特種加工成型技術(shù)

特種加工成型技術(shù)第1頁，共13頁，2023年，2月20日，星期六2.特種加工可解決下列問題：（1）解決各種難切削材料的加工問題，如耐熱鋼、不銹鋼、鈦合金、淬火鋼、硬質(zhì)合金、陶瓷、寶石、金剛石以及鍺和硅等各種高強(qiáng)度、高硬度、高韌性以及高純度的金屬和非金屬的加工。（2）解決各種復(fù)雜零件表面的加工問題，如各種熱鍛模、沖裁模的模腔和型孔、整體渦輪、噴油嘴、噴絲頭的微小異型孔的加工問題。（3）解決各種精密的、有特殊要求的零件加工問題，如航空航天、國防工業(yè)中表面質(zhì)量和精度要求很高的陀螺儀、伺服閥以及低剛度細(xì)長軸、薄壁筒和彈性元件等的加工。二、特種加工的分類（按能量形式和作用原理劃分）（1）電能與熱能作用方式：電火花加工（EDM）、電火花線切割加工（WEDM）、電子束加工（EBM）、等離子束加工（PAM）（2）電能與化學(xué)能作用方式：電解加工（ECM）、電鍍加工（ECM）、刷鍍加工。第2頁，共13頁，2023年，2月20日，星期六（3）電化學(xué)能與機(jī)械能作用方式：電解磨削（ECG）、電解珩磨（ECH）。（4）聲能與機(jī)械能作用方式：超聲波加工（USM）（5）光能與熱能作用方式：激光加工（LBM）（6）電能與機(jī)械能作用方式：離子束加工（IM）（7）液流能與機(jī)械能作用方式：擠壓珩磨（AFH）和水射流切割（WJC）三、特種加工對機(jī)械制造工藝技術(shù)產(chǎn)生的影響1.改變了對材料可加工性的認(rèn)識；2.要重新衡量設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)工藝性的優(yōu)劣問題；3.對零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)帶來重大變革；4.可以進(jìn)一步優(yōu)化零件的加工工藝過程。第3頁，共13頁，2023年，2月20日，星期六第二節(jié)電火花加工一、電火花加工的原理與特點(diǎn)

電火花加工是在一定的液體介質(zhì)中，利用脈沖放電對導(dǎo)電材料的電蝕現(xiàn)象來蝕除材料，從而使零件的尺寸、形狀和表面質(zhì)量達(dá)到預(yù)定技術(shù)要求的一種加工方法。1.電火花加工原理：第4頁，共13頁，2023年，2月20日，星期六加工時(shí)，脈沖電源的一極接工具電極，另一極接工件電極。兩極均浸入具有一定絕緣度的液體介質(zhì)(煤油、礦物油)中。工具電極由自動進(jìn)給裝置控制，以保證工具和工件在正常加工時(shí)維持一很小的放電間隙（0.01~0.05mm)。當(dāng)脈沖電壓加到兩極間，變將當(dāng)時(shí)條件下極間最近點(diǎn)的液體介質(zhì)擊穿，形成放電通道。由于通道的截面積很小，放電時(shí)間極短，致使能量高度集中（106～107W/mm2)，放電區(qū)域產(chǎn)生的高溫使材料熔化甚至蒸發(fā)以致形成一個(gè)小凹坑。第一次脈沖放電結(jié)束后，經(jīng)過很短的時(shí)間間隔，第二個(gè)脈沖又在極間最近點(diǎn)擊穿放電。如此周而復(fù)始高頻率的循環(huán)下去，工具電極不斷的向工件進(jìn)給，它的形狀最終就復(fù)制在工件上，形成所需要的加工表面。2.電火花加工的條件（1）必須采用脈沖電源，以形成瞬時(shí)的脈沖放電。第5頁，共13頁，2023年，2月20日，星期六（2）必須采用自動進(jìn)給調(diào)節(jié)裝置，以保持工具電極與工件電極間微小的放電間隙。（3）火花放電必須在具有一定絕緣強(qiáng)度的液體介質(zhì)（工作液）中進(jìn)行，如煤油、造化液、去離子水等。工作液除有利于產(chǎn)生脈沖式的火花放電外，而且有利于排出放電過程中產(chǎn)生的電蝕產(chǎn)物和冷卻電極以及工作表面。3.電火花加工的特點(diǎn)：（1）可加工任何高強(qiáng)度、高韌性、高硬度、高脆性以及高純度的導(dǎo)電材料，如：不銹鋼、鈦合金、工業(yè)純鐵、淬火鋼、硬質(zhì)合金、導(dǎo)電陶瓷、立方氮化硼、人造聚晶金剛石等。（2）加工時(shí)無明顯切削力，適用于低剛度工件和細(xì)微結(jié)構(gòu)的加工。（3）脈沖參數(shù)可根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)節(jié)，可在一臺機(jī)床上進(jìn)行粗加工、半精加工和精加工。（4）在一般情況下，生產(chǎn)效率低于切削加工。（5）放電過程中工具電極損耗，影響成形精度。第6頁，共13頁，2023年，2月20日，星期六二、電火花加工的基本工藝規(guī)律1.加工速度：單個(gè)脈沖能量、脈沖頻率、工藝系數(shù)、工件的極性2.工具損耗：（1）極性效應(yīng)（2）覆蓋效應(yīng)（3）選擇合適的工具電極材料材料特點(diǎn)應(yīng)用銅熔點(diǎn)較低、導(dǎo)熱性好、切削加工性好各種精密和復(fù)雜中、小型腔電極石墨易于加工、熱學(xué)性能好、長脈沖加工時(shí)能吸附游離態(tài)碳補(bǔ)償電極損耗各種型腔用電極鎢、鉬、銅鎢合金、銀鎢合金熔點(diǎn)高、導(dǎo)熱性好、電極損耗小、不易加工、價(jià)格昂貴精密電火花加工第7頁，共13頁，2023年，2月20日，星期六3.表面質(zhì)量：（1）表面粗糙度：單個(gè)脈沖能量、工件材料、工具電極表面粗糙度、加工方法（2）表面變質(zhì)層：熔化凝固層、熱影響層、顯微裂紋（3）表面力學(xué)性能：顯微硬度、耐磨性、殘余應(yīng)力、耐疲勞性能4.加工精度：機(jī)床制造誤差、工具和工件定位和安裝誤差（1）放電間隙的大小和一致性（2）工具電極的損耗（3）二次放電第8頁，共13頁，2023年，2月20日，星期六三、電火花加工的應(yīng)用范圍1.電火花成形加工：通過工具電極相對于工件做進(jìn)給運(yùn)動，將工具電極的形狀和尺寸復(fù)制在工件上，從而加工出所需要的零件。（1）電火花型腔加工：三維型腔、型面加工、電火花雕刻。主要用于加工各類熱鍛模、壓鑄膜、擠壓模、塑料模、膠木模型腔。第9頁，共13頁，2023年，2月20日，星期六（2）電火花穿孔加工：主要用于加工型孔（圓孔、方孔、多邊形孔、異型孔）、曲線孔（彎孔、螺旋孔）、小孔、微孔2.電火花線切割電火花線切割是利用連續(xù)移動的金屬絲作為工具電極，按預(yù)定的軌跡進(jìn)行脈沖放電切割零件的加工方法。（1）高速走絲線切割：鉬絲往復(fù)運(yùn)動（2）低速走絲線切割：銅絲單方向移動第10頁，共13頁，2023年，2月20日，星期六應(yīng)用：各種沖裁模（沖孔、落料）、樣板以及各種形狀復(fù)雜的型孔、型面和窄縫等。3.電火花磨削與鏜削加工：（1）電火花磨削加工：利用數(shù)控和伺服技術(shù)，專用脈沖電源以及旋轉(zhuǎn)工具電極解決各種超硬導(dǎo)電材料的磨削加工問題。

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