特種加工綜述

特種加工常見特種加工方法電火花加工電火花成型加工電火花線切割電化學加工高能束加工激光加工電子束加工離子束加工超聲加工特種加工的特點特種加工主要不是主要依靠機械能，而是主要用其他的能量（如電能、熱能、光能、聲能以及化學能等）進行加工。

“以柔克剛”。特種加工中，工具的硬度和強度可以低于工件的硬度和強度。

加工過程中工具和工件之間不存在顯著的機械切削力作用。特種加工方法的分類一般按能量形式和作用原理分類電能與熱能作用方式■電火花EDM、線切割WEDM、電子束EBM、等離子PAM電能與化學能作用方式■電解ECM、電鑄、電刷鍍電化學能與機械能作用方式■電解磨削ECG、電解珩磨ECH聲能與機械作用能作用方式：超聲波加工USM光能與熱能作用方式：激光加工LBM電能與機械作用能作用方式：離子束加工IM液流能與機械作用能：擠壓珩磨AFH、水射流WJC一、電火花加工■電火花加工利用浸在工作液中的兩極間脈沖放電時產(chǎn)生的電蝕作用蝕除導電材料的特種加工方法，又稱放電加工或電蝕加工英文簡稱EDMElectricalDischargeMachining工藝特點加工適應性強無論硬、脆、軟、耐熱材料，只要導電就行小孔、薄壁、窄槽、復雜截面同一臺電火花機床上，只需要修改參數(shù)即可完成粗、半精、精加工可用于電火花穿孔電火花型腔加工磨削、銑制、鏜制、表面強化等電火花線切割電火花穿孔電火花型腔加工工件進給方向進給方向工作液工具電極工件工具電極工件

電火花線切割原理圖數(shù)控電火花加工機床線切割平面零件線切割立體零件線切割異型零件二、電化學加工歷史1834年：法拉第發(fā)現(xiàn)電化學作用原理20世紀30～50年代才開展大規(guī)模應用關(guān)鍵：法拉第定律第一定律──在鍍液進行電鍍時(電解)陰極上所“附積”的金屬重量(或陽極所溶蝕者)與所通過的電量成正比。第二定律──在不同鍍液中以相同的電量進行電鍍時，其各自附積出來的重量與其化學當量成正比。上述第一定律中的“電量”，即為電流強度與時間的乘積，理論單位是庫倫。電化學加工應用利用陽極溶解電解：通過電化學反應從工件表面去除金屬利用陰極上的沉積作用電鍍：在工件表面沉積金屬：材料表面裝飾保護電鑄：在陰極上沉積實現(xiàn)附著加工復合加工1、電解加工原理陽極溶解：溶解速度與電流密度有關(guān)工作液高速沖走電解腐蝕物（－）（＋）（＋）（－）電解加工工藝特點對工件材料的適應能力強適應性強：只要導電，無論軟、硬、脆加工過程無機械作用力工具電極理論上無消耗（陰極）表面質(zhì)量好于電火花加工加工效率高于電火花加工加工精度較低電解加工實例：穿孔電極電極進給絕緣層工件電解液電極電極進給工件電解液電解加工實例：切斷電解加工實例：型腔電解磨削

工藝特點▲加工范圍廣▲各種硬、韌金屬材料▲工件表面粗糙度與砂輪磨粒粗細無關(guān)▲切削溫度低，不易變形、裂紋▲切削力很小，可加工剛度差的零件▲加工效率高于普通磨削5～10倍▲加工精度略低于普通磨削電鑄加工電鍍和電刷鍍原理直流電源鍍液鍍筆盤子工件電刷鍍工作原理電鍍原理電鍍和電刷鍍產(chǎn)品各種電化學方法的比較工藝名稱電解加工電解磨削電鑄加工電鍍與電刷度加工原理電化學去除加工電化學去除加工電化學附著加工電化學附著加工陽極溶解機械磨削作用5％電解作用95％陰極沉積剝?nèi)〕练e層陰極沉積附著在表面三、超聲加工超聲加工（UltraSonicMachining）超聲波：高于16000Hz超聲波在各種介質(zhì)中傳播，其運動軌跡都按余弦函數(shù)規(guī)律變化超聲波可在氣體、液體和固體介質(zhì)中傳播，其傳播速度與頻率、波長、介質(zhì)密度等有關(guān)超聲波可傳遞很強的能量超聲波會產(chǎn)生反射、干涉和共振現(xiàn)象超聲波在液體介質(zhì)中傳播時，可在界面上產(chǎn)生強烈的沖擊和空化現(xiàn)象，強化了加工過程的進行

超聲波發(fā)生器冷卻水換能器變幅桿工具頭泵液體磨料工件超聲加工原理超聲加工是磨料懸浮液中的磨粒，在超聲振動下的沖擊、拋磨和空化現(xiàn)象綜合切蝕作用的結(jié)果。其中，以磨粒不斷沖擊為主由此可見，脆硬的材料，受沖擊作用愈容易被破壞，故尤其適于超聲加工超聲加工的工藝特點適合加工各種硬脆材料玻璃、陶瓷、寶石、石英、鍺、硅、石墨等不導電的非金屬材料淬火鋼、硬質(zhì)合金、不銹鋼、鈦合金等硬質(zhì)或耐熱導電的金屬材料，但加工效率較低。加工質(zhì)量較好由于去除工件材料主要依靠磨粒瞬時局部的沖擊作用，故工件表面的宏觀切削力很小，切削應力、切削熱更小，不會產(chǎn)生變形及燒傷表面粗糙度較低，可達Ra0.63—0.08um尺寸精度可達±0.03mm適于加工薄壁、窄縫、低剛度零件。工具材料工具可用較軟的材料、做成較復雜的形狀不需要工具和工件作比較復雜的相對運動，便可加工各種復雜的型腔和型面超聲加工機床結(jié)構(gòu)比較簡單，操作、維修也比較方便。生產(chǎn)率較低超聲加工的面積不夠大，而且工具頭磨損較大，故生產(chǎn)率較低。超聲加工的工藝特點成形孔加工異形孔加工型腔加工雕刻切割外螺紋內(nèi)螺紋表面研磨和拋光應用實例四、激光加工特點：新的先進加工方法非接觸加工。激光可視作“光刀”，無“刀具”磨損，無

“切削力”作用于工件可對多種金屬、非金屬加工，特別是高硬度、高脆性及高熔點材料與數(shù)控系統(tǒng)配合組成激光加工中心，實現(xiàn)多種加工目的激光束能量密度高，是局部加工，加工速度快，熱影響區(qū)小，工件變形小，后續(xù)加工量小生產(chǎn)效率高，加工質(zhì)量穩(wěn)定可靠激光加工原理全反射鏡工作物質(zhì)部分反射鏡激光束鍍金反射鏡透鏡工件高壓充電源觸發(fā)電路電容光泵激光束采用激光加工必然性激光加工，如：焊接、切割、打孔、打標、熱處理和微加工等，解決了許多常規(guī)方法無法解決的難題大大提高了工作效率和加工質(zhì)量，是先進加工系統(tǒng)必不可少的發(fā)達國家的制造業(yè)已經(jīng)步入“光加工”時代激光加工方法功能切割可對鋁、銅、鎳、陶瓷等材料進行切割加工出各種圖形，切割深度<2.5mm打孔最小孔徑?0.03mm，并可對其他金屬如：鋁、銅、非金屬金剛石、硬質(zhì)合金、陶瓷、塑料上打孔標記能在多種金屬材料上做簡單的文字、數(shù)字標記焊接

可對鋁、銅、金、銀、鎳等金屬材料進行點焊、對焊或密封焊接，焊接熔深<2.5mm激光切割激光切割特色切縫窄，工件變形小非接觸與計算機配合高速加工切割非金屬是其它方法不可比的激光打孔激光打孔的特色速度快，效率高，尤其高密度群孔加工大深徑比，傳統(tǒng)不大于1：10，激光在碳鋼上

加工0.25mm的小孔深徑比達65：1可加工硬脆軟材料可在難加工材料上加工斜孔激光標記激光標記的特色便于對原材料、半成品、在制品、產(chǎn)品進行分類便于使用、防止假冒激光標記特點可標記條形碼、數(shù)字符號圖案激光焊接激光焊接的優(yōu)勢速度快，效率高，深度大，變形小大深寬比，5：1，最大10：1可焊接難熔材料可進行微型焊接激光雕刻特點適用于多種金屬/非金屬材料復雜平面藝術(shù)圖形三維激光內(nèi)雕刻激光內(nèi)雕刻在計算機控制下利用激光作為加工手段，在各種形狀的透明水晶玻璃中雕刻出各種立體圖案、文字、人物肖像等的設備。激光內(nèi)雕技術(shù)主要用于水晶工藝品的激光內(nèi)雕刻有傳統(tǒng)的機械雕刻方法有無法比擬的優(yōu)點：采用計算機控制技術(shù)和高精度、高效率的伺服控制系統(tǒng)，適應了現(xiàn)代化生產(chǎn)的高效率、快節(jié)奏的要求采用激光加工手段，在水晶玻璃內(nèi)部雕刻出由精細明亮的點組成的精美立體圖案利用激光聚焦技術(shù)，與水晶體不接觸卻可在水晶內(nèi)雕刻出永不磨滅的立體圖案激光玻璃內(nèi)雕刻或標識系統(tǒng)可廣泛應用于玻璃裝飾行業(yè)（如玻璃隔墻、玻璃屏風等）、玻璃制品行業(yè)（如玻璃杯、酒杯等）、藝術(shù)品行業(yè)（如將人像、風景等照片刻入玻璃內(nèi)）、玻璃家具行業(yè)（如玻璃臺桌、家具玻璃門等）、防偽（如酒瓶、調(diào)味瓶等）激光雕刻的水晶作品激光的其它應用激光淬火激光淬火是激光快速表面局部淬火工藝的一種高新技術(shù)加工，特點:高速加熱，高速自冷硬度高，比常規(guī)高5-20%淬火應力與變形小激光快速成型加工醫(yī)學應用：眼科手術(shù)等軍事應用：對抗演習、雷達、高能束武器信息技術(shù)：激光存儲（光盤）、光纖通訊五、水射流加工－水刀水射流加工機水刀切割機器零件水刀加砂切割可切割任何材料而不產(chǎn)生熱效應或機械應力加砂切割系可完成精密切割銑削型腔切割非金屬零件切割金屬零件水刀切割

機器零件水刀切割汽車地毯水刀雕刻木材玻璃雕刻水刀切割：航天工業(yè)應用五軸復合材料切割使用超高壓水刀清洗的飛機發(fā)動機燃燒罐水刀切割：石材及陶瓷業(yè)應用

加砂水刀在世界各地被運用來