深小孔加工深孔和深小孔加工 .固定式電解加工。固定式電解加工。 .移動式電解加工移動式電解加工2.型孔的加工，現場主要采用端面進給法。型孔的加工，現場主要采用端面進給法。3.型腔的加工，采用電解加工一道工序完成型腔，提高生產型腔的加工，采用電解加工一道工序完成型腔，提高生產率，降低制造成本。率，降低制造成本。普通電解加工普通電解加工電液束的加工電液束的加工模具制造綜合實踐先 進 制 造 技 術先 進 制 造 技 術先 進 制 造 技 術先 進 制 造 技 術l 混氣電解加工：將具有一定壓力的氣體與電解液混合后，再送混氣電

48、解加工：將具有一定壓力的氣體與電解液混合后，再送入加工區進行電解加工。入加工區進行電解加工。49l特點：提高了加工質量、簡化了工具陰極設計及制造的過程、特點：提高了加工質量、簡化了工具陰極設計及制造的過程、加工速度低加工速度低垂直交互式混合腔垂直交互式混合腔模具制造綜合實踐先 進 制 造 技 術先 進 制 造 技 術先 進 制 造 技 術先 進 制 造 技 術模具制造綜合實踐先 進 制 造 技 術先 進 制 造 技 術4-3.電解磨削電解磨削一一.電解磨削的基本原理和特點電解磨削的基本原理和特點 是由電解加工和磨削加工相結合的復合加工。砂輪接陰極是由電解加工和磨削加工相結合的復合加工。砂輪接陰

49、極、工件接陽極，加工區噴入電解液。、工件接陽極，加工區噴入電解液。 加工過程由于電解作用在陽極表面形成鈍化膜，產生活化加工過程由于電解作用在陽極表面形成鈍化膜，產生活化作用，使電解加工繼續進行。作用，使電解加工繼續進行。 電解磨削加工是電解加工和磨削加工交替進行。電解磨削加工是電解加工和磨削加工交替進行。特點：特點：.加工材料廣，加工效率高。加工材料廣，加工效率高。 .加工精度和表面質量好，基本無磨削裂紋和燒傷加工精度和表面質量好，基本無磨削裂紋和燒傷 .砂輪磨損量小、加工成本低。砂輪磨損量小、加工成本低。模具制造綜合實踐先 進 制 造 技 術先 進 制 造 技 術模具制造綜合實踐先 進 制

50、造 技 術先 進 制 造 技 術二二.影響電解磨削生產率和加工質量的因素影響電解磨削生產率和加工質量的因素.影響生產率的主要因素影響生產率的主要因素 .電化學當量。電化學當量。.電流密度。電流密度。.磨輪（陰極）與工件間磨輪（陰極）與工件間的導電面積。的導電面積。.磨削壓力。磨削壓力。.影響加工精度的因素影響加工精度的因素 .機械因素。機械因素。.電解液。電解液。.陰極的導電面積。陰極的導電面積。.被加工被加工材料的性質。材料的性質。.影響表面粗糙度的因素影響表面粗糙度的因素 .電參數。電參數。.電解液。電解液。.工件材料的性質。工件材料的性質。.機械因素機械因素模具制造綜合實踐先 進 制 造

51、 技 術先 進 制 造 技 術三三.電解磨削用電解液及其設備電解磨削用電解液及其設備.電解液電解液選擇原則：選擇原則：1.使金屬表面生成結構緊密、粘附力強的鈍化膜使金屬表面生成結構緊密、粘附力強的鈍化膜2.導電性好、以獲得高生產率。導電性好、以獲得高生產率。3.不銹蝕機床和工具。不銹蝕機床和工具。4.對人體無危害。對人體無危害。5.經濟性好、價格便宜、來源豐富。經濟性好、價格便宜、來源豐富。.電解磨削用設備電解磨削用設備 直流電源：電壓可調直流電源：電壓可調520v、電流、電流101000A。 電解液系統：離心泵、耐酸腐蝕、過濾和沉淀裝置。電解液系統：離心泵、耐酸腐蝕、過濾和沉淀裝置。 電解磨

52、床：與普通磨床相同電解磨床：與普通磨床相同 電解砂輪：具有良好導電性的專用砂輪。電解砂輪：具有良好導電性的專用砂輪。模具制造綜合實踐先 進 制 造 技 術先 進 制 造 技 術四四.電解磨削的應用電解磨削的應用主要用于磨高硬度材料，如：硬質合金刀具、各種量具、擠主要用于磨高硬度材料，如：硬質合金刀具、各種量具、擠壓模具、拉伸模具等。壓模具、拉伸模具等。形狀：深小孔、薄壁筒、細長軸、電解研磨、珩磨加工復雜形狀：深小孔、薄壁筒、細長軸、電解研磨、珩磨加工復雜型面的零件。型面的零件。1.硬質合金刀具的電解磨削硬質合金刀具的電解磨削2.硬質合金軋輥的電解成型磨削硬質合金軋輥的電解成型磨削3.電解珩磨、

53、研磨的電解加工電解珩磨、研磨的電解加工模具制造綜合實踐先 進 制 造 技 術先 進 制 造 技 術4-4.電鑄和涂鍍加工電鑄和涂鍍加工一一.電鑄加工電鑄加工1.原理原理：用導電的原模做陰極，電鑄材料做陽極，用電鑄材：用導電的原模做陰極，電鑄材料做陽極，用電鑄材料的鹽作電鑄液，在電化學作用下，陽極金屬以正離子形料的鹽作電鑄液，在電化學作用下，陽極金屬以正離子形式溶電解液，在陰極表面得到電子沉積在陰極表面。式溶電解液，在陰極表面得到電子沉積在陰極表面。2.特點特點：.準確精密復制復雜型面和細微紋路。準確精密復制復雜型面和細微紋路。.獲得尺獲得尺寸精度高、表面粗糙度好的復制品。寸精度高、表面粗糙度好

54、的復制品。.適應性廣泛。適應性廣泛。3.應用應用：.復制精細的表面輪廓花紋復制精細的表面輪廓花紋,唱片、工藝美術、紙唱片、工藝美術、紙幣、證卷、郵票膜等。幣、證卷、郵票膜等。.復制注塑模具、電火花型腔加復制注塑模具、電火花型腔加工電極。工電極。.制造復雜、高精度的空心零件和薄壁零件。制造復雜、高精度的空心零件和薄壁零件。.制造表面粗糙度標準樣塊、反光鏡、異形孔噴嘴等特制造表面粗糙度標準樣塊、反光鏡、異形孔噴嘴等特殊零件。殊零件。模具制造綜合實踐先 進 制 造 技 術先 進 制 造 技 術二二.電鑄加工的基本設備：電鑄加工的基本設備：1.電鑄槽。電鑄槽。2.直流電源。直流電源。3.攪拌和攪拌和循

55、環過濾系統。循環過濾系統。4.加熱和冷卻裝置。加熱和冷卻裝置。三。電鑄加工的工藝過程及要點三。電鑄加工的工藝過程及要點1.原模材料選擇和表面處理原模材料選擇和表面處理2.電鑄過程，常用金屬銅、鎳、鐵等，時間長、生產率低。電鑄過程，常用金屬銅、鎳、鐵等，時間長、生產率低。3.襯背和脫模，主要根據使用要求加襯背。襯背和脫模，主要根據使用要求加襯背。四四.電鑄加工應用實例電鑄加工應用實例1.型腔模的電鑄：型腔模的電鑄：制原模制原模鍍鉻鍍鉻電鑄電鑄機加工機加工脫模。脫模。2.電鑄精密零件：電鑄精密零件：加工型芯加工型芯電鑄鎳電鑄鎳車外圓車外圓去型芯。去型芯。模具制造綜合實踐先 進 制 造 技 術先 進

56、 制 造 技 術五五.涂鍍加工涂鍍加工.原理、特點及應用范圍原理、特點及應用范圍原理：原理：涂鍍又稱刷鍍，或無槽電鍍，金屬工件表面局部、快涂鍍又稱刷鍍，或無槽電鍍，金屬工件表面局部、快速電化學沉積金屬的新技術，原理與電鑄相同。沉積正離速電化學沉積金屬的新技術，原理與電鑄相同。沉積正離子靠鍍液提供，陰極沉積，陽極不容解。子靠鍍液提供，陰極沉積，陽極不容解。特點：特點：不需要渡槽，可局部進行涂鍍；涂鍍液種類多、更方不需要渡槽，可局部進行涂鍍；涂鍍液種類多、更方便復合鍍層；涂鍍速度快、鍍層可控性好；工件與鍍筆間便復合鍍層；涂鍍速度快、鍍層可控性好；工件與鍍筆間有相對運動、需要人控。有相對運動、需要人

57、控。應用：應用：修復零件磨損面，實施超差補救；填補表面劃傷斑蝕修復零件磨損面，實施超差補救；填補表面劃傷斑蝕孔洞缺陷；大型復雜工件的表面局部涂鍍等。孔洞缺陷；大型復雜工件的表面局部涂鍍等。.設備：設備：電源、鍍筆、鍍液、泵和回轉臺等。電源、鍍筆、鍍液、泵和回轉臺等。模具制造綜合實踐先 進 制 造 技 術先 進 制 造 技 術.工藝過程工藝過程：表面預加工：表面預加工清洗除油除銹清洗除油除銹電凈處理電凈處理活化活化處理處理鍍底層鍍底層鍍尺寸層和工作鍍層鍍尺寸層和工作鍍層鍍后清洗鍍后清洗.應用實例：應用實例： 1.修復機床導軌劃傷修復機床導軌劃傷 2.修復發電機、氣輪機主軸超差部位修復發電機、氣輪

58、機主軸超差部位 3.零件加工后，改善表面粗糙度、物理、化學性能零件加工后，改善表面粗糙度、物理、化學性能六六.電解加工目前存在的問題和今后方向電解加工目前存在的問題和今后方向 1.存在問題：精度不好，設備較差，人員專業素質欠佳，存在問題：精度不好，設備較差，人員專業素質欠佳，應用范圍不廣。應用范圍不廣。 2.今后方向：擴大應用范圍，改善設備，發展和推廣脈沖今后方向：擴大應用范圍，改善設備，發展和推廣脈沖加工及鈍化電解液，發展復合加工研究，進一步開展基礎加工及鈍化電解液，發展復合加工研究，進一步開展基礎技術研究，搞好技術培訓。技術研究，搞好技術培訓。模具制造綜合實踐先 進 制 造 技 術先 進

59、制 造 技 術第五章第五章 超聲波加工超聲波加工一、超聲波加工的基本原理一、超聲波加工的基本原理 聲波頻率超過聲波頻率超過16000Hz被被稱為超聲波。超聲波加工是利稱為超聲波。超聲波加工是利用超聲波振動的沖擊磨料對工用超聲波振動的沖擊磨料對工件進行加工的一種方法，它不件進行加工的一種方法，它不僅能加工脆硬金屬材料而且僅能加工脆硬金屬材料而且適合于加工不導電的腕硬非金適合于加工不導電的腕硬非金屬材料，如玻璃、陶瓷等。同屬材料，如玻璃、陶瓷等。同時超聲波還可用于清洗、焊接時超聲波還可用于清洗、焊接和探傷等。和探傷等。超聲加工超聲加工:利用工具端面作超聲頻振動利用工具端面作超聲頻振動,通過通過磨料

60、懸浮液加工脆硬材料的一種成型方法磨料懸浮液加工脆硬材料的一種成型方法模具制造綜合實踐先 進 制 造 技 術先 進 制 造 技 術先 進 制 造 技 術先 進 制 造 技 術模具制造綜合實踐先 進 制 造 技 術先 進 制 造 技 術二、超聲波加工的特點、方法及應用二、超聲波加工的特點、方法及應用1、超聲波加工適合于加工各種脆硬材料，材料越是脆硬，、超聲波加工適合于加工各種脆硬材料，材料越是脆硬，越適宜超聲波加工；特別是不導電的非金屬材料。越適宜超聲波加工；特別是不導電的非金屬材料。2、超聲波加工由于去除材料是靠微小磨料的撞擊作用，因、超聲波加工由于去除材料是靠微小磨料的撞擊作用，因此可用于加工