1、特種加工技術的應用目錄 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark0 o Current Document 特種加工技術的應用 1弓I言1 HYPERLINK l bookmark7 o Current Document 特點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 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 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電化學加工技術 4 HYPERLINK l bookmark23 o Current Document 電化學加工的原理 4 HYPERLINK l bookmark25 o Current Document 電化學加工的分

3、類 5 HYPERLINK l bookmark27 o Current Document 應用電化學加工 5 HYPERLINK l bookmark29 o Current Document 3激光加工技術 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6 HYPERLINK l bookmark35 o Current Document 激光加工的應用范圍 6 HYPERLINK l bookmark37 o Current Doc

4、ument 4超聲波加工技術 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 7 HYPERLINK l bookmark43 o Current Document 超聲波加工的應用 7 HYPERLINK l bookmark45 o Current Document 5其他加工技術 7 HYPERLINK l bookmark47 o Current Document 電子束加工7電子束加工原理 7電子束加工特點和應用 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 8離子束加工的應用 9 HYPERLINK l bookmark51 o Current Document 參考文獻 10 HYPERLINK l bookmark53 o Current Document 致謝10特種加工技術的應用摘 要：隨著科技的進步和生產(chǎn)的發(fā)展，出現(xiàn)了許多由堅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雜零件的加工，傳統(tǒng)的機械加工已經(jīng)不能滿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， 具加工原理是將電、熱、光、 聲、化學等能量或組合施加到工件被加工的部位上，從而實現(xiàn)材料的去除。本文 介紹了超聲波加工、電火花加工、電化學加工、激光加工、電子束和離子束加工 的主要特點和應用。關鍵詞：特種加工，特點，應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)展起來的新工藝，是對傳統(tǒng)加工工藝方法的重要補充與發(fā)展，目前仍在繼續(xù)研究開發(fā)和改進。直接利用電能、熱能、聲能、光能、化學能和 電化學能，有時也結(jié)合機械能對工件進行的加工。特種加工中以采用電能 為主的電火花加工和電解加工應

7、用較廣，泛稱電加工。特種加工亦稱“非傳統(tǒng)加工”或“現(xiàn)代加工方法”，泛指用電能、熱能、光能、電化學能、化學能、聲能及特殊機械能等能量達到去除或增加材料的加工方法，從而實現(xiàn)材料被去除、變形 、改變性能或被鍍覆等。20世紀40年代發(fā)明的電火花加工開創(chuàng)了用軟工具、不靠機械力來加工硬工件的方法。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行加工。對于高硬度材料和復雜形狀、精密微細的特殊零件，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、航天器和微電 子元器件等制造中得到越來越廣泛的應用。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 自動化程度，發(fā)展幾種方法聯(lián)合使用的復合加工，發(fā)展納米級的超精密加 工等。特點1、不用機械能，與加工對象的機械性能無關，有些加工方法，如激光 加工、電火花加工、等離子弧加工、電化學加工等，是利用熱能、化學能、 電化學能等，這些加工方法與工件的硬度強度等機械性能無關，故可加工 各種硬、軟、脆、熱敏、耐腐蝕、高熔點、高強度、特殊性能的金屬和非 金屬材料。2、不存在加工中的機械應變或大面積的熱應變，可獲得較低的表面粗 糙度，其熱應力、殘余應力、冷作硬化等均比較小，尺寸穩(wěn)定性好3、微細加工，工件表面質(zhì)量高，有些特種加工，如超聲、電化學、水 噴射、磨料流等，加工余量都

9、是微細進行，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型的能量可相互組合形成新的復合加工， 其綜合加工效果明顯，且便于推廣使用。6、特種加工對簡化加工工藝、變革新產(chǎn)品的設計及零件結(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、化學能、電化學 能、聲能、熱能及機械能等進行加工的方法。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 不受工件

10、的強度和硬度的制約，故可加工超硬脆材料和精密微細零件，甚 至工具材料的硬度可低于工件材料的硬度。2、加工時主要用電、化學、電化學、聲、光、熱等能量去除多余材料, 而不是主要靠機械能量切除多余材料3、加工機理不同于一般金屬切削加工，不產(chǎn)生宏觀切屑，不產(chǎn)生強烈 的彈、塑性變形，故可獲得很低的表面粗糙度，其殘余應力、冷作硬化、 熱影響度等也遠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，適應性強。1電火花加工技術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，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，達到尺寸加工的目的。電火花加工的主要特點能加工普通切削加工方法難以切削的材料和復雜形狀工件;加工時無切削力；不產(chǎn)生毛刺和刀痕溝紋等缺陷；工具電極材料無須比工件材料硬；直接使用電能加工，便于實現(xiàn)自動化；加工后表面產(chǎn)生變質(zhì)層，在某些應用中須進一步去除；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)量模具在電火花機加工一般會采用粗、中、精分檔加工方

12、式。粗加工采 用大功率、低損耗的實現(xiàn)，而中、精加工電極相對損耗大，但一般情況下 中、精加工余量較少，因此電極損耗也極小，可以通過加工尺寸控制進行 補償，或在不影響精度要求時予以忽略。2:電火花碳渣與排渣電火花機加工在產(chǎn)生碳渣和排除碳渣平衡的條件下才能順利進行。實 際中往往以犧牲加工速度去排除碳渣，例如在中、精加工時采用高電壓， 大休止脈波等等。另一個影響排除碳渣的原因是加工面形狀復雜，使排屑 路徑不暢通。唯有積極開創(chuàng)良好排除的條件，對癥的采取一些方法來積極 處理。3:電火花工件與電極相互損耗電火花機放電脈波時間長，有利于降低電極損耗。電火花機粗加工一 般采用長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， 小電流放電必須減小放電脈波時間，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)展和科學技術的進步，具有高熔點、高硬度、高強度、高脆性，高粘性和 高純度等性能的新材料不斷出現(xiàn)。具有各種復雜結(jié)構(gòu)與特殊工藝要求的工 件越來越多，這就使得傳統(tǒng)的機械加工方法不能加工或難于加工。因此， 人們除了進一步發(fā)展和完善機械加工法之外，還努力尋求新的加工方法。電火花加工法能夠適應生產(chǎn)發(fā)展的需要，并在應用中顯示出很多優(yōu)異性能， 因此，得到了迅速發(fā)展和日益廣泛的應用。2電化學加工技術電化學加工的原理4如圖所示為電化學加工的原理。兩片

14、金屬銅（Cu）板浸在導電溶液，例如氯 化銅（CuCb）的水溶液中，此時水（HO）離解為氫氧根負離子 OH和氫正離子 H： CuCl2離解為兩個氯負離子2c和二價銅正離子Cif+0當兩個銅片接上直流電 形成同電導路時，導線和溶液中均有電流通過，在金屬片（電極）和溶液的界面 上就會有交換電子的反應，即電化學反應。溶液中的離子將作定向移動，CU2+正離子移向陰極，在陰極得到電子而進行還原反應，沉積出銅。在陽極表面Cu原子失掉電子而形成CiT正離子進入溶液。溶液中正、負離子的定向移動稱為電荷 遷移。在陰、陽電極表面發(fā)生得失電子的化學反應稱為電化學反應。這種利用電化學反應原理對金屬進行加工的方法即為電化

15、學加工。電化學加工的分類類別加工方法及原理應用I電解加工（陽極溶解） 電化學拋光（陽極溶解）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（陽極溶解、機械磨削） 電解放電加工（陽極溶解、電火花蝕除）用于形狀尺寸加工 用于形狀尺寸加工應用電化學加工導電磨削又稱電解磨削。是電解作用和機械磨削相結(jié)合的加工過程。電化學拋光又稱電解拋光。直接應用陽極溶解的電化學反應對機械加工后的零件 進行再加工，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體（如金屬）或非導體（如塑料、陶瓷、玻璃鋼 等）表面，從而提高其耐磨性，增加其導電性，并使其具有防

16、腐蝕和裝飾功能。電刻蝕又稱電解刻蝕。應用電化學陽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， 因而無需用高速流動的電解液來沖走由工件上溶解出的產(chǎn)物。加工時，陰極固定不動。電解冶煉利用電解原理，對有色和稀有金屬進行提煉和精煉3激光加工技術激光加工的原理激光是一種高強度、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相近的（微米甚至亞微米）小斑點 上，加上他本身強度高，故可以使其焦點處的功率密度達到1021011w/cm2,溫度高達10000 C以上。在這樣的高溫下，任何材料都會瞬時急劇熔化和

17、汽化， 并爆炸性的高速噴射出來，同時產(chǎn)生方向性很強的沖擊。因此，激光加工是工件 在光熱效應下產(chǎn)生高溫熔融和沖擊波拋出的綜合過程。激光加工的特點1、光點小，能量集中，熱影響區(qū)小；2、不接觸加工工件，對工件無污染；3、不受電磁干擾，與電子束加工相比應用更方便；4、激光束易于聚焦、導向，便于自動化控制。5、范圍廣泛：幾乎可對任何材料進行雕刻切割。6、安全可靠：采用非接觸式加工，不會對材料造成機械擠壓或機械應 力。7、精確細致：加工精度可達到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，對于小批量加工服務，激光加 工更加便宜。11、切割縫細小：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毛刺。13、熱變形小：激光加工的激光割縫細、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、加工的應用范圍1、激光打孔 ；2、激光切割；3、激光打標；4、激光焊接；5、激光表面處理4超聲波加工技術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)換成超聲機械振動，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。在工件表面瞬間正負交替的正壓沖擊波和負壓空化作用下強化了加工過程。因此，超聲波加工實質(zhì)上是磨料的機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1、適合于加工各種硬脆材料，特別市某些不導電的非金屬材料，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，故易于制造形狀復雜的型孔。3、加工時宏觀切削力很小，不會引起變形，燒傷。表面粗糙度 Ra值很小, 可達0.2um加工精度可達0.050.02mm,而且可以加工薄壁、窄縫、低剛度的零4、加工機床結(jié)構(gòu)和工具均較簡單，操作簡單方便。5、生產(chǎn)率較低。這是超聲波的一大缺點。超聲波加工的應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，而且能加工半導體，非導體的脆硬材料，例玻璃、陶瓷、 石英、硅、瑪瑙、寶石、金剛石等。在實際生產(chǎn)中，超聲波廣泛應用于型（腔） 孔加工、切割加工、清洗等方面。5其他加工技術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)，從而進行加 工，或利用電子束照射引起的化學變化而進行加工的方法。利用電子束的熱效應可以對材料進行表面熱處理、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的加 工方法（見電子束與離子束微細加工）。作為加熱工具，電子束的特點是 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)，能用計算機控制并在無污染的真空中進行加工。根 據(jù)電子束功率密度和電子束與材料作用時間的不同，可以完成各種不同的 加工。電子束加工特點和應用1電子束能夠極其微細

22、地聚焦（可達 1 0.1um ）,故可進行細微加工 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 化且機械力的作用極小，不易產(chǎn)生變形和應力，故能加工各種力學性能的 導體、半導體和非導體材料。3加工在真空中進行，污染小，加工表面不易被氧化。4電子書加工需要整套的專用設備和真空系統(tǒng)，價格比較昂貴，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 真空且充滿惰性氣體之電離室中，使低壓惰性氣體離子化。由負極引出陽 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)生濺射效應和注入效應。由于離子帶正電荷，其質(zhì)量比電子大數(shù)千、數(shù) 萬倍，所以離子束比電子束具有更大的撞擊動能，是靠微觀的機械撞擊能 量來加工的。離子束工的主要特點.加工的精度非常高，是目前特種加工最精密、最微細的加工。.污染少。.加工應力、熱變形等極小、加工精度高。.離子束加工設備費用高、成本貴、加工效率低。離子束加工的分類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