1、特種加工技術(shù)的應(yīng)用目錄 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark0 o Current Document 特種加工技術(shù)的應(yīng)用 1弓I言1 HYPERLINK l bookmark7 o Current Document 特點(diǎn)2 HYPERLINK l bookmark9 o Current Document 加工工藝 2 HYPERLINK l bookmark11 o Current Document 1電火花加工技術(shù) 3 HYPERLINK l bookmark13 o Current Document 電火花加工的原理 3 HYPERLINK l bookma

2、rk15 o Current Document 電火花加工的主要特點(diǎn) 3 HYPERLINK l bookmark17 o Current Document 電火花加工的主要用途 3 HYPERLINK l bookmark19 o Current Document 電火花加工的特性 3 HYPERLINK l bookmark21 o Current Document 2電化學(xué)加工技術(shù) 4 HYPERLINK l bookmark23 o Current Document 電化學(xué)加工的原理 4 HYPERLINK l bookmark25 o Current Document 電化學(xué)加工的分

3、類(lèi) 5 HYPERLINK l bookmark27 o Current Document 應(yīng)用電化學(xué)加工 5 HYPERLINK l bookmark29 o Current Document 3激光加工技術(shù) 5 HYPERLINK l bookmark31 o Current Document 激光加工的原理5 HYPERLINK l bookmark33 o Current Document 激光加工的特點(diǎn)6 HYPERLINK l bookmark35 o Current Document 激光加工的應(yīng)用范圍 6 HYPERLINK l bookmark37 o Current Doc

4、ument 4超聲波加工技術(shù) 7 HYPERLINK l bookmark39 o Current Document 超聲波加工的原理 7 HYPERLINK l bookmark41 o Current Document 超聲波加工的特點(diǎn) 7 HYPERLINK l bookmark43 o Current Document 超聲波加工的應(yīng)用 7 HYPERLINK l bookmark45 o Current Document 5其他加工技術(shù) 7 HYPERLINK l bookmark47 o Current Document 電子束加工7電子束加工原理 7電子束加工特點(diǎn)和應(yīng)用 8 HY

5、PERLINK l bookmark49 o Current Document 離子束加工束 8離子束加工束 8離子束工的主要特點(diǎn) 8離子束加工的應(yīng)用 9 HYPERLINK l bookmark51 o Current Document 參考文獻(xiàn) 10 HYPERLINK l bookmark53 o Current Document 致謝10特種加工技術(shù)的應(yīng)用摘 要：隨著科技的進(jìn)步和生產(chǎn)的發(fā)展，出現(xiàn)了許多由堅(jiān)硬而又難加工材料制成的、具有精密公差尺寸和低表面粗糙度的復(fù)雜零件的加工，傳統(tǒng)的機(jī)械加工已經(jīng)不能滿(mǎn)足這些特殊要求零件的加工，從而產(chǎn)生了多種有別于傳統(tǒng)機(jī)械加工的新 加工方法。這些加工方法廣

6、義定義為特種加工技術(shù)， 具加工原理是將電、熱、光、 聲、化學(xué)等能量或組合施加到工件被加工的部位上，從而實(shí)現(xiàn)材料的去除。本文 介紹了超聲波加工、電火花加工、電化學(xué)加工、激光加工、電子束和離子束加工 的主要特點(diǎn)和應(yīng)用。關(guān)鍵詞：特種加工，特點(diǎn)，應(yīng)用引言特種加工是指那些不屬于傳統(tǒng)加工工藝范疇的加工方法，它不同于使用刀具、磨具等直接利用機(jī)械能切除多余材料的傳統(tǒng)加工方法。特種加工是近幾十年發(fā)展起來(lái)的新工藝，是對(duì)傳統(tǒng)加工工藝方法的重要補(bǔ)充與發(fā)展，目前仍在繼續(xù)研究開(kāi)發(fā)和改進(jìn)。直接利用電能、熱能、聲能、光能、化學(xué)能和 電化學(xué)能，有時(shí)也結(jié)合機(jī)械能對(duì)工件進(jìn)行的加工。特種加工中以采用電能 為主的電火花加工和電解加工應(yīng)

7、用較廣，泛稱(chēng)電加工。特種加工亦稱(chēng)“非傳統(tǒng)加工”或“現(xiàn)代加工方法”，泛指用電能、熱能、光能、電化學(xué)能、化學(xué)能、聲能及特殊機(jī)械能等能量達(dá)到去除或增加材料的加工方法，從而實(shí)現(xiàn)材料被去除、變形 、改變性能或被鍍覆等。20世紀(jì)40年代發(fā)明的電火花加工開(kāi)創(chuàng)了用軟工具、不靠機(jī)械力來(lái)加工硬工件的方法。50年代以后先后出現(xiàn)電子束加工、等離子弧加工和激光加工。這些加工方法不用成型的工具，而是利用密度很高的能量束流進(jìn)行加工。對(duì)于高硬度材料和復(fù)雜形狀、精密微細(xì)的特殊零件，特種加工有很大的適用性和發(fā)展?jié)摿Γ谀＞摺⒘烤摺⒌毒摺x器儀表、飛機(jī)、航天器和微電 子元器件等制造中得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。特種加工的發(fā)展方向主要是：

8、提高加工精度和表面質(zhì)量，提高生產(chǎn)率和 自動(dòng)化程度，發(fā)展幾種方法聯(lián)合使用的復(fù)合加工，發(fā)展納米級(jí)的超精密加 工等。特點(diǎn)1、不用機(jī)械能，與加工對(duì)象的機(jī)械性能無(wú)關(guān)，有些加工方法，如激光 加工、電火花加工、等離子弧加工、電化學(xué)加工等，是利用熱能、化學(xué)能、 電化學(xué)能等，這些加工方法與工件的硬度強(qiáng)度等機(jī)械性能無(wú)關(guān)，故可加工 各種硬、軟、脆、熱敏、耐腐蝕、高熔點(diǎn)、高強(qiáng)度、特殊性能的金屬和非 金屬材料。2、不存在加工中的機(jī)械應(yīng)變或大面積的熱應(yīng)變，可獲得較低的表面粗 糙度，其熱應(yīng)力、殘余應(yīng)力、冷作硬化等均比較小，尺寸穩(wěn)定性好3、微細(xì)加工，工件表面質(zhì)量高，有些特種加工，如超聲、電化學(xué)、水 噴射、磨料流等，加工余量都

9、是微細(xì)進(jìn)行，故不僅可加工尺寸微小的孔或 狹縫，還能獲得高精度、極低粗糙度的加工表面。4、非接觸加工，不一定需要工具，有的雖使用工具，但與工件不接觸,因此，工件不。承受大的作用力，工具硬度可低于工件硬度，故使剛性極 低元件及彈性元件得以加工5、兩種或兩種以上的不同類(lèi)型的能量可相互組合形成新的復(fù)合加工， 其綜合加工效果明顯，且便于推廣使用。6、特種加工對(duì)簡(jiǎn)化加工工藝、變革新產(chǎn)品的設(shè)計(jì)及零件結(jié)構(gòu)工藝性等 產(chǎn)生積極的影響。加工工藝特種加工工藝是直接利用各種能量，如電能、光能、化學(xué)能、電化學(xué) 能、聲能、熱能及機(jī)械能等進(jìn)行加工的方法。1、“以柔克剛”，特種加工的工具與被加工零件基本不接觸，加工時(shí) 不受工件

10、的強(qiáng)度和硬度的制約，故可加工超硬脆材料和精密微細(xì)零件，甚 至工具材料的硬度可低于工件材料的硬度。2、加工時(shí)主要用電、化學(xué)、電化學(xué)、聲、光、熱等能量去除多余材料, 而不是主要靠機(jī)械能量切除多余材料3、加工機(jī)理不同于一般金屬切削加工，不產(chǎn)生宏觀切屑，不產(chǎn)生強(qiáng)烈 的彈、塑性變形，故可獲得很低的表面粗糙度，其殘余應(yīng)力、冷作硬化、 熱影響度等也遠(yuǎn)比一般金屬切削加工小。4、加工能量易于控制和轉(zhuǎn)換，故加工范圍廣，適應(yīng)性強(qiáng)。1電火花加工技術(shù)電火花加工的原理電火花加工的原理是基于電火花腐蝕原理，是在工具電極與工件電極之間相互 靠近時(shí)，極間形成脈沖性火花放電，在電火花通道中產(chǎn)生瞬間高溫，使金屬局部 融化，甚至氣化

11、，從而去除多余金屬，達(dá)到尺寸加工的目的。電火花加工的主要特點(diǎn)能加工普通切削加工方法難以切削的材料和復(fù)雜形狀工件;加工時(shí)無(wú)切削力；不產(chǎn)生毛刺和刀痕溝紋等缺陷；工具電極材料無(wú)須比工件材料硬；直接使用電能加工，便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化；加工后表面產(chǎn)生變質(zhì)層，在某些應(yīng)用中須進(jìn)一步去除；工作液的凈化和加工中產(chǎn)生的煙霧污染處理比較麻煩。電火花加工的主要用途加工具有復(fù)雜形狀的型孔和型腔的模具和零件；加工各種硬、脆材料如硬質(zhì)合金和淬火鋼等；加工深細(xì)孔、異形孔、深槽、窄縫和切割薄片等；加工各種成形刀具、樣板和螺紋環(huán)規(guī)等工具和量具。電火花加工的特性1：電火花加工速度與表面質(zhì)量模具在電火花機(jī)加工一般會(huì)采用粗、中、精分檔加工方

12、式。粗加工采 用大功率、低損耗的實(shí)現(xiàn)，而中、精加工電極相對(duì)損耗大，但一般情況下 中、精加工余量較少，因此電極損耗也極小，可以通過(guò)加工尺寸控制進(jìn)行 補(bǔ)償，或在不影響精度要求時(shí)予以忽略。2:電火花碳渣與排渣電火花機(jī)加工在產(chǎn)生碳渣和排除碳渣平衡的條件下才能順利進(jìn)行。實(shí) 際中往往以犧牲加工速度去排除碳渣，例如在中、精加工時(shí)采用高電壓， 大休止脈波等等。另一個(gè)影響排除碳渣的原因是加工面形狀復(fù)雜，使排屑 路徑不暢通。唯有積極開(kāi)創(chuàng)良好排除的條件，對(duì)癥的采取一些方法來(lái)積極 處理。3:電火花工件與電極相互損耗電火花機(jī)放電脈波時(shí)間長(zhǎng)，有利于降低電極損耗。電火花機(jī)粗加工一 般采用長(zhǎng)放電脈波和大電流放電，加工速度快電

13、極損耗小。在精加工時(shí)， 小電流放電必須減小放電脈波時(shí)間，這樣不僅加大了電極損耗，也大幅度 降低了加工速度。電火花加工是與機(jī)械加工完全不同的一種新工藝。隨著工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，具有高熔點(diǎn)、高硬度、高強(qiáng)度、高脆性，高粘性和 高純度等性能的新材料不斷出現(xiàn)。具有各種復(fù)雜結(jié)構(gòu)與特殊工藝要求的工 件越來(lái)越多，這就使得傳統(tǒng)的機(jī)械加工方法不能加工或難于加工。因此， 人們除了進(jìn)一步發(fā)展和完善機(jī)械加工法之外，還努力尋求新的加工方法。電火花加工法能夠適應(yīng)生產(chǎn)發(fā)展的需要，并在應(yīng)用中顯示出很多優(yōu)異性能， 因此，得到了迅速發(fā)展和日益廣泛的應(yīng)用。2電化學(xué)加工技術(shù)電化學(xué)加工的原理4如圖所示為電化學(xué)加工的原理。兩片

14、金屬銅（Cu）板浸在導(dǎo)電溶液，例如氯 化銅（CuCb）的水溶液中，此時(shí)水（HO）離解為氫氧根負(fù)離子 OH和氫正離子 H： CuCl2離解為兩個(gè)氯負(fù)離子2c和二價(jià)銅正離子Cif+0當(dāng)兩個(gè)銅片接上直流電 形成同電導(dǎo)路時(shí)，導(dǎo)線和溶液中均有電流通過(guò)，在金屬片（電極）和溶液的界面 上就會(huì)有交換電子的反應(yīng)，即電化學(xué)反應(yīng)。溶液中的離子將作定向移動(dòng)，CU2+正離子移向陰極，在陰極得到電子而進(jìn)行還原反應(yīng)，沉積出銅。在陽(yáng)極表面Cu原子失掉電子而形成CiT正離子進(jìn)入溶液。溶液中正、負(fù)離子的定向移動(dòng)稱(chēng)為電荷 遷移。在陰、陽(yáng)電極表面發(fā)生得失電子的化學(xué)反應(yīng)稱(chēng)為電化學(xué)反應(yīng)。這種利用電化學(xué)反應(yīng)原理對(duì)金屬進(jìn)行加工的方法即為電化

15、學(xué)加工。電化學(xué)加工的分類(lèi)類(lèi)別加工方法及原理應(yīng)用I電解加工（陽(yáng)極溶解） 電化學(xué)拋光（陽(yáng)極溶解）用于形狀尺寸加工 用于表回加工R電鍍（陰極沉積） 電鑄（陰極沉積）用于表回加工 用于形狀尺寸加工m電極磨削（陽(yáng)極溶解、機(jī)械磨削） 電解放電加工（陽(yáng)極溶解、電火花蝕除）用于形狀尺寸加工 用于形狀尺寸加工應(yīng)用電化學(xué)加工導(dǎo)電磨削又稱(chēng)電解磨削。是電解作用和機(jī)械磨削相結(jié)合的加工過(guò)程。電化學(xué)拋光又稱(chēng)電解拋光。直接應(yīng)用陽(yáng)極溶解的電化學(xué)反應(yīng)對(duì)機(jī)械加工后的零件 進(jìn)行再加工，以提高工件表面的光潔.電鍍用電解的方法將金屬沉積于導(dǎo)體（如金屬）或非導(dǎo)體（如塑料、陶瓷、玻璃鋼 等）表面，從而提高其耐磨性，增加其導(dǎo)電性，并使其具有防

16、腐蝕和裝飾功能。電刻蝕又稱(chēng)電解刻蝕。應(yīng)用電化學(xué)陽(yáng)極溶解的原理在金屬表面蝕刻出所需的圖形或文字。其基本加工原理與電解加工相同。由于電刻蝕所去除的金屬量較少， 因而無(wú)需用高速流動(dòng)的電解液來(lái)沖走由工件上溶解出的產(chǎn)物。加工時(shí)，陰極固定不動(dòng)。電解冶煉利用電解原理，對(duì)有色和稀有金屬進(jìn)行提煉和精煉3激光加工技術(shù)激光加工的原理激光是一種高強(qiáng)度、方向性好、單色性好的相干光。由于激光的發(fā)散角小和 單色性好，理論上可以聚焦到尺寸與光的波長(zhǎng)相近的（微米甚至亞微米）小斑點(diǎn) 上，加上他本身強(qiáng)度高，故可以使其焦點(diǎn)處的功率密度達(dá)到1021011w/cm2,溫度高達(dá)10000 C以上。在這樣的高溫下，任何材料都會(huì)瞬時(shí)急劇熔化和

17、汽化， 并爆炸性的高速?lài)娚涑鰜?lái)，同時(shí)產(chǎn)生方向性很強(qiáng)的沖擊。因此，激光加工是工件 在光熱效應(yīng)下產(chǎn)生高溫熔融和沖擊波拋出的綜合過(guò)程。激光加工的特點(diǎn)1、光點(diǎn)小，能量集中，熱影響區(qū)小；2、不接觸加工工件，對(duì)工件無(wú)污染；3、不受電磁干擾，與電子束加工相比應(yīng)用更方便；4、激光束易于聚焦、導(dǎo)向，便于自動(dòng)化控制。5、范圍廣泛：幾乎可對(duì)任何材料進(jìn)行雕刻切割。6、安全可靠：采用非接觸式加工，不會(huì)對(duì)材料造成機(jī)械擠壓或機(jī)械應(yīng) 力。7、精確細(xì)致：加工精度可達(dá)到0.1mm8、效果一致：保證同一批次的加工效果幾乎完全一致。9、高速快捷：可立即根據(jù)電腦輸出的圖樣進(jìn)行高速雕刻和切割，且激 光切割的速度與線切割的速度相比要快很多

18、。10、成本低廉：不受加工數(shù)量的限制，對(duì)于小批量加工服務(wù)，激光加 工更加便宜。11、切割縫細(xì)小：激光切割的割縫一般在0.1-0.2mm。12、切割面光滑：激光切割的切割面無(wú)毛刺。13、熱變形小：激光加工的激光割縫細(xì)、速度快、能量集中，因此傳 到被切割材料上的熱量小，引起材料的變形也非常小。14、適合大件產(chǎn)品的加工：大件產(chǎn)品的模具制造費(fèi)用很高，激光加工 不需任何模具制造，而且激光加工完全避免材料沖剪時(shí)形成的塌邊，可以 大幅度地降低企業(yè)的生產(chǎn)成本提高產(chǎn)品的檔次。15、節(jié)省材料：激光加工采用電腦編程，可以把不同形狀的產(chǎn)品進(jìn)行材料最 大限度的套裁，地提高材料的利用率，大大降低了企業(yè)材料成本。3.3激光

19、加工的應(yīng)用范圍1、激光打孔 ；2、激光切割；3、激光打標(biāo)；4、激光焊接；5、激光表面處理4超聲波加工技術(shù)超聲波加工的原理在工件和工具間加入磨料懸浮液，由超聲波發(fā)生器產(chǎn)生超聲振蕩波經(jīng)換能器轉(zhuǎn)換成超聲機(jī)械振動(dòng)，使懸浮液中的磨粒不斷地撞擊加工表面，把硬而脆的被加工材料局部破壞而撞擊下來(lái)。在工件表面瞬間正負(fù)交替的正壓沖擊波和負(fù)壓空化作用下強(qiáng)化了加工過(guò)程。因此，超聲波加工實(shí)質(zhì)上是磨料的機(jī)械沖擊與超聲波沖擊及空化作用的綜合結(jié)果。超聲波加工的特點(diǎn)1、適合于加工各種硬脆材料，特別市某些不導(dǎo)電的非金屬材料，例玻璃、 陶瓷、石英、硅、瑪瑙、寶石、金剛石等。也可以加工淬火鋼和硬質(zhì)合金等材料， 但效率較低。2、由于工

20、具材料硬度很高，故易于制造形狀復(fù)雜的型孔。3、加工時(shí)宏觀切削力很小，不會(huì)引起變形，燒傷。表面粗糙度 Ra值很小, 可達(dá)0.2um加工精度可達(dá)0.050.02mm,而且可以加工薄壁、窄縫、低剛度的零4、加工機(jī)床結(jié)構(gòu)和工具均較簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)單方便。5、生產(chǎn)率較低。這是超聲波的一大缺點(diǎn)。超聲波加工的應(yīng)用超聲波加工的生產(chǎn)率雖然比電火花、電解加工等低，但它加工精度和表 面粗糙度都比它們好，而且能加工半導(dǎo)體，非導(dǎo)體的脆硬材料，例玻璃、陶瓷、 石英、硅、瑪瑙、寶石、金剛石等。在實(shí)際生產(chǎn)中，超聲波廣泛應(yīng)用于型（腔） 孔加工、切割加工、清洗等方面。5其他加工技術(shù)電子束加工電子束加工原理在真空條件下，利用電子槍中產(chǎn)

21、生的電子，經(jīng)加速、聚焦形成高能量大密 度的細(xì)電子束，轟擊工件被加工部位，使該部位的材料熔化和蒸發(fā)，從而進(jìn)行加 工，或利用電子束照射引起的化學(xué)變化而進(jìn)行加工的方法。利用電子束的熱效應(yīng)可以對(duì)材料進(jìn)行表面熱處理、焊接、刻蝕、鉆孔、熔煉，或直接使材料升華。電子束曝光則是一種利用電子束輻射效應(yīng)的加 工方法（見(jiàn)電子束與離子束微細(xì)加工）。作為加熱工具，電子束的特點(diǎn)是 功率高和功率密度大，能在瞬間把能量傳給工件，電子束的參數(shù)和位置可 以精確和迅速地調(diào)節(jié)，能用計(jì)算機(jī)控制并在無(wú)污染的真空中進(jìn)行加工。根 據(jù)電子束功率密度和電子束與材料作用時(shí)間的不同，可以完成各種不同的 加工。電子束加工特點(diǎn)和應(yīng)用1電子束能夠極其微細(xì)

22、地聚焦（可達(dá) 1 0.1um ）,故可進(jìn)行細(xì)微加工 2加工材料的范圍廣。由于電子束能量密度高，可使任何材料瞬間融化、汽 化且機(jī)械力的作用極小，不易產(chǎn)生變形和應(yīng)力，故能加工各種力學(xué)性能的 導(dǎo)體、半導(dǎo)體和非導(dǎo)體材料。3加工在真空中進(jìn)行，污染小，加工表面不易被氧化。4電子書(shū)加工需要整套的專(zhuān)用設(shè)備和真空系統(tǒng)，價(jià)格比較昂貴，故在生產(chǎn)中 受到一定程度的限制。電子束按其功率密度和能量注入時(shí)間的不同，可用于打孔、切割、蝕刻、 焊接、熱處理和光刻等加工。離子束加工束離子束加工束離子束加工是在真空條件下，先由電子槍產(chǎn)生電子束，再引入已抽成 真空且充滿(mǎn)惰性氣體之電離室中，使低壓惰性氣體離子化。由負(fù)極引出陽(yáng) 離子又經(jīng)加速、集束等步驟，獲得具有一定速度的離子投射到材料表面， 產(chǎn)生濺射效應(yīng)和注入效應(yīng)。由于離子帶正電荷，其質(zhì)量比電子大數(shù)千、數(shù) 萬(wàn)倍，所以離子束比電子束具有更大的撞擊動(dòng)能，是靠微觀的機(jī)械撞擊能 量來(lái)加工的。離子束工的主要特點(diǎn).加工的精度非常高，是目前特種加工最精密、最微細(xì)的加工。.污染少。.加工應(yīng)力、熱變形等極小、加工精度高。.離子束加工設(shè)備費(fèi)用高、成本貴、加工效率低。離子束加工的分類(lèi)離子束加工依其目的可以分為蝕刻及鍍膜兩種。蝕刻又可在分為濺