第一篇：特種加工論文

特種加工技術(shù)的現(xiàn)代應(yīng)用及其發(fā)展研究

摘要：特種加工技術(shù)是直接借助電能、熱能、聲能、光化學(xué)能或者復(fù)合能實(shí)現(xiàn)材料切削的加工方法，是難切削材料、復(fù)雜型面、低剛度零件及模具加工中的重要工藝方法。本文介紹了概念、特點(diǎn)、分類以及近些年應(yīng)用于特種加工的一些新方法、新工藝。

關(guān)鍵詞：特種加工 電火花加工 電化學(xué)加工 高能束流加工 超聲波加工 復(fù)合加工

1、特種加工技術(shù)的特點(diǎn)

現(xiàn)代特種加工（SP，SpciaI Machining）技術(shù)是直接借助電能、熱能、聲能、光能、電化學(xué)能、化學(xué)能及特殊機(jī)械能等多種能量或其復(fù)合以實(shí)現(xiàn)材料切除的加工方法。與常規(guī)機(jī)械加工方法相比它具有許多獨(dú)到之處。

1.1以柔克剛。因?yàn)楣ぞ吲c工件不直接接觸，加工時無明顯的強(qiáng)大機(jī)械作用力，故加工脆性材料和精密微細(xì)零件、薄壁零件、彈性元件時，工具硬度可低于被加工材料的硬度。

1.2用簡單運(yùn)動加工復(fù)雜型面。特種加工技術(shù)只需簡單的進(jìn)給運(yùn)動即可加工出三維復(fù)雜型面。特種加工技術(shù)已成為復(fù)雜型面的主要加工手段。

1.3不受材料硬度限制。因?yàn)樘胤N加工技術(shù)主要不依靠機(jī)械力和機(jī)械能切除材料，而是直接用電、熱、聲、光、化學(xué)和電化學(xué)能去除金屬和非金屬材料。它們瞬時能量密度高，可以直接有效地利用各種能量，造成瞬時或局部熔化，以強(qiáng)力、高速爆炸、沖擊去除材料。其加工性能與工件材料的強(qiáng)度或硬度力學(xué)性能無關(guān)，故可以加工各種超硬超強(qiáng)材料、高脆性和熱敏材料以及特殊的金屬和非金屬材料，因此，特別適用于航空產(chǎn)品結(jié)構(gòu)材料的加工。

1.4可以獲得優(yōu)異的表面質(zhì)量。由于在特種加工過程中，工件表面不產(chǎn)生強(qiáng)烈的彈、塑性變形，故有些特種加工方法可獲得良好的表面粗糙度。熱應(yīng)力、殘余應(yīng)力、冷作硬化、熱影響區(qū)及毛刺等表面缺陷均比機(jī)械切削表面小。各種加工方法可以任意復(fù)合，揚(yáng)長避短，形成新的工藝方法，更突出其優(yōu)越性，便于擴(kuò)大應(yīng)用范圍。

由于特種加工技術(shù)具有其它常規(guī)加工技術(shù)無法比擬的優(yōu)點(diǎn)，在現(xiàn)代加工技術(shù)中，占有越來越重要的地位。許多現(xiàn)代技術(shù)裝備，特別是航空航天高技術(shù)產(chǎn)品的一些結(jié)構(gòu)件，如工程陶瓷、渦輪葉片、燃燒室的三維型腔、型孔的加工和航空陀 螺、傳感器等精細(xì)表面尺寸精度達(dá)0.001Pm 或納米（nm）級精度，表面粗糙度#$ <0.01Pm 的超精密表面的加工，非采用特種加工技術(shù)不可。如今，特種加工技術(shù)的應(yīng)用已遍及到各個加工領(lǐng)域。

2、特種加工的幾種方法及分類

2.1電火花加工（也叫放電加工，EDM，ElectrosparkDischarge Machining）是一種電加熱加工過程。它是將工具電極和工件置于絕緣的工作液中，工件和工具分別接直流脈沖電源正極和負(fù)極，加上電壓，因電極之間的放電效應(yīng)，產(chǎn)生火花放電對金屬產(chǎn)生腐蝕來進(jìn)行加工。由于電極之間工件材料的微小體積上可集中很高的能量（106 ~ 107W / mm2）足以使材料熔化和蒸發(fā)?？偰芰康囊徊糠忠册尫诺焦ぞ唠姌O上造成工具磨損。因此，工具電極磨損和加工精度低是電火花加工的重要問題也是研究發(fā)展工作的主攻方向。

電火花加工方法，按其加工過程中工具與工件相對運(yùn)動的方式和加工用途的不同，可分為電火花穿孔和成形加工、電火花線切割、電火花磨削、電火花同步回轉(zhuǎn)加工及電火花強(qiáng)化與刻字等幾大類。電火花加工這種工藝方法在航空工業(yè)中直接進(jìn)入產(chǎn)品加工的比重是比較小，大多數(shù)用于工具和非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備制造。它已廣泛用于加工各種模具、曲面零件、異形孔和盲孔，用電火花切割可切割沖模，二次曲面或空間曲面的零件，用電火花鏜、磨可加工高精度的小孔、外圓、內(nèi)外螺紋和齒輪等。如今，電火花加工和線切割電火花加工技術(shù)和設(shè)備都取得了長足的進(jìn)步，無論從設(shè)備自動化完備程度、加工精度、效率和功能都有很大改觀。

2.2電解加工（ECM，Electrochemical Machining）屬于電化學(xué)加工范疇，它是利用金屬在電解液中發(fā)生“陽極溶解”的原理，將零件加工成形的。加工時，工件接直流電源的正極（陽極），按要求形狀制成的工具接負(fù)極（陰極），具有一定壓力的電解液從兩極間隙中迅速流過，于是工件表面的金屬按工具陰極的形狀迅速溶解，并隨即被高速的電解液沖走，這種加工方法沒有機(jī)械加工中切削力和切削熱的作用，也沒有電火花加工中的熱影響，在航空工業(yè)中，發(fā)動機(jī)新結(jié)構(gòu)、新材料構(gòu)件廣泛利用電解加工，如鈦合金零件、高溫渦輪深細(xì)冷卻孔、整體渦輪和葉輪以及大型環(huán)形殼體件的內(nèi)外旋轉(zhuǎn)表面、中小型支承件、盤形件腹板、特形孔均可采用電解加工。如今，電解加工技術(shù)已成為研制先進(jìn)的航空發(fā)動機(jī)的關(guān)鍵制造技術(shù)之一。

電解加工的發(fā)展趨勢：進(jìn)一步拓寬電解加工的應(yīng)用范圍，提高加工精度，降低加工成本，提高生產(chǎn)率，建立電解加工柔性制造系統(tǒng)（FMS），開展計算機(jī)數(shù) 2 控仿形電解加工技術(shù)研究，開展理論研究和建立過程模型。

2.3復(fù)合加工（CM，Combined Machinin）是指用多種能量組合進(jìn)行材料去除的工藝方法，以便能提高加工效率或獲得很高的尺寸精度、形狀精度和表面完整性。對于陶瓷、玻璃和半導(dǎo)體等高脆性材料，復(fù)合加工是經(jīng)濟(jì)、可靠地實(shí)現(xiàn)高的成形精度和極低的表面粗糙度（可達(dá)10nm），并是使表面和亞表層的晶體結(jié)構(gòu)組織的損傷減少至最低程度的有效方法。復(fù)合加工的方法大多是在機(jī)械加工的同時，應(yīng)用流體力學(xué)、化學(xué)、光學(xué)、電力、磁力和聲波等能量進(jìn)行綜合加工。也有不用常規(guī)的加工方法而僅僅依靠化學(xué)、光學(xué)或液動力等作用的復(fù)合加工。復(fù)合加工的技術(shù)發(fā)展趨勢：復(fù)合加工是對傳統(tǒng)中常用的單一的機(jī)械加工、電加工和激光加工等方法的重要發(fā)展和補(bǔ)充。隨著精密機(jī)械大量使用脆性材料（如陶瓷、光學(xué)玻璃和寶石晶體等）以及電子工業(yè)要求超精密的晶體材料（如超大規(guī)模集成電路的半導(dǎo)體晶片、電子槍的單晶體LaB4 和藍(lán)寶石等），將促使對其他能量形式的加工機(jī)理進(jìn)行深入研究，并發(fā)展出多種多樣的適用

于各類特殊需求的最佳復(fù)合加工方法。發(fā)展虛擬制造技術(shù)。在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，應(yīng)用計算機(jī)仿真模擬有限元分析方法來精確優(yōu)化加工參數(shù)。如對脆性材料的物理化學(xué)特性多樣的研究，可以開發(fā)出對脆性材料進(jìn)行無微細(xì)裂紋且經(jīng)濟(jì)性高的有效的工藝，并可預(yù)測出各種不同的復(fù)合加工工藝的物理參數(shù)和磨料特性下的表面精整質(zhì)量、形狀精度和材料去除率，以利于對加工過程進(jìn)行優(yōu)化控制。

2.4高能束流加工 高能束流加工也稱為三束流加工，是利用能量密度很高的激光束 電子束或離子束等去除工件材料的特種加工方法的總稱，其中電子束加工技術(shù)改變了原有的設(shè)計思想，可將原有的高精度復(fù)雜難加工型面或無法加工的大型整體零件分成若干個易加工的單元，精加工和熱處理以后，用電子束將其焊接成整體零件。

2.5超聲波加工 它是利用加工工具的超聲頻振動，通過磨料懸浮液加工硬脆材料的一種成形方法、超聲波加工的尺寸精度可達(dá)0.05 0.01mm，表面粗糟度Ra值可達(dá)0.8 0.1 m，它適宜加工任何脆硬材料，可加工各種孔和型腔，也可進(jìn)行套料切割、開槽和雕刻等，由于超聲波加工的生產(chǎn)效率比電火花加工低，而加工精度和表面粗糟度相對較好，所以常用于對工件的拋磨和光整加工。

3、特種加工的發(fā)展趨勢

為進(jìn)一步提高特種加工技術(shù)水平及擴(kuò)大其應(yīng)用范圍 , 當(dāng)前特種加工技術(shù)的發(fā)展趨勢主要包括以下幾點(diǎn): 3 3.1、采用自動化技術(shù)。充分利用計算機(jī)技術(shù)對特種加工設(shè)備的控制系統(tǒng)、電源系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化 , 加大對特種加工的基本原理、加工機(jī)理、工藝規(guī)律、加工穩(wěn)定性等深入研究的力度 , 建立綜合工藝參數(shù)自適應(yīng)控制裝置、數(shù)據(jù)庫等(如超聲、激光等加工), 進(jìn)而建立特種加工的 CAD /CAM與 FMS(Flexible ManufacturingSystem,柔性制造系統(tǒng))系統(tǒng) , 使加工設(shè)備向自動化、柔性化方向發(fā)展 , 這是當(dāng)前特種加工技術(shù)的主要發(fā)展方向。

3.2、趨向精密化研究。高新技術(shù)的發(fā)展促使高新技術(shù)產(chǎn)品向超精密化與小型化方向發(fā)展 , 對產(chǎn)品零件的精度與表面粗糙度提出更嚴(yán)格的要求。為適應(yīng)這一發(fā)展趨勢 , 特種加工的精密化研究已引起人們的高度重視 , 因此 , 大力開發(fā)用于超精加工的特種加工技術(shù)(如等離子弧加工等)已成為重要的發(fā)展方向。

3.3、開發(fā)新工藝方法及復(fù)合工藝。為適應(yīng)產(chǎn)品的高技術(shù)性能要求與新型材料的加工要求 , 需要不斷開發(fā)新工藝方法 , 包括微細(xì)加工和復(fù)合加工 , 尤其是質(zhì)量高、效率高、經(jīng)濟(jì)型的復(fù)合加工 , 如工程陶瓷、復(fù)合材料以及聚晶金剛石等。

3.4、污染問題是影響和限制有些特種加工應(yīng)用、發(fā)展的嚴(yán)重障礙。加工過程中產(chǎn)生的廢渣、廢氣如果排放不當(dāng) , 會造成環(huán)境污染 , 影響工人健康。必須花大力氣處理并利用廢氣、廢液、廢渣 , 向“ 綠色 ” 加工的方向發(fā)展。

3.5進(jìn)一步開拓特種加工技術(shù)。以多種能量同時作用 , 相互取長補(bǔ)短的復(fù)合加工技術(shù) , 如電解磨削、電火花磨削、電解放電加工、超聲電火花加工等 ,需要不斷。

參考文獻(xiàn)

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第二篇：特種加工論文

加工間隙內(nèi)電解產(chǎn)物對微細(xì)電解加工

院（系）名稱：

班 級：姓 名： 學(xué) 號：

機(jī)電工程學(xué)院

的影響分析 加工間隙內(nèi)電解產(chǎn)物對微細(xì)電解加工的影響分析

摘要：微細(xì)電解加工時，由于間隙微小，生成的電解產(chǎn)物因難以從加工區(qū)域中移除而降低了加工速度甚至中斷加工。為保證加工的持續(xù)進(jìn)行，利用工具電極作間歇快速回退是移除間隙內(nèi)的電解產(chǎn)物、更新電解液的有效途徑之一。論文研究分析了間歇回退加工情況下電解產(chǎn)物移除速率對加工速度的影響，結(jié)果表明：加工速度并不隨加工間隙的減小而單調(diào)增大，實(shí)際加工速度存在極限值(極大值)。為兼顧加工效率和加工精度，應(yīng)以與之對應(yīng)的間隙值作為實(shí)際加工間隙。

Abstract: the subtle electrochemical machining, as the tiny gaps, generated by electrolysis product from processing area to remove and reduce the processing speed and even interrupt processing.To ensure that the ongoing process, using the tool electrode for intermittent fast back is removed in the clearance product, electrolysis update electrolyte one of the effective ways.Paper analyzes the intermittent back under processing product electrolysis rate on the processing speed remove influence, and the results show that: the processing speed is not with the decrease of the machining gap increases and drab, actual processing speed limit(maximum value)there.For both the processing efficiency and machining precision, should be with as the matching gap value as an actual machining gap.關(guān)鍵詞：微細(xì)電解加工；電解產(chǎn)物；加工速度；間歇回退

電解是基于金屬陽極在電解液中發(fā)生電化學(xué)溶解的原理，對工件進(jìn)行減材加工。在電解加工時，工件材料是以離子的形式被蝕除，理論上工件可達(dá)到微米甚至納米精度，因此在精密、微細(xì)制造領(lǐng)域有著潛在的應(yīng)用前景。但電解加工時陰、陽極間的電位差在加工間隙中形成的電場使工件上不希望被加工的部位和已加工部位都會被繼續(xù)蝕除，造成雜散腐蝕，這在很大程度上影響了電解加工的精度。因此，約束電場、改善流場是增強(qiáng)電解加工的集中蝕除能力、改善加工精度的基本途徑。為實(shí)現(xiàn)較高精度的微細(xì)電解加工，某個研究室提出了一種采用工具電極側(cè)面絕緣、微小加工間隙伺服控制、高頻窄脈沖電源、非線性低濃度電解液等方法集成的工藝路線，探索微細(xì)電解加工達(dá)到工業(yè)應(yīng)用要求的可行性。在微細(xì)電解加工過程中，加工問隙微小是其最基本的特征，端面和側(cè)面的間隙一般在幾十微米以下叫，這樣小的間隙空間使得加工中生成的大量(相對于被蝕除掉的金屬體積)電解產(chǎn)物蓄積在加工區(qū)內(nèi)，導(dǎo)致加工區(qū)局部電解液成分、濃度發(fā)生很大程度的改變，從而降低加工反應(yīng)速度甚至中斷加工。由于加工尺寸和間隙微小，常規(guī)電解加工時采用的強(qiáng)制沖液更新間隙中電解液的方法在微細(xì)電解加工無法應(yīng)用。為使微細(xì)電解加工能持續(xù)進(jìn)行，通過加工間隙伺服控制，利用工具電極間歇回退產(chǎn)生的抽吸作用排出電解產(chǎn)物、更新加工區(qū)內(nèi)部電解液將是一有效可行的技術(shù)途徑。l.電解加工的電化學(xué)過程分析

電解加工時，在工件金屬(陽極)和工具電極(陰極)表面分別進(jìn)行著氧化和還原反應(yīng)。反應(yīng)是由發(fā)生在電極(這里的電極指的是在電化學(xué)反應(yīng)中作為電子導(dǎo)電相的金屬，而非工具電極)／溶液這兩種導(dǎo)體界面上的一系列性質(zhì)不同的過程組成，在電化學(xué)理論中統(tǒng)稱為“電極過程”。根據(jù)電極動力學(xué)理論，一般情況下，電極過程大致由下列各單元步驟串聯(lián)而成：(1)液相傳質(zhì)步驟——反應(yīng)物粒子向電極表面附近液層遷移。

(2)表面前置轉(zhuǎn)化步驟——反應(yīng)粒子在電極表面或表面附近液層進(jìn)行反應(yīng)前的轉(zhuǎn)化，如反應(yīng)粒子的吸附、金屬絡(luò)離子的解離或其他化學(xué)變化。

(3)電化學(xué)反應(yīng)步驟(亦稱電子轉(zhuǎn)移步驟)反應(yīng)粒子在電極／溶液界面上得電子或失電子，生成 還原反應(yīng)和氧化反應(yīng)產(chǎn)物。

(4)表面隨后轉(zhuǎn)化步驟——反應(yīng)粒子在電極表面或表面附近液層進(jìn)行反應(yīng)后的轉(zhuǎn)化，如反應(yīng)產(chǎn)物從電極表面脫附、復(fù)合、分解、歧化或其他化學(xué)變化。(5a)新相生成步驟--反應(yīng)產(chǎn)物生成新相(氣體或固相沉積層)。

(5b)反應(yīng)后液相傳質(zhì)步驟——可溶性反應(yīng)產(chǎn)物從電極表面向溶液內(nèi)部遷移。

(5b)反應(yīng)產(chǎn)物移除步驟——可溶性反應(yīng)產(chǎn)物向溶液內(nèi)部遷移和產(chǎn)生的新相被從加工間隙中移除。如這些電解產(chǎn)物不能及時有效地被移除掉而蓄積在加工間隙中，其中的金屬沉淀產(chǎn)物還會逐漸在陽極表面沉積，形成一層薄膜，阻礙反應(yīng)的發(fā)生；陰極上生成的氫氣逐漸積聚，這樣不只是減慢了反應(yīng)速度，甚至可能在陰、陽極問搭成連續(xù)的氣泡橋或形成空穴，而使加工中斷。因此，在微小間隙加工時反應(yīng)產(chǎn)物移除步驟將取代換液良好時的電化學(xué)反應(yīng)步驟而成為加工控制步驟，反應(yīng)產(chǎn)物的移除(或電解液的更新)速度制約著陽極金屬的實(shí)際蝕除速度，成為在微細(xì)電解加工中影響實(shí)際加工速度的決定性因素。2電解產(chǎn)物移除策略

為了有效地移除電解產(chǎn)物，保證加工的持續(xù)進(jìn)行，常規(guī)電解加工主要利用高壓、高速的電解液流動來帶走反應(yīng)產(chǎn)物(包括反應(yīng)熱)。但在微細(xì)電解加工時，由于電極本身尺寸微小，高沖液壓力可能導(dǎo)致電極發(fā)生振動甚至變形；且由于加工間隙微小，電解液沿程壓力損失大，外部沖液對加工區(qū)域內(nèi)部較深處電解液的擾動和更新能力很弱，這在深小孑L加工時尤其明顯。此時僅對加工區(qū)進(jìn)行外部沖液只能移除掉加工區(qū)域外部和淺表處的反應(yīng)產(chǎn)物，加工間隙 內(nèi)的反應(yīng)產(chǎn)物仍會蓄積。在微細(xì)電解加工時，排出電解產(chǎn)物、更新加工間隙內(nèi)部電解液的能途徑，一是工具電極高速旋轉(zhuǎn)’，或是工具電極間歇回退引。電極高速旋轉(zhuǎn)時，由于電解液具有一定粘性，旋轉(zhuǎn)電極的邊界將拽引著周圍的流體隨它一起作圓周運(yùn)動，加強(qiáng)了間隙內(nèi)電解液的對流，改善了流場。電極旋轉(zhuǎn)排屑方式適用于單電極圓孑L加工和掃描加工。但由于在電極端部中心處離心力接近零，電解產(chǎn)物無法順利排出，故仍需依賴間歇回退來強(qiáng)化電解液更新“。

電極間歇回退是在加工過程中讓電極按一定時間間隔快速回退，使加工區(qū)域內(nèi)部的壓力驟然降低，形成強(qiáng)烈的抽吸作用，一方面可充分將加工區(qū)內(nèi)的反應(yīng)產(chǎn)物(包括氣泡)帶出工件表面外，另一方面可迫使周圍新鮮電解液被吸入到加工區(qū)內(nèi)，并可通過熱對流抑制加工區(qū)內(nèi)的溫升。間歇回退方式對單電極和陣列電極加工都適用，在微細(xì)電解加工研究中得到了較多的應(yīng)用。

間歇回退加工過程如圖1所示，首先在回退前切斷加工電源，防止電極在運(yùn)動過程中對孔側(cè)壁二次加工；然后電極逆進(jìn)給方向快速回退到距離加工表面外一定距離處，使外部電解液將其端部附著的反應(yīng)物盡量沖走；再根據(jù)進(jìn)給速度計算當(dāng)前加工位置，電極快速前進(jìn)到該位置，形成加工間隙，接通電源，繼續(xù)加工。在圖1中，T為每次回退(含快退、快進(jìn)過程)所需時間，由伺服控制裝置的響應(yīng)速度決定；T，為兩次回退之問的進(jìn)給加工時間。加工最初時，間隙內(nèi)是新鮮電解液，電化學(xué)反應(yīng)步驟是加工過程控制步驟；加工一段時間后，隨著電解產(chǎn)物蓄積，間隙內(nèi)電解液實(shí)際電導(dǎo)率降低，電化學(xué)反應(yīng)速度隨之減小，這時反應(yīng)產(chǎn)物移除步驟成為控制步驟，當(dāng)反應(yīng)產(chǎn)物在間隙內(nèi)積累到一定數(shù)量(并不一定需占據(jù)全部間隙空間)，加工中斷，此時需回退換液，如此往復(fù)。因此間歇回退加工過程實(shí)際由電化學(xué)反應(yīng)步驟和反應(yīng)產(chǎn)物移除步驟交替控制，加工速度的計算和優(yōu)化必須綜合考慮由法拉第電解定律得出的陽極金屬蝕除速度和反應(yīng)產(chǎn)物的移除速度的影響。

3間歇回退方式加工速度分析 當(dāng)加工間隙△很大，在曲線極值點(diǎn)的右側(cè)時，隨著△減小，加工速度會逐漸增大，這是由于 陽極金屬蝕除速度。較小，電解產(chǎn)物生成速度較慢，對間隙內(nèi)加工條件的影響較小，此時電化學(xué)反應(yīng)步驟是加工過程的控制步驟，加工速度主要受影響。當(dāng)加工間隙減小到極值點(diǎn)附近時，此時加工程實(shí)際由電化學(xué)反應(yīng)步驟和反應(yīng)產(chǎn)物移除步驟混合控制，兩個步驟的潛在反應(yīng)速度基本相同。當(dāng)加工間隙△繼續(xù)減小，趨近于零時，加工速度隨..△近似呈現(xiàn)線性減小，這是由于在加工間隙很小時，間隙空間內(nèi)容污(反應(yīng)產(chǎn)物)能力弱，陽極金屬蝕除速度迅速降低，有效加工時間很短，此時反應(yīng)產(chǎn)物移除步驟成為加工過程的控制步驟，加工速度主要受電解產(chǎn)物移除速度的影響。在微細(xì)加工感興趣的微小加工間隙(△<30 m)內(nèi)，如圖5所示，當(dāng)A值很小(=0．0005)時，B值對加工速度的影響很小。這是因?yàn)樵谖⑿〖庸らg時，產(chǎn)物生成速度快，有效加工時間丁，相對于回退時間丁n而言較小，對加工速度的影響也較小。這意味著，為了達(dá)到較好的加工精度，采用小間隙加工時，產(chǎn)物排出困難，A值很小，即便是提高電解液濃度和加工電壓(B值會隨之增大)，對加工速度的改善也非常有限；且較高的電解液濃度和加工電壓會導(dǎo)致集中蝕除能力變?nèi)?，加工區(qū)域的側(cè)面間隙擴(kuò)大。因此在微小加工間隙時應(yīng)采用低濃度電解液和低電壓加工，加工速度不會明顯下降，同時能更好地保證加工精度.4結(jié)論

在微細(xì)電解加工過程中，隨著加工間隙減小，加工區(qū)域內(nèi)電解產(chǎn)物的移除和電解液更新困難，電解產(chǎn)物的移除步驟制約著陽極金屬的實(shí)際蝕除速度，逐漸成為加工過程的控制步驟，最終決定了實(shí)際加工速度。在微小加工間隙時不能簡單地根據(jù)陽極金屬理想蝕除速度公式來確定加工間隙和加工速度等參數(shù)，否則會得出與實(shí)際情況矛盾的結(jié)果。加工速度的計算和優(yōu)化必須綜合考慮由法拉第電解定律得出的陽極金屬蝕除速度和反應(yīng)產(chǎn)物的移除速度的影響。為了有效移除電解產(chǎn)物，保證加工的持續(xù)進(jìn)行，可采用工具電極間歇回退加工方式來強(qiáng)化加工間隙內(nèi)部電解液的更新。間歇回退加工時，實(shí)際加工速度并不隨加工間隙..△的減小而單調(diào)增大，實(shí)際加工速度存在極限值(極大值)，將對應(yīng)的間隙值作為實(shí)際加工間隙，可兼顧加工效率和加工精度。當(dāng)加工間隙△減小并趨近于零時，由于電解產(chǎn)物的影響，陽極金屬蝕除速度并不會趨于無窮大，實(shí)際加工速度將隨△減小反而降低。參考文獻(xiàn)：

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第三篇：特種加工小論文

特種加工論文

院系：機(jī)電工程學(xué)院

數(shù)控快走絲電火花線切割加工工藝分析

摘要：電火花線切割加工是一種能加工復(fù)雜截面的技術(shù)，只有工藝合理，才能高效率地加工精密模具零件，文章主要敘述了電火花線切割加工的步驟和特點(diǎn)，最后重點(diǎn)提出在加工過程中遇到的常見問題的處理方法。

關(guān)鍵詞：電火花線切割、加工原理、加工工藝、常見問題處理

電火花線切割加工（Wire Cut EDM,簡稱WEDM）是在電火花加工基礎(chǔ)上于2050年代末最早在前蘇聯(lián)發(fā)展起來的一中新的工藝方式，是用線狀電極（鉬絲或銅絲）靠火花放電對工件進(jìn)行切割，故成為電火花線切割，有時簡稱線切割。它在對一些難切削的材料、特殊及復(fù)雜形狀的零件的加工上較傳統(tǒng)的切削加工方法具有明顯的優(yōu)勢，因此被廣泛應(yīng)用于模具、工具、航空航天等制造加工領(lǐng)域。目前國內(nèi)外的線切割機(jī)已占電加工機(jī)床的60%以上。

一、線切割加工的原理

電火花線切割加工的基本原理是利用工具電極（鉬絲）和工件兩極之間脈沖放電時產(chǎn)生的電腐蝕現(xiàn)象對工件進(jìn)行脈沖火花放電、切割成形。

如圖為快走絲電火花線切割工藝及裝置的示意圖。利用細(xì)鉬絲(電鍍絲)作工具電極進(jìn)行切割，貯絲筒使鉬絲作正反向交替移動，加工能源由脈沖電源供給。在電極絲和工件之間澆注工作液介質(zhì)，工作臺在水平面兩個坐標(biāo)方向各自按預(yù)定的控制程序，根據(jù)火花間隙狀態(tài)作伺服進(jìn)給移動，從而合成各種曲線軌跡，把工件切割成形。

二、電火花線切割加工的特點(diǎn)

電火花線切割加工過程的工藝，與其它的特種加工方法比較，有共性也有自己的特性。

1、工具電極為順電極走絲軸線方向移動著的線狀電極。

2、工具與工件在兩個水平方向同時有相對伺服進(jìn)給運(yùn)動。

3、直接利用線狀的電極絲作電極，不需要制作成形的工具電極，大大降低了成形工具電極的設(shè)計和制造費(fèi)用。

4、可加工形狀復(fù)雜的和難加工的工件，也可加工貴重金屬。

5、利用電蝕加工原理，電極絲與工件不直接接觸，兩者之間的作用很小，故而電極絲、夾具不需要太高的強(qiáng)度。

6、電極絲材料不必比工件材料硬，可以節(jié)約輔助時間和刀具費(fèi)用。

7、直接利用電、熱能進(jìn)行加工，可以方便的對加工參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，有利于加工精度的提高，便于實(shí)現(xiàn)加工過程的自動化。

8、工作液一般采用水基乳化液或純水，不會引燃起火，容易實(shí)現(xiàn)安全無人運(yùn)轉(zhuǎn)。

9、工具損耗率較?。裳a(bǔ)償）。

三、數(shù)控電火花線切割加工的應(yīng)用

電火花線切割是一種應(yīng)用機(jī)械能以外的能量形式特種加工方式。它可加工任何導(dǎo)電的金屬材料，如硬質(zhì)合金、耐熱鋼、不銹鋼、淬火鋼、鈦合金等。但主要適用于切割各種沖模、塑料模、粉末冶金模等二維及三維直紋面組成的模具及零件，可直接切割各種樣板、磁鋼、硅鋼片沖片，也常用于鉬、鎢、半導(dǎo)體材料或貴重金屬的切割。

高速走絲線切割機(jī)床適用于加工各種復(fù)雜形狀的沖模及單件齒輪、花鍵、尖角窄縫類零件，也由于它將新的能量形式直接作用于材料，使得加工產(chǎn)生了諸多特點(diǎn)，為新產(chǎn)品試制、精密零件加工及模具制造等開辟了一條新的工藝途徑。主要有以下幾個方面。

1、模具加工：

適用于加工各種形狀的沖模。調(diào)整不同的間隙補(bǔ)償量，只需一次編程就可以切割凸模、凸模固定板、凹模及卸料板等?？熳呓z電火花線切割機(jī)的模具配合間隙、加工精度通常都能達(dá)到0.01～0.02mm的要求。此外，還可加工擠壓模、粉末冶金模、彎曲模、塑壓模等通常帶錐度的模具。

2、新產(chǎn)品試件的加工：

以往試制新產(chǎn)品的關(guān)鍵零部件時，必須先設(shè)計、制造相應(yīng)的刀、夾、量具和模具，以及二次工裝，現(xiàn)在采用數(shù)控電火花線切割，可以直接加工出各種標(biāo)準(zhǔn)的和非標(biāo)準(zhǔn)的直齒輪（包括非圓齒輪、非漸開線齒輪），微型電動機(jī)定子、轉(zhuǎn)子硅鋼片，各種變壓器鐵心，各種特殊、復(fù)雜的二次曲面體零件。這樣可以省去設(shè)計和制造相應(yīng)的刀、夾、量具、模具及二次工具，大大縮短了試制周期。另外修改設(shè)計、變更加工程序比較方便，加工薄件時還可多片疊在一起加工。

3、難加工零件的加工：

加工用的工具硬度不必大于被加工材料的硬度，這就使得高硬度、高強(qiáng)度、高韌性等難加工材料的加工變得容易，大大提高了材料的可加工性。而材料的可加工性也不再與硬度、強(qiáng)度、韌性、脆性等成直接、正比關(guān)系。

4、貴重金屬的下料：

在加工過程中，由于電極絲比較細(xì)，切縫很窄，且工具和工件之間不存在顯著的機(jī)械切削力，只對工件材料進(jìn)行“套料”加工，實(shí)際金屬去除量很少，材料的利用率很高，所以適合用于切割貴重金屬。

四、數(shù)控電火花線切割的加工工藝

1、工件材料的選擇：

對不經(jīng)鍛打、不淬火材料，在線切割加工前最好采用低溫回火消除內(nèi)應(yīng)力，因?yàn)槿绻ぜ膬?nèi)應(yīng)力沒有得到消除，在切割時，有的工件會開裂，把鉬絲碰斷；有的會使間隙變形，把鉬絲夾斷或彈斷。如淬火后T8鋼在線切割加工中及易引起斷絲盡量少用。切割厚鋁材料時，由于排屑困難，導(dǎo)電塊磨損較大，注意及時更換。

2、切割路線的選擇（多次切割）：

為了獲得較高的加工精度，可以考慮在快走絲線切割機(jī)床采用多次切割工藝。

采用多次切割工藝時，第一次切割主要進(jìn)行高速穩(wěn)定切割，因此可選用高峰值電流；第二次切割的主要任務(wù)是修光。應(yīng)選擇較小的脈沖電流和脈沖寬度。

3、穿絲孔和電極絲切入位置的選擇：

對于不同的工件，加工穿絲孔的位置不同。在切割中、小孔形凹形類工件時，穿絲孔應(yīng)位于凹形的中心位置，既便于穿絲孔加工位置準(zhǔn)確，又便于控制坐標(biāo)軌跡的計算；在切割凸形或大孔形凹形類工件時，穿絲孔應(yīng)設(shè)置在加工起點(diǎn)附近，以縮短無用切割行程，同時應(yīng)便于簡化有關(guān)軌跡控制的計算。穿孔絲也可選在距離型孔邊緣2～5mm處,如圖所示。加工凸模時，為減小變形，電極絲切割時的運(yùn)動軌跡與運(yùn)動邊緣的距離應(yīng)大于5mm。

4、電參數(shù)的選擇：

對加工質(zhì)量具有明顯影響的電參數(shù)主要包括脈沖電流、脈沖寬度、脈沖間隔、運(yùn)絲速度等，通常需要在保證表面質(zhì)量、尺寸精度的前提下，盡量提高加工效率。

脈沖電源是影響加工表面質(zhì)量的重要因素。減小單個脈沖能量可以改善表面粗糙度。決定單個脈沖能量的因素主要是脈沖寬度和脈沖電流。因此采用小的脈沖寬度和脈沖電流可獲得良好的表面粗糙度。但是單個脈沖能量越小，切割速度越慢，如果脈沖電流太小，將不能產(chǎn)生放電火化，不能正常切割。一般來講，精加工時，脈沖寬度可在20μs內(nèi)選擇；中加工時，可在20μs～60μs內(nèi)選擇。

脈沖間隔對切割速度影響較大，而對表面粗糙度影響較小。脈沖間隔越小，單位時間放電加工的次數(shù)越多，因而切割速度也越高。實(shí)際上，脈沖間隔不能太小，否則放電產(chǎn)物來不及被沖刷掉，放電間隙不能充分消電離，加工不穩(wěn)定，容易燒傷工件或斷絲。對于厚度較大的工件，應(yīng)適當(dāng)加大脈沖間隔，以充分消除放電產(chǎn)物，形成穩(wěn)定切割。一般脈沖間隔在10μs～250μs范圍內(nèi)基本上能適應(yīng)各種加工條件，進(jìn)行穩(wěn)定加工。

5、其它非電參數(shù)的選擇：

對于快走絲線切割，廣泛采用直徑為0.06～0.20mm的鉬絲，因它耐耗損、抗拉強(qiáng)度高、絲質(zhì)不易變脆且較少斷絲。提高電極絲的張力可減輕絲振的影響，從而提高精度和切割速度。采用恒張力裝置可以在一定程度上改善張力的波動。電極絲的直徑?jīng)Q定了切縫寬度和允許的峰值電流，最高切割速度一般都是用較粗的絲實(shí)現(xiàn)的。隨著走絲速度的提高，在一定范圍內(nèi)，加工速度也在提高。提高走絲速度有利于電極絲把工作液帶入較厚的工件放電間隙中，有利于電蝕物的排除和放電加工的穩(wěn)定。但走絲速度過高，將加大機(jī)械振動、降低精度和切割速度，表面粗糙度也惡化，并容易造成斷絲，所以一般以小于10m/s為宜。

五、常見問題的處理

數(shù)控電火花線切割加工中，電極絲的損耗或斷絲嚴(yán)重影響其連續(xù)自動操作的進(jìn)行。尤其是在高速走絲的線切割機(jī)床，它的電極絲主要是采用鉬絲，電極絲運(yùn)動速度快，通常為8～1０m/s，而且是雙向往返循環(huán)運(yùn)行。在加工過程中隨著電極絲損耗的增加，切縫越來越窄，不僅會使加工面的尺寸誤差增大，而且很容易發(fā)生斷絲。如果在切割工件過程中多次斷絲，不僅會造成一定的經(jīng)濟(jì)損失，而且會帶來重新繞絲的麻煩；不僅耽誤時間，而且會在工件上產(chǎn)生斷絲痕跡，影響精度和加工表面的質(zhì)量，嚴(yán)重的會造成工件報廢。

造成電極絲折斷的原因包括：電極絲損耗過度；運(yùn)絲絲杠螺母副間隙太大；工件端面切割條件惡劣；工作液選用不當(dāng)或者太臟；選擇脈沖電流、脈沖寬度過大；電極絲老化，抗拉力不夠；導(dǎo)輪或?qū)л嗇S承磨損；進(jìn)給速度過大；工件變形導(dǎo)致切縫變窄等。因此，為了防止出現(xiàn)斷絲故障，需要選擇合適的電參數(shù)、定期更換工作液、定期更換導(dǎo)輪、定期更換電極絲、穩(wěn)定裝夾工件并選擇合理的切割路線等。

1、電極絲的損耗：

線切割加工中，在工件材料被蝕除、切割成型的同時，電極絲也會被放電腐蝕，即電極絲發(fā)生損耗。電極絲使用的時間較長時，絲徑變細(xì)且布滿顯微放電凹坑、抗拉強(qiáng)度下降，最終發(fā)生斷裂。一般來說，為避免損耗過度導(dǎo)致斷裂，在測量絲徑比新絲減少0.03～O.05mm時，應(yīng)及時更換新絲。

2、鉬絲的松緊程度：

如果鉬絲安裝太松，則鉬絲抖動厲害，不僅會造成斷絲，而且由于鉬絲的抖動直接影響工件表面粗糙度。但鉬絲也不能安裝得太緊，太緊內(nèi)應(yīng)力增大，也會造成斷絲，因此鉬絲在切割過程中，其松緊程度要適當(dāng)，新安裝的鉬絲，要先緊絲再加工，緊絲時用力不要太大。鉬絲在加工一段時間后，由于自身的拉伸而變松。當(dāng)伸長量較大時，會加劇鉬絲振動或出現(xiàn)鉬絲在貯絲筒上重疊。使走絲不穩(wěn)而引起斷絲。應(yīng)經(jīng)常檢查鉬絲的松緊程度，如果存在松弛現(xiàn)象，要及時拉緊。

3、鉬絲安裝：

鉬絲要按規(guī)定的走向繞在貯絲筒上，同時固定兩端。繞絲時，一般貯絲筒兩端各留10mm，中間繞滿不重疊，寬度不少于貯絲筒長度的一半，以免電機(jī)換向頻繁而使機(jī)件加速損壞，也防止鉬絲頻繁參與切割而斷絲。機(jī)床上鉬絲引出處有擋絲棒，擋絲棒是由兩根紅寶石制成的導(dǎo)向立柱，擋絲棒不像導(dǎo)輪那樣作滾動運(yùn)動，它們直接與鉬絲接觸，作滑動摩擦。因此磨損很快，使用不久柱體與鉬絲接觸的地方就會形成深溝，必須及時檢查并進(jìn)行翻轉(zhuǎn)和更換，否則會出現(xiàn)疊絲斷絲。

4、運(yùn)絲機(jī)構(gòu)：

線切割機(jī)的運(yùn)絲機(jī)構(gòu)主要是由貯絲筒、線架和導(dǎo)輪組成。當(dāng)運(yùn)絲機(jī)構(gòu)的精度下降時（主要是傳動軸承），會引起貯絲筒的徑向跳動和軸向竄動。貯絲筒的徑向跳動會使電極絲的張力減小，造成絲松，嚴(yán)重時會使鉬絲從導(dǎo)輪槽中脫出拉斷。貯絲筒的軸向竄動會使排絲不勻，產(chǎn)生疊絲現(xiàn)象。貯絲筒的軸和軸承等零件常因磨損而產(chǎn)生間隙，也容易引起絲抖動而斷絲，因此必須及時更換磨損的軸和軸承等零件。貯絲筒換向時，如沒有切斷高頻電源，會導(dǎo)致鉬絲在短時間內(nèi)溫度過高而燒斷鉬絲，因此必須檢查貯絲筒后端的行程開關(guān)是否失靈。要保持貯絲筒、導(dǎo)輪轉(zhuǎn)動靈活，否則在往返運(yùn)動時會引起運(yùn)絲系統(tǒng)振動而斷絲。繞絲后空載走絲檢驗(yàn)鉬絲是否抖動。貯絲筒后端的限位擋塊必須調(diào)整好，避免貯絲筒沖出限位行程而斷絲。擋絲裝置中擋塊與快速運(yùn)動的鉬絲接觸、摩擦，易產(chǎn)生溝槽并造成夾絲拉斷，因此也需及時更換。導(dǎo)輪軸承的磨損將直接影響導(dǎo)絲精度，此外，當(dāng)導(dǎo)輪的V型槽、寶石限位塊、導(dǎo)電塊磨損后產(chǎn)生的溝槽，也會使電極絲的摩擦力過大，易將鉬絲拉斷。這種現(xiàn)象一般發(fā)生在機(jī)床使用時間較長、加工工件較厚、運(yùn)絲機(jī)構(gòu)不易清理的情況下。因此在機(jī)床使用中應(yīng)定期檢查運(yùn)絲機(jī)構(gòu)的精度，及時更換易磨損件。

5、工件裝夾：

雖然線切割加工過程中工件受力極小，但仍需牢固夾緊工件，防止加工過程中因工件位置變動造成斷絲。同時要避免由于工件的自重和工件材料的彈性變形造成的斷絲。在加工厚重工件時，可在加工快要結(jié)束時，用磁鐵吸住將要下落的工件，或者人工保護(hù)下落的工件，使其平行緩慢下落從而防止斷絲。結(jié)論

本文對快走絲電火花線切割加工的原理、特點(diǎn)、應(yīng)用、工藝等做了詳細(xì)的介紹，并結(jié)合電極絲的損耗及斷裂等常見的問題作出分析，對電火花線切割加工工藝的理解有一定的幫助。

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第四篇：特種加工總結(jié)論文

特種加工技術(shù)概論

摘要：特種加工技術(shù)是直接借助電能、熱能等各種能量進(jìn)行材料加工的重要工藝方法。本文簡介了電火花加工，電化學(xué)加工，超聲波加工等各種不同的特種加工技術(shù)，并介紹了特種加工技術(shù)的特點(diǎn)及未來發(fā)展方向趨勢。

關(guān)鍵詞：特種加工 電火花加工 電化學(xué)加工 離子束加工 超聲波加工 快速成形

Abstract: Special processing technology is direct with electricity, heat, etc.Various kinds of energy to achieve material cutting processing method, is difficult to cutting materials, surface, fine surface, the factors of low stiffness parts and mould processing key process method.This paper introduces the electrical discharge machining, electrochemical machining, ultrasonic machining and different kinds of special processing technology, and introduced the special processing technology characteristics and the future development direction.Key Words: Special processing;edm;Electrochemical machining Ion beam processing;Ultrasonic machining;Rapid forming

0.引言：

由于材料科學(xué)、高新技術(shù)的發(fā)展和新產(chǎn)品更新?lián)Q代日益加快，當(dāng)今產(chǎn)品又要求具有很高的性價比。為此，各種新材料、新結(jié)構(gòu)、形狀復(fù)雜的精密機(jī)械零件大量涌現(xiàn)。于是一種本質(zhì)上區(qū)別于傳統(tǒng)加工的特種加工便應(yīng)運(yùn)而生。特種加工對材料可加工性和結(jié)構(gòu)工藝性的影響主要表現(xiàn)在以下幾個方面：（1）提高了材料的可加工性（2）改變了零件的典型工藝路線（3）改變了試制新產(chǎn)品的模式（4）對產(chǎn)品零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計帶來了很大的影響（5）重新審視了傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)工藝性（6）特種加工已經(jīng)成為微細(xì)加工和納米加工的主要手段。1.電火花加工

電火花加工的原理是基于工具和工件之間脈沖性火花放電時的電腐蝕現(xiàn)象來蝕除多余的金屬，以達(dá)到對零件的尺寸形狀及表面質(zhì)量預(yù)定的加工要求。按工具電極和工件相對運(yùn)動的方式和用途的不同，電火花加工工藝大致可分為電火花成形加工、電火花線切割、電火花磨削和鏜磨、電火花同步共軛回轉(zhuǎn)加工、電火花高速小孔加工、電火花放電沉積與刻字六大類。

1.1 電火花放電沉積的基本原理與特點(diǎn) 電火花放電沉積的原理是利用脈沖電路的充放電原理，采用導(dǎo)電材料(硬質(zhì)合金、石墨、合金鋼、鋁和銅等)作為工具電極(陽極)，在空氣或特殊的氣體中使之與被強(qiáng)化的金屬工件(陰極)之間產(chǎn)生火花放電。當(dāng)工具電極與工件達(dá)到某個距離電場強(qiáng)度足以使介質(zhì)電離擊穿時兩者之間就產(chǎn)生火花放電，使電極端部與工件表面微區(qū)發(fā)生熔化甚至氣化，熔融金屬在熱作用，電磁力和機(jī)械力的作用下沉積在工件表面。電極與工件的放電間隙頻繁發(fā)生變化，電極與工件間不斷發(fā)生火花放電，從而實(shí)現(xiàn)放電沉積。

1.2 極性效應(yīng)

在電火花放電加工過程中，無論是正極還是負(fù)極，都會受到不同程度的電蝕。這種單純由于正、負(fù)極性不同而彼此電蝕量不一樣的現(xiàn)象叫做極性效應(yīng)。因此，當(dāng)采用窄脈沖、精加工時應(yīng)選用正極性加工；當(dāng)采用長脈沖、粗加工時，應(yīng)采用負(fù)極性加工，此時可得到較高的蝕除速度和較低的電極損耗。從提高加工生產(chǎn)率和減小工具損耗的角度來看，極性效應(yīng)愈顯著愈好，故在電火花加工中必須充分利用。當(dāng)用交變的脈沖電流加工時，單個脈沖的極性效應(yīng)便相互抵消，增加了工具的損耗，因此，電火花加工一般采用單向脈沖電源。1.3 電火花加工中電極損耗分析與解決措施

電火花在整個加工過程中要受到各種干擾因素的影響, 這些干擾因素直接或間接地影響著加工質(zhì)量。在電火花加工過程中電極損耗分為絕對損耗和相對損耗。造成電極損耗的原因有：小面積精加工，加工件結(jié)構(gòu)尺寸偏小，加工時間過長，電極裝夾不當(dāng)?shù)纫蛩亍Ｒ虼藶榱藴p少電極的損耗一般有以下方法：（1）有效排除電蝕物（2）電極材料和加工參數(shù)的合理選用（3）提高加工技能和安全操作意念等等。電火花加工電極損耗和變形是一個復(fù)雜的過程。為了降低電極損耗程度, 減少變形, 除了充分利用放電過程的極性效應(yīng)和吸附效應(yīng)外, 同時也要選用適宜的電極材料, 并且在實(shí)際的加工過程中要根據(jù)具體的加工對象實(shí)施一定的加工技巧和選擇合適的加工參數(shù)。1.4 電火花加工的發(fā)展趨勢

電火花線切割加工技術(shù)在相當(dāng)長的時間里間都是采用精規(guī)準(zhǔn)參數(shù)進(jìn)行一次切割成型,其切割速度與加工表面質(zhì)量之間存在著一定的矛盾。中國特有的高速走絲電火花線切割機(jī)長期存在的加工質(zhì)量問題, 可以采用多次切割工藝來解決。現(xiàn)目前中速走絲電火花線切割機(jī)是一種價格較低, 加工精度、粗糙度、加工效率介于高速走絲與慢走絲的一種機(jī)床,具有很好的發(fā)展前景。

2.電化學(xué)加工

電化學(xué)加工是利用電化學(xué)反應(yīng)（或稱電化學(xué)腐蝕）對金屬材料進(jìn)行加工的方法。與機(jī)械加工相比，電化學(xué)加工不受材料硬度、韌性的限制，已廣泛用于工業(yè)生產(chǎn)中。常用的電化學(xué)加工有電解加工、電磨削、電化學(xué)拋光、電鍍、電刻蝕和電解冶煉等。近期,電化學(xué)加工工藝技術(shù)研究涉及的方向主要集中在超純水電解加工、微細(xì)加工、加工間隙的檢測與控制、數(shù)字化設(shè)計與制造技術(shù)等重點(diǎn)領(lǐng)域。

2.1 電解加工的優(yōu)缺點(diǎn)

（1）加工范圍廣不受金屬材料本身力學(xué)性能的限制（2）電解加工的生產(chǎn)效率高（3）可以達(dá)到較好的表面粗糙度（4）加工過程中陰極工具在理論上不會損耗（5）加工過程中沒有切削力可以不會產(chǎn)生殘余應(yīng)力和變形。但是任何一種加工方式都有它的弊端，在電化學(xué)加工過程中也有缺點(diǎn)和其局限性：（1）不易達(dá)到較高的加工精度和加工穩(wěn)定性（2）電極工具的設(shè)計和修正比較麻煩（3）電極加工的附屬設(shè)備較多。（4）電解產(chǎn)物需要進(jìn)行妥善的處理，否則將污染環(huán)境。

2.2 未來展望

近階段,電解加工的研究重點(diǎn)及應(yīng)用領(lǐng)域主要會集中在以下幾個方向:(1)電化學(xué)微精加工的深入研究電化學(xué)加工技術(shù)具有加工機(jī)理的獨(dú)特優(yōu)勢以及在微精甚至在納米加工領(lǐng)域進(jìn)一步研究探索的空間,但還必須在自身工藝規(guī)律認(rèn)識和完善的基礎(chǔ)上不斷創(chuàng)新。具體應(yīng)關(guān)注: ①進(jìn)一步完善硬件系統(tǒng),如微進(jìn)給系統(tǒng)及微控工作臺的性能及可靠性的提升;加工過程自動檢測與適應(yīng)控制研發(fā)的深化;②微精加工機(jī)理的研究，尤其是中、高頻率脈沖電流條件下,微精加工電化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)動力學(xué)等方面的深入研究。(2)脈沖電源的深化研發(fā)微秒級脈沖電源的工程化完善以及在工業(yè)領(lǐng)域的大力推廣應(yīng)用。納秒級脈沖電源、群脈沖電源、逆變式脈沖電源的性能完善。(3)理論成果向?qū)嶋H應(yīng)用的轉(zhuǎn)化。諸如加工間隙的檢測與控制、陰極數(shù)字化設(shè)計、電解加工過程的模擬與仿真等均是電化學(xué)加工的關(guān)鍵技術(shù),不能僅僅在各種基金支持下獲得理論成果即束之高閣,而應(yīng)盡快由實(shí)驗(yàn)室向工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場轉(zhuǎn)移。

3.離子束加工

聚焦離子束技術(shù)是一種集形貌觀測、定位制樣、成分分析、薄膜淀積和無掩膜刻蝕各過程于一身的新型微納加工技術(shù)。離子束納米加工,具有傳統(tǒng)加工方法無可比擬的優(yōu)勢而逐漸成為新一代精加工方法，在微納米加工、操縱以及器件的研制等方面具有重要應(yīng)用。納米測量學(xué)在納米科技中起著信息采集和分析的不可替代的重要作用,納米加工是納米尺度制造業(yè)的核心,發(fā)展納米測量學(xué)和納米加工的一個重要方法就是電子束與離子束技術(shù)。

4.超聲波加工

超聲加工是利用超聲頻作小振幅振動的工具，并通過它與工件之間游離于液體中的磨料對被加工表面的捶擊作用，使工件材料表面逐步破碎的特種加工。超聲加工常用于穿孔、切割、焊接、套料和拋光。其加工原理是超聲波發(fā)生器將工頻交流電能轉(zhuǎn)變?yōu)橛幸欢üβ瘦敵龅某曨l電振蕩，換能器將超聲頻電振蕩轉(zhuǎn)變?yōu)槌暀C(jī)械振動，通過振幅擴(kuò)大棒（變幅桿）使固定在變幅桿端部的工具振產(chǎn)生超聲波振動，迫使磨料懸浮液高速地不斷撞擊、拋磨被加工表面使工件成型。超聲加工的主要特點(diǎn)：不受材料是否導(dǎo)電的限制；工具對工件的宏觀作用力小、熱影響小，因而可加工薄壁、窄縫和薄片工件；被加工材料的脆性越大越容易加工，材料越硬或強(qiáng)度、韌性越大則越難加工；由于工件材料的碎除主要靠磨料的作用，磨料的硬度應(yīng)比被加工材料的硬度高，而工具的硬度可以低于工件材料；可以與其他多種加工方法結(jié)合應(yīng)用，如超聲振動切削、超聲電火花加工和超聲電解加工等。4.1 高效超聲波光整技術(shù)原理

高效超聲波光整技術(shù)是利用超聲波振動冷壓加工原理。它是將一臺高效超聲波表面光整設(shè)備裝于車床刀架上，利用工件的回轉(zhuǎn)，磨頭對零件表面作高頻率短促的往復(fù)振動沖擊運(yùn)動，以一定的沖擊力敲擊被加工表面的加工方法。其冷壓加工是充分利用金屬的塑性，使零件的表面層金屬在外力作用下產(chǎn)生細(xì)微塑性殘余變形，從而達(dá)到改變其表面性能，形狀和尺寸的目的。

5.快速成形

快速成形技術(shù)的基本原理是基于“離散—堆積”的成形方法, 借助三維CAD 軟件, 或用實(shí)體反求方法采集得到有關(guān)原型或零件的幾何形狀、結(jié)構(gòu)和材料的組合信息, 從而獲得目標(biāo)原型的概念并以此建立數(shù)字化描述CAD 模型, 之后經(jīng)過一定的轉(zhuǎn)換或修改, 將三維虛擬實(shí)體表面轉(zhuǎn)換為用一系列三角面片逼近的表面, 生成面片文件, 再按虛擬三維實(shí)體某一方向?qū)AD 模型離散化, 分解成具有一定厚度的層片文件, 由三維輪廓轉(zhuǎn)換為近似的二維輪廓, 然后根據(jù)不同的快速成形工藝對文件進(jìn)行處理, 對層片文件進(jìn)行檢驗(yàn)或修正并生成正確的數(shù)控加工代碼, 通過專用的CAM 系統(tǒng)控制材料有規(guī)律地、精確地疊加起來(堆積)而成一個三維實(shí)體制件,快速成形技術(shù)的成形方法多達(dá)十余種,目前應(yīng)用較多的有立體光固化法，選擇性激光燒結(jié)、分層實(shí)體制造、熔積成形等。這些工藝方法都是在材料疊加成形的原理基礎(chǔ)上,結(jié)合材料的物理化學(xué)特性和先進(jìn)的工藝方法而形成的,它與其他學(xué)科的發(fā)展密切相關(guān)。

5.1 快速成形技術(shù)特點(diǎn):(1)制造快速(2)技術(shù)高度密集(3)自由成形制造(4)制造過程高柔度性(5)可選材料的廣泛性(6)廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域(7)突出的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益

5.2 快速成形制造技術(shù)的發(fā)展趨勢

最近隨著新材料技術(shù)、新工藝及信息網(wǎng)絡(luò)化等方面的進(jìn)步，許多新快速成型制造技術(shù)不斷涌現(xiàn)并應(yīng)用在各領(lǐng)域，主要出現(xiàn)在快速模具，納米制造、仿生制造和集成制造等領(lǐng)域。

6.磨料水射流切割技術(shù)

隨著我國經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展,各行各業(yè)對切割技術(shù)的需求越來越大,對切割質(zhì)量的要求也越來越高。水射流都已成為新型的切割加工方法之一。水射流切割分為純水射流切割和磨料水射流切割兩種。純水射流切割是以純水作為能量載體, 其結(jié)構(gòu)簡單,噴嘴磨損慢, 但切割能力差。磨料水射流切割以水和磨料的混合液作為能量載體, 切割能力強(qiáng),能切割幾乎所有的材料,其卓越的應(yīng)用效果越來越被人們

7.液中放電成形加工

液中放電成形加工：它是利用液電效應(yīng)對金屬進(jìn)行沖壓成形的工藝方法。當(dāng)高壓脈沖放電在液體中發(fā)生時，液體內(nèi)會產(chǎn)生強(qiáng)烈的爆炸，其沖擊壓力可達(dá)102～104M Pa，這就是所謂的液電效應(yīng)，也叫電水錘效應(yīng)。該法具有成形速度高，可用于高強(qiáng)高硬的金屬材料；工件回彈小，加工精度高；能同時完成拉伸、沖孔、剪切、壓印、翻邊等多種工序等優(yōu)點(diǎn)。該法適合形狀復(fù)雜及高強(qiáng)高硬金屬工件的沖壓成形。液電沖壓成形法在國外的機(jī)械加工行業(yè)中已有應(yīng)用，并已有這種成形設(shè)備的系列產(chǎn)品面世。

8.特種加工的發(fā)展趨勢

為進(jìn)一步提高特種加工技術(shù)水平及擴(kuò)大其應(yīng)用范圍, 當(dāng)前特種加工技術(shù)的發(fā)展趨勢主要包括以下幾點(diǎn):1)采用自動化技術(shù)。充分利用計算機(jī)技術(shù)對特種加工設(shè)備的控制系統(tǒng)、電源系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化,使加工設(shè)備向自動化、柔性化方向發(fā)展, 這是當(dāng)前特種加工技術(shù)的主要發(fā)展方向。2)趨向精密化研究。高新技術(shù)的發(fā)展促使高新技術(shù)產(chǎn)品向超精密化與小型化方向發(fā)展, 對產(chǎn)品零件的精度與表面粗糙度提出更嚴(yán)格的要求。為適應(yīng)這一發(fā)展趨勢, 特種加工的精密化研究已引起人們的高度重視, 3)開發(fā)新工藝方法及復(fù)合工藝。為適應(yīng)產(chǎn)品的高技術(shù)性能要求與新型材料的加工要求, 需要不斷開發(fā)新工藝方法, 包括微細(xì)加工和復(fù)合加工, 尤其是質(zhì)量高、效率高、經(jīng)濟(jì)型的復(fù)合加工, 如工程陶瓷、復(fù)合材料以及聚晶金剛石等。

9.結(jié)束語

特種加工技術(shù)涵蓋了機(jī)械、材料等技術(shù),是一門綜合的科學(xué)加工技術(shù)其發(fā)展異常迅速。加工尺度的微細(xì)化,加工方法的復(fù)合化和加工過程的自動化,已成為特種加工技術(shù)研究發(fā)展的熱點(diǎn)。隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展, 特種加工必將不斷完善和迅速發(fā)展, 特種加工必將成為推動科學(xué)技術(shù)和現(xiàn)代制造工業(yè)發(fā)展的中堅力量。

參考文獻(xiàn): [ 1 ] 孔慶華.特種加工[M ].上海:同濟(jì)大學(xué)出版社, 2003.[ 2 ] 趙萬生.特種加工技術(shù)[M ].北京:高等教育出版社, 2001.[ 3 ] 張紋,蔣維波.特種加工技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展趨勢[ J ].農(nóng)業(yè)裝備技術(shù), 2006, 32(3): 24225.[ 4 ] 顧文琪,馬向國,李文萍.聚焦離子束微納加工技術(shù)[M].北京:北京工業(yè)大學(xué)出版社,2006.12.[ 5 ] 曹鳳國.超聲加工技術(shù)[ M].北京: 化學(xué)工業(yè)出版社, 2005 [ 6 ] 張遼遠(yuǎn).現(xiàn)代加工技術(shù)[ M].北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 2002 [ 7 ] 曹煒,曾忠,李合生.快速成形技術(shù)及其發(fā)展趨勢[ J ].機(jī)械設(shè)計與制造, 2006(5).[ 8 ] 陳曉華.快速成形技術(shù)[ J ].電氣制造, 2006(3).[ 9 ] 華林, 王華昌.激光切割和水切割技術(shù)[J ].機(jī)械制造, 1996(2).[ 10 ] 薛勝雄, 黃汪平.機(jī)械, 1999(1).我國高壓水射流設(shè)備的發(fā)展動向[J ].流體

第五篇：特種加工技術(shù)論文

特種加工技術(shù)概論

摘要：特種加工技術(shù)是直接借助電能、熱能等各種能量進(jìn)行材料加工的重要工藝方法。本文簡介了電火花加工，電化學(xué)加工，超聲波加工等各種不同的特種加工技術(shù)，并介紹了特種加工技術(shù)的特點(diǎn)及未來發(fā)展方向趨勢。

關(guān)鍵詞：特種加工 電火花加工 電化學(xué)加工 離子束加工 超聲波加工 快速成形

一.前言：

近年來，計算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)、自動控制技術(shù)、國防軍工和航空航天技術(shù)發(fā)展迅速，與此同時，高度、高韌性、高強(qiáng)度和高脆性等難切削材料的應(yīng)用日益廣泛，制造精密細(xì)小、形狀復(fù)雜和結(jié)構(gòu)特殊工件的求也在日益增加。社會需求與技術(shù)進(jìn)步的結(jié)合促使特種加工技術(shù)不斷進(jìn)步和快速發(fā)展。所謂特種加工，是一種利用化學(xué)能、電能、聲能、機(jī)械能以及光能和熱能對金屬或非金屬材料進(jìn)行加工的方法。其工作原理不同于傳統(tǒng)的機(jī)械切削方法，即加工過程中工件與所用工具之間沒有明顯的切削力，工具材料的硬度也可低于工件材料的硬度。特種加工技術(shù)在國內(nèi)外各行各業(yè)的應(yīng)用中取得了巨大成效，它們有著各自的特點(diǎn)，特殊材料或特殊結(jié)構(gòu)工件的加工工藝性發(fā)生了根本變化，解決了傳統(tǒng)加工方法所遇到的各種問題，已經(jīng)成為現(xiàn)代工業(yè)領(lǐng)域中不可缺少的重要加工手段和關(guān)鍵制造技術(shù)。

二.特種加工的特點(diǎn)

特種加工與一般機(jī)械切削加工相比，有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，在某種場合上，它是一般機(jī)械切削加工的補(bǔ)充，擴(kuò)大了機(jī)械加工的領(lǐng)域。它具有以下較為突出的特點(diǎn)

（1）不用機(jī)械能，與加工對象的機(jī)械性能無關(guān)，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(xué)加工等，是利用熱能、化學(xué)能、電化學(xué)能等，這些加工方法與工件的硬度強(qiáng)度等機(jī)械性能無關(guān)，故可加工各種硬、軟、脆、熱敏、耐腐蝕、高熔點(diǎn)、高強(qiáng)度、特殊性能的金屬和非金屬材料。

（2）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。

（3）微細(xì)加工，工件表面質(zhì)量高，有些特種加工，如超聲、電化學(xué)、水噴射、磨料流等，加工余量都是微細(xì)進(jìn)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）不存在加工中的機(jī)械應(yīng)變或大面積的熱應(yīng)變，可獲得較低的表面粗糙度，其熱應(yīng)力、殘余應(yīng)力、冷作硬化等均比較小，尺寸穩(wěn)定性好。

（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(fù)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(shè)計及零件結(jié)構(gòu)工藝性等產(chǎn)生積極的影響。

三.特種加工的分類

與其它先進(jìn)制造技術(shù)一樣，特種加工正在研究、開發(fā)推廣和應(yīng)用之中，具有很好的發(fā)展?jié)摿蛻?yīng)用前景。依據(jù)加工能量的來源及作用形式列舉各種常用的特種加工方法。特種加工按照所利用的能量形式來分類，具體如下:（1）電、熱能 電火花加工、電子束加工、等離子加工。（2）電、機(jī)械能 離子束加工。

（3）電、化學(xué)能 電解加工、電解拋光。

（4）電、化學(xué)能、機(jī)械能 電解磨削、陽極機(jī)械磨削。（5）光、熱能 激光加工。

（6）化學(xué)能 化學(xué)加工、化學(xué)拋光。（7）聲、機(jī)械能 超聲加工。

（8）機(jī)械能 磨料噴射加工、磨料流加工、液體噴射加工。

目前，生產(chǎn)實(shí)用中應(yīng)用最廣的是電火花加工、電化學(xué)加工、離子束加工、超聲加工、磨料水射流切割技術(shù)和液中放電成形加工。1.電火花加工

電火花加工的原理是基于工具和工件之間脈沖性火花放電時的電腐蝕現(xiàn)象來蝕除多余的金屬，以達(dá)到對零件的尺寸形狀及表面質(zhì)量預(yù)定的加工要求。按

工具電極和工件相對運(yùn)動的方式和用途的不同，電火花加工工藝大致可分為電火花成形加工、電火花線切割、電火花磨削和鏜磨、電火花同步共軛回轉(zhuǎn)加工、電火花高速小孔加工、電火花放電沉積與刻字六大類。

1.1 電火花放電沉積的基本原理與特點(diǎn)

電火花放電沉積的原理是利用脈沖電路的充放電原理，采用導(dǎo)電材料(硬質(zhì)合金、石墨、合金鋼、鋁和銅等)作為工具電極(陽極)，在空氣或特殊的氣體中使之與被強(qiáng)化的金屬工件(陰極)之間產(chǎn)生火花放電。當(dāng)工具電極與工件達(dá)到某個距離電場強(qiáng)度足以使介質(zhì)電離擊穿時兩者之間就產(chǎn)生火花放電，使電極端部與工件表面微區(qū)發(fā)生熔化甚至氣化，熔融金屬在熱作用，電磁力和機(jī)械力的作用下沉積在工件表面。電極與工件的放電間隙頻繁發(fā)生變化，電極與工件間不斷發(fā)生火花放電，從而實(shí)現(xiàn)放電沉積。1.2 極性效應(yīng)

在電火花放電加工過程中，無論是正極還是負(fù)極，都會受到不同程度的電蝕。這種單純由于正、負(fù)極性不同而彼此電蝕量不一樣的現(xiàn)象叫做極性效應(yīng)。因此，當(dāng)采用窄脈沖、精加工時應(yīng)選用正極性加工；當(dāng)采用長脈沖、粗加工時，應(yīng)采用負(fù)極性加工，此時可得到較高的蝕除速度和較低的電極損耗。從提高加工生產(chǎn)率和減小工具損耗的角度來看，極性效應(yīng)愈顯著愈好，故在電火花加工中必須充分利用。當(dāng)用交變的脈沖電流加工時，單個脈沖的極性效應(yīng)便相互抵消，增加了工具的損耗，因此，電火花加工一般采用單向脈沖電源。1.3 電火花加工中電極損耗分析與解決措施

電火花在整個加工過程中要受到各種干擾因素的影響, 這些干擾因素直接或間接地影響著加工質(zhì)量。在電火花加工過程中電極損耗分為絕對損耗和相對損耗。造成電極損耗的原因有：小面積精加工，加工件結(jié)構(gòu)尺寸偏小，加工時間過長，電極裝夾不當(dāng)?shù)纫蛩?。因此為了減少電極的損耗一般有以下方法：（1）有效排除電蝕物（2）電極材料和加工參數(shù)的合理選用（3）提高加工技能和安全操作意念等等。電火花加工電極損耗和變形是一個復(fù)雜的過程。為了降低電極損耗程度, 減少變形, 除了充分利用放電過程的極性效應(yīng)和吸附效應(yīng)外, 同時也要選用適宜的電極材料, 并且在實(shí)際的加工過程中要根據(jù)具體的加工對象實(shí)施一定的加工技巧和選擇合適的加工參數(shù)。

1.4 電火花加工的發(fā)展趨勢

電火花線切割加工技術(shù)在相當(dāng)長的時間里間都是采用精規(guī)準(zhǔn)參數(shù)進(jìn)行一次切割成型,其切割速度與加工表面質(zhì)量之間存在著一定的矛盾。中國特有的高速走絲電火花線切割機(jī)長期存在的加工質(zhì)量問題, 可以采用多次切割工藝來解決?，F(xiàn)目前中速走絲電火花線切割機(jī)是一種價格較低, 加工精度、粗糙度、加工效率介于高速走絲與慢走絲的一種機(jī)床,具有很好的發(fā)展前景。2.電化學(xué)加工

電化學(xué)加工是利用電化學(xué)反應(yīng)（或稱電化學(xué)腐蝕）對金屬材料進(jìn)行加工的

方法。與機(jī)械加工相比，電化學(xué)加工不受材料硬度、韌性的限制，已廣泛用于工業(yè)生產(chǎn)中。常用的電化學(xué)加工有電解加工、電磨削、電化學(xué)拋光、電鍍、電刻蝕和電解冶煉等。近期,電化學(xué)加工工藝技術(shù)研究涉及的方向主要集中在超純水電解加工、微細(xì)加工、加工間隙的檢測與控制、數(shù)字化設(shè)計與制造技術(shù)等重點(diǎn)領(lǐng)域。

2.1 電解加工的優(yōu)缺點(diǎn)

（1）加工范圍廣不受金屬材料本身力學(xué)性能的限制（2）電解加工的生產(chǎn)效率高（3）可以達(dá)到較好的表面粗糙度（4）加工過程中陰極工具在理論上不會損耗（5）加工過程中沒有切削力可以不會產(chǎn)生殘余應(yīng)力和變形。但是任何一種加工方式都有它的弊端，在電化學(xué)加工過程中也有缺點(diǎn)和其局限性：（1）不易達(dá)到較高的加工精度和加工穩(wěn)定性（2）電極工具的設(shè)計和修正比較麻煩（3）電極加工的附屬設(shè)備較多。（4）電解產(chǎn)物需要進(jìn)行妥善的處理，否則將污染環(huán)境。

2.2 未來展望

近階段,電解加工的研究重點(diǎn)及應(yīng)用領(lǐng)域主要會集中在以下幾個方向:(1)電化學(xué)微精加工的深入研究電化學(xué)加工技術(shù)具有加工機(jī)理的獨(dú)特優(yōu)勢以及在微精甚至在納米加工領(lǐng)域進(jìn)一步研究探索的空間,但還必須在自身工藝規(guī)律認(rèn)識和完善的基礎(chǔ)上不斷創(chuàng)新。具體應(yīng)關(guān)注: ①進(jìn)一步完善硬件系統(tǒng),如微進(jìn)給系統(tǒng)及微控工作臺的性能及可靠性的提升;加工過程自動檢測與適應(yīng)控制研發(fā)的深化;②微精加工機(jī)理的研究，尤其是中、高頻率脈沖電流條件下,微精加工電化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)動力學(xué)等方面的深入研究。(2)脈沖電源的深化研發(fā)微秒級脈沖電源的工程化完善以及在工業(yè)領(lǐng)域的大力推廣應(yīng)用。納秒級脈沖電源、群脈沖電源、逆變式脈沖電源的性能完善。(3)理論成果向?qū)嶋H應(yīng)用的轉(zhuǎn)化。諸如加工間隙的檢測與控制、陰極數(shù)字化設(shè)計、電解加工過程的模擬與仿真等均是電化學(xué)加工的關(guān)鍵技術(shù),不能僅僅在各種基金支持下獲得理論成果即束之高閣,而應(yīng)盡快由實(shí)驗(yàn)室向工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場轉(zhuǎn)移。

3.離子束加工

聚焦離子束技術(shù)是一種集形貌觀測、定位制樣、成分分析、薄膜淀積和無掩膜刻蝕各過程于一身的新型微納加工技術(shù)。離子束納米加工,具有傳統(tǒng)加工方法無可比擬的優(yōu)勢而逐漸成為新一代精加工方法，在微納米加工、操縱以及器件的研制等方面具有重要應(yīng)用。納米測量學(xué)在納米科技中起著信息采集和分析的不可替代的重要作用,納米加工是納米尺度制造業(yè)的核心,發(fā)展納米測量學(xué)和納米加工的一個重要方法就是電子束與離子束技術(shù)。4.超聲波加工

超聲加工是利用超聲頻作小振幅振動的工具，并通過它與工件之間游離于液體中的磨料對被加工表面的捶擊作用，使工件材料表面逐步破碎的特種加工。超聲加工常用于穿孔、切割、焊接、套料和拋光。其加工原理是超聲波發(fā)生器將工頻交流電能轉(zhuǎn)變?yōu)橛幸欢üβ瘦敵龅某曨l電振蕩，換能器將超聲

頻電振蕩轉(zhuǎn)變?yōu)槌暀C(jī)械振動，通過振幅擴(kuò)大棒（變幅桿）使固定在變幅桿端部的工具振產(chǎn)生超聲波振動，迫使磨料懸浮液高速地不斷撞擊、拋磨被加工表面使工件成型。超聲加工的主要特點(diǎn)：不受材料是否導(dǎo)電的限制；工具對工件的宏觀作用力小、熱影響小，因而可加工薄壁、窄縫和薄片工件；被加工材料的脆性越大越容易加工，材料越硬或強(qiáng)度、韌性越大則越難加工；由于工件材料的碎除主要靠磨料的作用，磨料的硬度應(yīng)比被加工材料的硬度高，而工具的硬度可以低于工件材料；可以與其他多種加工方法結(jié)合應(yīng)用，如超聲振動切削、超聲電火花加工和超聲電解加工等。4.1 高效超聲波光整技術(shù)原理

高效超聲波光整技術(shù)是利用超聲波振動冷壓加工原理。它是將一臺高效超聲波表面光整設(shè)備裝于車床刀架上，利用工件的回轉(zhuǎn)，磨頭對零件表面作高頻率短促的往復(fù)振動沖擊運(yùn)動，以一定的沖擊力敲擊被加工表面的加工方法。其冷壓加工是充分利用金屬的塑性，使零件的表面層金屬在外力作用下產(chǎn)生細(xì)微塑性殘余變形，從而達(dá)到改變其表面性能，形狀和尺寸的目的。5.快速成形

快速成形技術(shù)的基本原理是基于“離散—堆積”的成形方法, 借助三維CAD 軟件, 或用實(shí)體反求方法采集得到有關(guān)原型或零件的幾何形狀、結(jié)構(gòu)和材料的組合信息, 從而獲得目標(biāo)原型的概念并以此建立數(shù)字化描述CAD 模型, 之后經(jīng)過一定的轉(zhuǎn)換或修改, 將三維虛擬實(shí)體表面轉(zhuǎn)換為用一系列三角面片逼近的表面, 生成面片文件, 再按虛擬三維實(shí)體某一方向?qū)AD 模型離散化, 分解成具有一定厚度的層片文件, 由三維輪廓轉(zhuǎn)換為近似的二維輪廓, 然后根據(jù)不同的快速成形工藝對文件進(jìn)行處理, 對層片文件進(jìn)行檢驗(yàn)或修正并生成正確的數(shù)控加工代碼, 通過專用的CAM 系統(tǒng)控制材料有規(guī)律地、精確地疊加起來(堆積)而成一個三維實(shí)體制件,快速成形技術(shù)的成形方法多達(dá)十余種,目前應(yīng)用較多的有立體光固化法，選擇性激光燒結(jié)、分層實(shí)體制造、熔積成形等。這些工藝方法都是在材料疊加成形的原理基礎(chǔ)上,結(jié)合材料的物理化學(xué)特性和先進(jìn)的工藝方法而形成的,它與其他學(xué)科的發(fā)展密切相關(guān)。5.1 快速成形技術(shù)特點(diǎn):(1)制造快速(2)技術(shù)高度密集(3)自由成形制造(4)制造過程高柔度性(5)可選材料的廣泛性(6)廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域(7)突出的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益 5.2 快速成形制造技術(shù)的發(fā)展趨勢

最近隨著新材料技術(shù)、新工藝及信息網(wǎng)絡(luò)化等方面的進(jìn)步，許多新快速成型制造技術(shù)不斷涌現(xiàn)并應(yīng)用在各領(lǐng)域，主要出現(xiàn)在快速模具，納米制造、仿生制造和集成制造等領(lǐng)域。6.磨料水射流切割技術(shù)

隨著我國經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展,各行各業(yè)對切割技術(shù)的需求越來越大,對切割質(zhì)量的要求也越來越高。水射流都已成為新型的切割加工方法之一。水射流切割分為純水射流切割和磨料水射流切割兩種。純水射流切割是以純水作為能量載

體, 其結(jié)構(gòu)簡單,噴嘴磨損慢, 但切割能力差。磨料水射流切割以水和磨料的混合液作為能量載體, 切割能力強(qiáng),能切割幾乎所有的材料,其卓越的應(yīng)用效果越來越被人們

7.液中放電成形加工

液中放電成形加工：它是利用液電效應(yīng)對金屬進(jìn)行沖壓成形的工藝方法。當(dāng)高壓脈沖放電在液體中發(fā)生時，液體內(nèi)會產(chǎn)生強(qiáng)烈的爆炸，其沖擊壓力可達(dá)102～104M Pa，這就是所謂的液電效應(yīng)，也叫電水錘效應(yīng)。該法具有成形速度高，可用于高強(qiáng)高硬的金屬材料；工件回彈小，加工精度高；能同時完成拉伸、沖孔、剪切、壓印、翻邊等多種工序等優(yōu)點(diǎn)。該法適合形狀復(fù)雜及高強(qiáng)高硬金屬工件的沖壓成形。液電沖壓成形法在國外的機(jī)械加工行業(yè)中已有應(yīng)用，并已有這種成形設(shè)備的系列產(chǎn)品面世。四.特種加工的發(fā)展趨勢

為進(jìn)一步提高特種加工技術(shù)水平及擴(kuò)大其應(yīng)用范圍, 當(dāng)前特種加工技術(shù)的發(fā)展趨勢主要包括以下幾點(diǎn):1)采用自動化技術(shù)。充分利用計算機(jī)技術(shù)對特種加工設(shè)備的控制系統(tǒng)、電源系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化,使加工設(shè)備向自動化、柔性化方向發(fā)展, 這是當(dāng)前特種加工技術(shù)的主要發(fā)展方向。2)趨向精密化研究。高新技術(shù)的發(fā)展促使高新技術(shù)產(chǎn)品向超精密化與小型化方向發(fā)展, 對產(chǎn)品零件的精度與表面粗糙度提出更嚴(yán)格的要求。為適應(yīng)這一發(fā)展趨勢, 特種加工的精密化研究已引起人們的高度重視, 3)開發(fā)新工藝方法及復(fù)合工藝。為適應(yīng)產(chǎn)品的高技術(shù)性能要求與新型材料的加工要求, 需要不斷開發(fā)新工藝方法, 包括微細(xì)加工和復(fù)合加工, 尤其是質(zhì)量高、效率高、經(jīng)濟(jì)型的復(fù)合加工, 如工程陶瓷、復(fù)合材料以及聚晶金剛石等。五.結(jié)束語

特種加工技術(shù)涵蓋了機(jī)械、材料等技術(shù),是一門綜合的科學(xué)加工技術(shù)其發(fā)展異常迅速。加工尺度的微細(xì)化,加工方法的復(fù)合化和加工過程的自動化,已成為特種加工技術(shù)研究發(fā)展的熱點(diǎn)。隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展, 特種加工必將不斷完善和迅速發(fā)展, 特種加工必將成為推動科學(xué)技術(shù)和現(xiàn)代制造工業(yè)發(fā)展的中堅力量。參考文獻(xiàn): [ 1 ] 孔慶華.特種加工[M ].上海:同濟(jì)大學(xué)出版社, 2003.[ 2 ] 趙萬生.特種加工技術(shù)[M ].北京:高等教育出版社, 2001.[ 3 ] 曹鳳國.超聲加工技術(shù)[ M].北京: 化學(xué)工業(yè)出版社, 2005 [ 4 ] 張遼遠(yuǎn).現(xiàn)代加工技術(shù)[ M].北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 2002 [ 5 ] 陳曉華.快速成形技術(shù)[ J ].電氣制造, 2006(3).[ 6 ] 華林, 王華昌.激光切割和水切割技術(shù)[J ].機(jī)械制造, 1996(2).[ 7 ] 薛勝雄, 黃汪平.我國高壓水射流設(shè)備的發(fā)展動向[J ].流體機(jī)械, 1999(1).