1、第九章第九章 精密超精密加工精密超精密加工 和特種加工和特種加工特種加工方法特種加工方法能量形式能量形式作用原理作用原理英文縮寫英文縮寫電火花加工電火花加工成形加工成形加工電能、熱能電能、熱能熔化、氣化熔化、氣化EDM線切割加工線切割加工電能、熱能電能、熱能熔化、氣化熔化、氣化WEDM電化學加工電化學加工電解加工電解加工電化學能電化學能陽極溶解陽極溶解ECM電解磨削電解磨削電化學機械能電化學機械能陽極溶解陽極溶解 磨削磨削EGM電鑄、電鍍電鑄、電鍍電化學能電化學能陰極沉積陰極沉積EFM EPM激光加工激光加工切割、打孔切割、打孔光能、熱能光能、熱能熔化、氣化熔化、氣化LBM表面改性表面改性光能

2、、熱能光能、熱能熔化、相變熔化、相變LBT電子束加工電子束加工切割、打孔切割、打孔電能、熱能電能、熱能熔化、氣化熔化、氣化EBM離子束加工離子束加工刻蝕、鍍膜刻蝕、鍍膜電能、動能電能、動能原子撞擊原子撞擊IBM超聲加工超聲加工切割、打孔切割、打孔聲能、機械能聲能、機械能磨料高頻撞擊磨料高頻撞擊USM 常用特種加工方法分類表常用特種加工方法分類表一、加工原理一、加工原理1.工具與工件之間保持適當間隙工具與工件之間保持適當間隙 自動進給調節(jié)系統(tǒng)自動進給調節(jié)系統(tǒng)2 2. .火花放電必須是脈沖性放電火花放電必須是脈沖性放電 采用脈沖電源采用脈沖電源3 3. .在有一定絕緣性能的介質中放電在有一定絕緣性

3、能的介質中放電 液體絕緣介質液體絕緣介質 兩極之間兩極之間火花放電火花放電電腐蝕電腐蝕去除材料去除材料創(chuàng)造創(chuàng)造條件：條件： 第一節(jié)第一節(jié) 電火花加工電火花加工 1工件 2脈沖電源 3自動進給調節(jié)系統(tǒng) 4工具 5工作液 6過濾器 7工作液泵 圖2-2 電火花加工原理示意圖3214567極性效應極性效應工件正極工件正極正極性加工正極性加工工件負極工件負極負極性加工負極性加工精加工精加工短脈沖短脈沖ti 80 s為充分利用極性效應，一般都采用為充分利用極性效應，一般都采用單向脈沖電源單向脈沖電源二、電火花加工設備二、電火花加工設備（一）脈沖電源（一）脈沖電源（二）自動進給調節(jié)裝置（二）自動進給調節(jié)裝

4、置（三）工具電極（三）工具電極（四）液體介質（四）液體介質馳張式、閘流管式、晶閘管式、馳張式、閘流管式、晶閘管式、晶體管式、集成元件等晶體管式、集成元件等維持所需的維持所需的“平均平均”放電放電間間隙隙 S S , ,保證電火花加工正保證電火花加工正常進行。常進行。步進電機、伺服電機系統(tǒng)步進電機、伺服電機系統(tǒng) 常用石墨或銅常用石墨或銅作工作工 具材料，價格低廉具材料，價格低廉 鎢、鉬或銅鎢、銀鎢、鉬或銅鎢、銀 鎢等復合材料鎢等復合材料，性，性 能好價格貴。能好價格貴。（1 1）絕緣、擊穿放電及消電離）絕緣、擊穿放電及消電離（2 2）壓縮放電通道，能量集中）壓縮放電通道，能量集中（3 3）氣化產

5、生局部高壓，利于）氣化產生局部高壓，利于 蝕物排除蝕物排除（4）對工具、工件的冷卻作用）對工具、工件的冷卻作用 常用的工作液有煤油、機油等常用的工作液有煤油、機油等 優(yōu)優(yōu) 點點1.1.適于難切削材料的加工適于難切削材料的加工 硬質合金、淬火鋼等硬質合金、淬火鋼等2.2.加工復雜形狀或特殊零件加工復雜形狀或特殊零件 應用領域日益擴大應用領域日益擴大 局限性局限性1.1.主要加工金屬等導電材料主要加工金屬等導電材料2.2.加工速度較慢加工速度較慢3.3.有電極損耗，影響加工精度有電極損耗，影響加工精度三、電火花加工的特點及應用三、電火花加工的特點及應用四四、電火花加工工藝方法分類、電火花加工工藝方

6、法分類類別類別工藝方法工藝方法特特 點點用用 途途備備 注注 1穿孔成形穿孔成形加工加工工具為成形電極工具為成形電極主要一個進給運動主要一個進給運動型腔加工、沖模型腔加工、沖模擠壓模、異形孔擠壓模、異形孔約占電機床總數30% 2電火花線電火花線切割加工切割加工工具為線狀電極工具為線狀電極兩個進給運動兩個進給運動沖模、直紋面、沖模、直紋面、窄縫、下料窄縫、下料占總數60% 3內孔、外內孔、外圓成形磨圓成形磨相對旋轉運動、相對旋轉運動、徑向軸向進給運動徑向軸向進給運動精密小孔、外圓精密小孔、外圓小模數滾刀小模數滾刀占總數3% 4同步共軛同步共軛回轉加工回轉加工均作旋轉運動均作旋轉運動且縱橫進給且縱

7、橫進給精密螺紋、異形精密螺紋、異形齒輪、回轉表面齒輪、回轉表面占總數1% 5高速小孔高速小孔加工加工細管電極旋轉、細管電極旋轉、穿孔速度極高穿孔速度極高深小孔、噴嘴、深小孔、噴嘴、穿絲孔穿絲孔占總數2% 6表面強化、表面強化、刻字刻字工具在工件上振動工具在工件上振動工具相對工件移動工具相對工件移動工具刃口強化、工具刃口強化、刻字刻字占總數2%3% 第二節(jié)第二節(jié) 電解加工電解加工 一一、電解加工原理電解加工原理 利用金屬在電解液中的電化學反應（陽極溶解）利用金屬在電解液中的電化學反應（陽極溶解） 將工件加工成形將工件加工成形 直流電源直流電源10 24V緩進保持間隙緩進保持間隙0.11mm電解液

8、壓力電解液壓力 0.52 MPa1024V0.52MPa二、電解加工特點：二、電解加工特點：1）可加工任何硬度的金屬材料）可加工任何硬度的金屬材料2）加工葉片、鍛模等型面，加工易變形或）加工葉片、鍛模等型面，加工易變形或 薄壁零件薄壁零件4）生產率約為電火花加工的）生產率約為電火花加工的510倍倍3）加工表面質量好，無毛刺、變質層、殘）加工表面質量好，無毛刺、變質層、殘 余應力余應力5）陰極工具無損耗可長期使用）陰極工具無損耗可長期使用缺點：缺點： 1） 加工精度（加工精度（0.03 mm）及穩(wěn)定性不）及穩(wěn)定性不 易提高易提高 2） 小孔、窄縫及棱角清晰零件難加工小孔、窄縫及棱角清晰零件難加工

9、 3） 電極設計制造較麻煩，需多次修整電極設計制造較麻煩，需多次修整 4） 附屬設備多，一次性投資大附屬設備多，一次性投資大 5） 防腐蝕及電解泥渣、廢液處理問題防腐蝕及電解泥渣、廢液處理問題電解加工工藝選用原則電解加工工藝選用原則1. 難加工材料的加工難加工材料的加工2. 復雜形狀零件的加工復雜形狀零件的加工3. 批量大的零件加工批量大的零件加工以上三項均滿足時較合理，以上三項均滿足時較合理，鍛模的鍛模的精度要求不高，需求量大，常選用精度要求不高，需求量大，常選用 三、電解加工的應用三、電解加工的應用 1. 1. 深孔擴孔加工深孔擴孔加工優(yōu)點：優(yōu)點：設備簡單，操作方便，生產率高設備簡單，操作

10、方便，生產率高缺點：缺點：電源功率較大，加工精度及電源功率較大，加工精度及Ra不太均勻，陰極剛性弱不太均勻，陰極剛性弱 2. 2. 型孔加工型孔加工 用于形狀復雜、用于形狀復雜、尺寸較小的型孔加工，尺寸較小的型孔加工，如四方孔、橢圓等非如四方孔、橢圓等非圓形狀的通孔或不通圓形狀的通孔或不通孔的加工孔的加工 多采用端面進給多采用端面進給 方式方式, 陰極側面須絕陰極側面須絕緣。內錐面高度緣。內錐面高度1.53.5mm 3. 3. 型腔加工型腔加工 用于尺寸較大、形狀復雜的型腔加工，生產率高，用于尺寸較大、形狀復雜的型腔加工，生產率高，表面質量好，但加工精度不太高。多用于表面質量好，但加工精度不太

11、高。多用于鍛模型腔加工鍛模型腔加工，精度控制在精度控制在0.10.2mm。 也采用也采用端面進給法端面進給法。 陰極設計制造陰極設計制造是關鍵。用成型是關鍵。用成型精度高的電解液或混氣加工時，陰精度高的電解液或混氣加工時，陰極設計較易。為使流場均勻，陰極極設計較易。為使流場均勻，陰極對應處加開對應處加開增液孔。增液孔。 近年發(fā)展用簡單形狀電極的近年發(fā)展用簡單形狀電極的數數控電解加工控電解加工，柔性好，減少準備時，柔性好，減少準備時間，電源容量小，但加工速度降低間，電源容量小，但加工速度降低 4. 4. 套料加工套料加工 用于等截面的大面積異用于等截面的大面積異型孔或異型零件的加工，端型孔或異型

12、零件的加工，端面進給加工方式。面進給加工方式。零件尺寸精零件尺寸精度由陰極片度由陰極片內腔口保證，內腔口保證，偶爾短路燒偶爾短路燒傷時，只需傷時，只需更換陰極片。更換陰極片。增液孔增液孔1mm 5. 葉片加工 葉片型面復雜，精度要求較高，葉片型面復雜，精度要求較高，加工批量大，電解加工效果好。加工批量大，電解加工效果好。加工方式有單面加工和雙面加加工方式有單面加工和雙面加工。機床有立式和臥式兩種。工。機床有立式和臥式兩種。多用多用NaCl電解液混氣加工。電解液混氣加工。 電解加工整體葉輪電解加工整體葉輪已普遍應已普遍應用，直接在輪坯上套料加工葉用，直接在輪坯上套料加工葉片（等截面），葉輪強度高

13、，片（等截面），葉輪強度高，質量好，加工周期大大縮短。質量好，加工周期大大縮短。數控展成電解加工整體葉輪數控展成電解加工整體葉輪（南航）（南航） 6.6.電解倒棱去毛刺電解倒棱去毛刺 機加工中去毛刺工作量機加工中去毛刺工作量很大，電解去毛刺效率高，很大，電解去毛刺效率高，節(jié)省費用。節(jié)省費用。 加工原理加工原理是尖角處電是尖角處電流密度最高。流密度最高。 去毛刺時間去毛刺時間與加工電與加工電壓、加工間隙及電解液參壓、加工間隙及電解液參數有關。數有關。 智能控制的電化學齒輪修形工藝智能控制的電化學齒輪修形工藝源于電解去毛刺和倒圓角源于電解去毛刺和倒圓角一、激光加工原理一、激光加工原理激光加工是一種

14、利用光能進行加工的方法。激光加工是一種利用光能進行加工的方法。激光是一種能量密度高、方向性強、單色性好的相干光。激光是一種能量密度高、方向性強、單色性好的相干光。第三節(jié)第三節(jié) 激光加工激光加工二、激光加工特點二、激光加工特點1 1 激光加工不需要工具，沒有工具損耗、更換激光加工不需要工具，沒有工具損耗、更換 等問題。等問題。2 2 工件無受力變形，易保證加工精度。工件無受力變形，易保證加工精度。3 3 幾乎能加工所有的金屬和非金屬材料幾乎能加工所有的金屬和非金屬材料4 4 加工速度快，效率高，熱影響區(qū)小加工速度快，效率高，熱影響區(qū)小5 5 能進行細微加工能進行細微加工6 6 能夠透過玻璃等透明

15、介質進行加工能夠透過玻璃等透明介質進行加工三、激光加工的應用三、激光加工的應用1.1.激光打孔激光打孔 金剛石拉絲模、寶石軸承、金剛石拉絲模、寶石軸承、 化纖噴絲頭、不銹鋼板打孔。化纖噴絲頭、不銹鋼板打孔。2.2.激光切割激光切割3.3.激光焊接激光焊接4.4.激光表面處理激光表面處理5.5.激光快速成形激光快速成形第四節(jié)第四節(jié) 超聲波加工超聲波加工 一一、超聲波加工原理超聲波加工原理 利用振動頻率超過利用振動頻率超過1616 kHzkHz的工具頭，通過磨料懸的工具頭，通過磨料懸 浮液對工件進行成形加工的方法。浮液對工件進行成形加工的方法。 二二、超聲波加工裝置超聲波加工裝置 一般包括：一般包

16、括： 1.1.超聲發(fā)生器超聲發(fā)生器 2.2.超聲換能器超聲換能器 3.3.變幅桿（振幅擴大棒）變幅桿（振幅擴大棒） 4.4.工具頭工具頭 5.5.磨料懸浮液循環(huán)系統(tǒng)磨料懸浮液循環(huán)系統(tǒng) 三三、超聲波加工特點及應用超聲波加工特點及應用 1.1.適于加工各種硬脆材料，特別是非金屬材料，適于加工各種硬脆材料，特別是非金屬材料，如如 陶瓷、玻璃及各種半刀體材料。陶瓷、玻璃及各種半刀體材料。 2.2.宏觀切削力小，不易引起變形和燒傷，宏觀切削力小，不易引起變形和燒傷，適于加工適于加工 薄壁、窄縫、低剛度零件。薄壁、窄縫、低剛度零件。 3.3.加工精度高，表面質量好。加工精度高，表面質量好。 4.4.加工機床及工具均較簡單。加工機床及工具均較簡單。 5.5.生產率比電火花、電解加工等低。生產率比電火花、電解加工等低。應用：應用：主要用于對主要用于對硬脆材料加工圓孔、型孔、套料硬脆材料加工圓孔、型孔、套料 微細孔，對電火花加工后的各種模具進行拋微細孔，對電火花加工后的各種模具進行拋 磨光整加工等。磨光整加工等。工件工具工件工具 圖圖2-10 2-10 電火花加工時尖角變圓電火花加工時尖角變圓圖圖2-9 2-9 電火花加工時的加工斜度電火花加工時的加工斜度smaxsmin工具二次放電二次放電加工斜度加工斜度電極損耗電極損耗棱角變鈍棱角變鈍 圖中圖中 t ti i為脈沖為脈沖寬度寬