【正文】 第 11章 特種加工 ? 前言 ? 概述 ? 電火花成型加工 ? 數(shù)控電火花切割加工 ? 激光加工 ? 超聲波加工 ? 電解加工 ? 特種加工實習(xí)安全技術(shù) ? 復(fù)習(xí)思考題 前言 ? 學(xué)習(xí)完本章內(nèi)容，應(yīng)該掌握如下內(nèi)容 : ? 了解特種加工方法的產(chǎn)生背景、工藝特點及其種類。 ? 掌握電火花成形加工和數(shù)控電火花線切割加工的基本操作。 ? 了解其他特種加工方法的工作原理、特點和應(yīng)用范圍。 返回 概述 ? 11. 1. 1特種加工的產(chǎn)生背景 ? 隨著生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展，許多現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品要求具有高強(qiáng)度、高速度、耐高溫、耐低溫、耐高壓等特殊性能，需要采用一些新材料、新結(jié)構(gòu)來制作相應(yīng)的產(chǎn)品零件，從而給機(jī)械加工提出了許多新問題，如 :高強(qiáng)度合金鋼、耐熱鋼、欽合金、硬質(zhì)合金等難加工材料的加工問題，陶瓷、玻璃、人造金剛石、硅片等非金屬材料的加工問題，極高精度、極高表面粗糙度要求的表面加工問題，復(fù)雜型面、薄壁、小孔、窄縫等特殊結(jié)構(gòu)零件的加工問題，等等。這些不斷遇到的生產(chǎn)過程中的諸多問題如果仍然采用傳統(tǒng)的切削加工方法，由于受切削加工工藝特點的局限往往十分困難，不僅效率低、成本高，而且很難達(dá)到零件的技術(shù)要求，甚至有時無法實現(xiàn)加工。現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步為解決上述問題提供了可能與手段，特種加工工藝正是在這種新需求的新形勢下，逐漸產(chǎn)生和迅速發(fā)展起來的。 下一頁 返回 概述 ? 11. 1. 2特種加工的特點 ? 特種加工工藝是指利用電能、光能、化學(xué)能、電化學(xué)能、聲能、熱能及機(jī)械能等各種能量直接進(jìn)行加工的方法。相對于傳統(tǒng)的切削加工方法而言，特種加工又稱為非傳統(tǒng)加工工藝，它具有以下特點 ? (1）“以柔克剛”在特種加工生產(chǎn)過程中，使用的工具與被加工對象基本不發(fā)生剛性接觸，因此工具材料的性能不受被加工對象的強(qiáng)度、硬度等制約，甚至可以使用石墨、紫銅等極軟的工具來加工超硬脆材料和精密微細(xì)零件 。 ? (2)應(yīng)力較小特種加工時主要采用電、光、化學(xué)、電化學(xué)、超聲、激光等能量去除多余材料，而不是依靠機(jī)械力與變形切除多余材料，故特種加工時的應(yīng)力較小 。 上一頁 下一頁 返回 概述 ? (3)切屑較少特種加工的加工機(jī)理不同于普通金屬切削加工，生產(chǎn)過程中不產(chǎn)生宏觀切屑，不產(chǎn)生強(qiáng)烈的彈、塑性變形，可以獲得極高的表血粗糙度，加工時工具對加工對象的機(jī)械作用力、加工后的殘余應(yīng)力、冷作硬化現(xiàn)象、加工熱等的影響程度也遠(yuǎn)比一般金屬切削加工小 。 ? (4)適應(yīng)性強(qiáng)特種加工的加工能量易于控制和轉(zhuǎn)換，故加工范圍廣，適應(yīng)性強(qiáng)由于特種加工方法具有傳統(tǒng)切削加工方法無可比擬的上述優(yōu)點，它已成為機(jī)械制造科學(xué)中一個新的重要領(lǐng)域，在現(xiàn)代制造方法中占有十分重要的地位。 ? 11. 1. 3特種加工的分類 ? 按照所利用的能量形式，特種加工可分為以下幾類 ? (1)電、熱能特種加工：電火花加工、電子束加工、等離子弧加工。 上一頁 下一頁 返回 概述 ? (2)電、機(jī)械能特種加工：電解加工、電解拋光 。 ? (3)電、化學(xué)、機(jī)械能特種加工 :電解磨削、電解甭磨、陽極機(jī)械磨削 。 ? (4)光、熱能特種加工 :激光加工 。 ? (5)化學(xué)能特種加工 :化學(xué)加工、化學(xué)拋光 。 ? (6)聲、機(jī)械能特種加工 :超聲波加工 。 ? (7)液、氣、機(jī)械能特種加工 :磨料噴射加工、磨料流加工、液體噴射加工近年來，多種能量新的復(fù)合加工方法正在不斷出現(xiàn)，值得注意的是，將兩種以上的不同能量形式和工作原理結(jié)合在一起，可以取長補(bǔ)短獲得很好的加工效果。 ? 表 11一 1列出了特種加工方法所適用的被加工工件材料 上一頁 返回 電火花成型加工 ? 11. 2. 1電火花成型加工原理 ? 電火花成型加工是利用具工電極與工件電極之間的脈沖放電現(xiàn)象，對工件材料產(chǎn)生電腐蝕來進(jìn)行加工的。 ? 圖 11一 1所示為電火花成型加工的基本原理 :加工時，脈沖電源的一極接工具電極，另一極接工件電極，兩電極均浸入絕緣的煤油中 。在放電間隙自動進(jìn)給調(diào)節(jié)裝置的控制下，工具電極向工件電極緩慢靠近 。當(dāng)兩電極靠近到一定距離時，電極之間最近點處的煤油介質(zhì)被擊穿，形成放電通道，由于該通道的截血積很小，放電時間極短，電流密度很高，能量高度集中，在放電區(qū)產(chǎn)生瞬時高溫可達(dá) 10 000 0C12 000 0C，致使工件產(chǎn)生局部熔化和氣化向四處飛濺，蝕除物被拋出工件表面， 下一頁 返回 電火花成型加工 ? 形成一個小凹坑 。下一瞬間，第二個脈沖緊接著在兩電極之間的新的另一最近點處擊穿煤油介質(zhì)，再次產(chǎn)生瞬間放電加工， ……。 如此循環(huán)重復(fù)上述過程，在工件上即可復(fù)印留下與工具電極相應(yīng)的所需加工表面，同時工具電極也會因放電而產(chǎn)生局部損耗電火花加工時的表血局部放大圖如 圖 11 2所示顯而易見，電火花成型加工出的零件表面，是由無數(shù)個小坑所組成。電火花加工脈沖電源的矩形波電壓波形如圖11 3所示。 ? 11. 2. 2電火花成型加工機(jī)床 ? 電火花成型加工機(jī)床由主軸頭、電源箱、床身、立柱、工作臺及工作液槽等部分組成，如 圖 11一 4(a)所示為分離式電火花成型加工機(jī)床，它們的區(qū)別在于后者將油箱與電源箱放入機(jī)床的內(nèi)部，成為一個整體，使結(jié)構(gòu)更為緊湊。 上一頁 下一頁 返回 電火花成型加工 ? （ 1）主軸頭 :主軸頭是電火花成型加工機(jī)床中最關(guān)鍵的部件，是自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。主軸頭的結(jié)構(gòu)、運(yùn)動精度和剛度、靈敏度等都直接影響零件的加工精度和表面質(zhì)量。 ? (2)床身和立柱 :床身和立柱是電火花成型加工機(jī)床的基礎(chǔ)構(gòu)件，用以保證工具電極與工件之間相對位置，其剛性要好，抗振性要高。 ? (3)工作臺 :工作臺用于支承和裝夾工件。通過橫向、縱向絲杠可調(diào)節(jié)工件與工具電極的相對位置。在工作臺上固定有工作液槽，槽內(nèi)盛裝有工作液，放電加工部位浸在工作液介質(zhì)中。 ? (4)電源控制柜 (電氣柜 ):電源控制柜內(nèi)設(shè)有脈沖電源及控制系統(tǒng)、主軸伺服控制系統(tǒng)、機(jī)床電器安全及保護(hù)系統(tǒng)。 上一頁 下一頁 返回 電火花成型加工 ? 11. 2. 3工具電極 ? ? 電火花成型加工時，常用的工具電極材料有石墨和紫銅兩種，工具電極的形狀與被加工零件的形狀相匹配，工具電極的尺寸為工具電極尺寸 =工件內(nèi)腔尺寸 — 2x火花間隙石墨電極的加工效率較高，但電極自身的損耗較大，所以被加工工件的精度較差，僅適用于粗加工 。紫銅電極的質(zhì)地細(xì)密，加工穩(wěn)定性好，電極損耗相對較小，適用于精加工或粗加工，尤其適用于帶有精密花紋的精加工。 ? ? 工具電極安裝時，可借助電極套筒、電極柄、鉆夾頭、 U形夾頭、管狀電極夾頭等輔助工具，將不同類型的工具電極相應(yīng)夾緊在電火花成型機(jī)的主軸上。 上一頁 下一頁 返回 電火花