特种加工复习纲要.docx

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特种加工复习纲要

第一章绪论

1、特种加工的概念：

特种加工是指利用光、电、声、热、化学、磁、原子能等能源或其组合施加到工件被加工的部位上，从而实现材料去除的加工方法，也称为非传统加工方法（NTM，NonTraditionalMachining）。

2、特种加工与传统机械切削加工不同之处：

（1）主要依靠机械能以外的其他能量（如电能、热能、光能、声能以及化学能或其组合等）来去除工件材料。

（2）工具的硬度可以低于被加工工件材料的硬度，在某些情况下，如在激光加工、电子束加工、离子束加工等加工过程中，根本不需要使用任何工具。

　　（3）在加工过程中，工具和工件之间不存在显著的机械切削力作用，工件不承受机械力，特别适合于精密加工低刚度零件。

第二章电火花加工

本章介绍了电火花加工的基本原理，电火花形成的条件，电火花加工的物理本质，电火花加工的基本规律，电火花加工设备的组成，电火花自动进给系统及其与机械切削，磨削进给系统的区别，电火花成型电极设计。

重点掌握：

极性效应等概念，电火花加工的自动进给系统与传统车削，磨削进给系统的区别，电火花加工的四个物理过程，极性效应及其在电火花加工中如何利用极必效应，掌握如何根据工件设计电火花成型电极

1、电火花加工：

电火花加工是利用工具和工件两极间脉冲放电时局部瞬时产生的高温把金属熔化、汽化去除来对工件进行加工的一种方法。

2、电火花加工的原理：

电火花加工的原理是基于工具和工件（正、负电极）之间脉冲性火花放电时的电腐蚀现象来蚀除多余的金属，以达到对零件的尺寸、形状及表面质量预定的加工要求。

研究结果表明，电火花腐蚀的主要原因是：

电火花放电时火花通道中瞬时产生大量的热，达到很高的温度，足以使任何金属材料局部熔化、汽化而被蚀除掉，形成放电凹坑。

3、电火花加工机理的四个阶段：

极间介质的击穿形成放电通道；介质热分解，电极材料熔化、汽化及热膨胀；电极材料的抛出；极间介质消电离。

4、极性效应：

在电火花加工过程中，相同材料两电极的电蚀量是不同的，其中一个电极比另一个电极的电蚀量大，这种现象叫做极性效应。

5、电火花加工按工具电极和工件相对运动的方式和用途的不同，大致可分为电火花穿孔成型加工、电火花线切割、电火花磨削和镗磨、电火花同步共轭回转加工、电火花高速小孔加工、电火花表面强化与刻字六大类。

6、二次放电：

二次放电是指已加工表面上由于电蚀产物等的介入而再次进行的非正常放电，其主要后果是在加工深度方向的侧面产生斜度和使加工棱角边变钝。

7、电规准：

所谓的电规准，是指电火花加工时选用的电加工参数，主要有脉冲宽度t1（μs）、脉冲间隔t0（μs）和峰值电流IP等参数。

8、覆盖效应：

在材料放电腐蚀过程中，一个电极的电蚀产物转移到另一个电极表面上，形成一定厚度的覆盖层，这种现象叫做覆盖效应。

9、电火花加工工艺影响因素：

加工速度：

加工精度：

加工表面质量：

10、电火花加工设备组成包括：

直流电源、自动进给系统、工作液过滤循环系统和机床床身。

11、电火花自动进给系统及其与机械切削，磨削进给系统的区别：

机械切削和磨削进给采用的是刚性自动进给，电火花自动进给系统是根据电火花加工间隙值一定的柔性进给系统。

12、电火花型腔加工常用的方法有：

单电极平动法、多电极更换法和分解电极法。

13、掌握电火花加工中工具电极的设计方法。

今用电火花成形加工型腔模具，该型腔模具的横断面尺寸如上图图示，工具电极单边缩放量为n,试设计工具电极横断面形状和尺寸（绘出横断面图并标注尺寸），不考虑工件和工具公差。

第三章电火花线切割加工

本章介绍了电火花线切割的原理，特点，加工设备，线切割编程，影响线切割工艺的因素及其线切割加工的应用

重点掌握：

线切割加工类型快走丝慢走丝，线切割加工3B编程，线切割加工的工艺指标

电火花切割的原理与电火花成型加工基本相同。

2、根据电火花线切割加工中电极丝的运行方向和速度来分，电火花线切割加工通常分为两大类：

一类是高速走丝电火花线切割加工，电极丝作高速往复运动，一般走丝速度为8～10m/s；另一类是低速走丝电火花线切割加工，电极丝作低速单向运动，一般走丝速度低于0.2m/s。

3、电火花线切割机床控制系统的主要功能应包括：

（1）轨迹控制

（2）加工控制。

4、线切割加工因脉宽较窄，所以都用正极性加工。

5、高速走丝线切割加工工件时，加工工件表面往往会出现黑白交错相间的条纹（如图3－11（a）所示），电极丝进口处呈黑色，出口处呈白色。

条纹的出现与电极丝的运动有关，是排屑和冷却条件不同造成的。

电极丝从上向下运动时，工作液由电极丝从上部带入工件内，放电产物由电极丝从下部带出。

这时，上部工作液充分，冷却条件好，下部工作液少，冷却条件差，但排屑条件比上部好。

工作液在放电间隙里受高温热裂分解，形成高压气体，急剧向外扩散，对上部蚀除物的排除造成困难。

这时，放电产生的炭黑等物质将凝聚附着在上部加工表面上，使之呈黑色。

在下部，排屑条件好，工作液少，放电产物中炭黑较少，而且放电常常是在气体中发生的，因此加工表面呈白色。

同理，当电极丝从下向上运动时，下部呈黑色，上部呈白色。

这样，经过电火花线切割加工的表面，就形成黑白交错相间的条纹。

这是往复走丝的工艺特性之一。

6、请编制加工图所示的线切割加工3B代码，已知线切割加工用的电极丝直径为0.18mm，单边放电间隙为0.01mm，O点为穿丝孔，加工方向为O—A—B—…。

解：

0′A′

B

9900

B

0

B

9900

G

X

L

3

A′B′

B

0

B

70100

B

70100

G

Y

L

2

B′C′

B

60000

B

0

B

60000

G

X

L

3

C′D′

B

50100

B

100

B

100000

G

Y

NR

1

D′E′

B

49900

B

0

B

49900

G

X

L

3

E′F′

B

0

B

40100

B

80100

G

X

NR

2

F′G′

B

0

B

40000

B

40000

G

Y

L

4

G′H′

B

60200

B

0

B

60200

G

X

L

1

H′I′

B

39900

B

100

B

80000

G

Y

SR

3

I′J′

B

70200

B

0

B

70200

G

X

L

1

J′A′

B

0

B

50100

B

50100

G

Y

L

2

A′O′

B

9900

B

0

B

9900

G

X

L

1

第四章电化学加工

掌握电化学加工的原理，电解磨削，电化学极化，溶差极化的概念，常用的三种电解液，掌握电化学加工时阳极溶解，阴极沉积，掌握电解磨削加工与机械磨削加工的区别

1、电化学加工：

电化学作用为基础对金属进行加工（包括电解和镀覆）的方法即电化学加工。

2、化学极化：

化学极化也叫活化极化，它是由电化学反应中某一步骤反应比其他步骤缓慢而引起的。

3、溶差极化：

在极化过程中，金属不断溶解的条件之一是生成的金属离子需要越过双电层，再向外迁移并扩散，从而与溶液中的离子起作用，最后离开反应系统。

然而扩散与迁移的速度是有一定限度的，在外电场的作用下，如果极化过程中，电化学反应过程进行很快，而电极表面液层中金属离子的扩散与迁移速度较慢，来不及扩散到溶液中去，使阳极表面造成金属离子堆积，引起了电位值增大，这就是浓差极化的本质。

4、电极电位：

由于双电层的存在，在金属和它的盐溶液之间的电位差称为金属的电极电位。

5、电化学加工中常用的电解液有：

氯化钠，硝酸钠，氯酸钠溶液。

6、电化学加工分类有：

阳极溶解加工法，阴极沉积加工法和复合加工法。

7、电解磨削是由电解腐蚀作用和机械磨削作用相结合进行加工的，比电解加工有较好的加工精度和表面粗糙度，比机械磨削有较高的生产率。

8、掌握电解磨削加工与机械磨削加工及电解加工的区别？

9、电化学加工设备组成：

电源，电解液，床身，进给系统。

10、电镀，电铸，电刷镀：

第五章激光加工

必须掌握粒子数反转的概念，激光加工概念及其激光器种类

1、什么是粒子数反转：

某些具有亚稳态能级结构的物质，在一定外来光子能量激发的条件下，会吸收光能，使处于较高能级（来稳态）的原子（或粒子）数目大于处于低能级（基态）的原子数目，这种现象，称为“粒子数反转”。

2、激光加工（LaserBeamMachining，LBM）就是利用激光的能量经过透镜聚焦后在焦点上达到很高的能量密度，从而产生光热效应来加工各种材料的。

3、常用的激光器种类及其工作介质如表

第6章　电子束和离子束加工

掌握电子束，离子束加工的原理，特点及其两者的区别，常用的离子束发生装置，离子束加工的分类，以及电子束，离子束的应用领域。

1、电子束加工是在真空条件下，利用聚焦后能量密度极高（106～109W/cm2）的电子束，以极高的速度冲击到工件表面极小面积上，在极短的时间（几分之一微秒）内，其能量的大部分转变为热能，使被冲击部分的工件材料达到几千摄氏度以上的高温，从而引起材料的局部熔化和汽化，再用真空系统抽走汽化的材料的加工方法。

这种利用电子束热效应的加工称为电子束热加工。

2、离子束加工的原理和电子束加工的原理基本类似，也是在真空条件下，将离子源产生的离子束经过加速聚焦，使之打到工件表面。

不同的是离子带正电荷，其质量比电子大数千、数万倍，如氩离子的质量是电子的7.2万倍，所以一旦离子加速到较高速度时，离子束比电子束具有更大的撞击动能，它是靠微观的机械撞击能量，而不是靠动能转化为热能来加工的。

3、常用的离子源有考夫曼型离子源和双等离子管型离子源。

4、离子束加工的种类：

离子刻蚀、离子溅射、离子镀和离子注入。

5、电子束加工与离子束加工在原理和应用范围上有何异同？

第七章超声波加工

掌握超声波加工的概念、特点，超声加工设备的组成，

换能器的种类，变幅杆的作用及类型，超声加工的工艺特点，

超声加工的主要应用领域。

超声波加工是利用工具端面作超声频振动，通过磨料悬浮液加工脆硬材料的一种成型方法。

2、超声波加工中磨粒的撞击作用是主要的作用力，因此就不难理解，越是脆硬的材料，受撞击作用遭受的破坏愈大，愈易加工。

相反，脆性和硬度不大的韧性材料，由于它的缓冲作用而难以加工。

3、常用的超声波换能器有压电效应和磁致伸缩效应两种。

4、为了扩大压电或磁致伸缩超声换能器的变形量，必须通过一个上粗下细的棒杆将振幅加以扩大，此杆即称为振幅扩大棒或变幅杆。

第8章　快速成形技术

掌握目前常用的四种快速成形技术：

光敏树脂液相固化成形、选择性激光粉末烧结成形、薄片分层叠加成形、熔丝堆积成形。