【正文】 1 第 1章 概 論 特種加工的產(chǎn)生原因 特種加工的定義及分類 特種加工對制造業(yè)的影響 特種加工的發(fā)展趨勢 2 特種加工的定義及分類 傳統(tǒng)切削加工的本質(zhì)和特點：一是所用刀具材料比工件更硬；二是利用機械能把工件上多余的材料切除。借助于除機械能以外的其他能量形式去除工件多余材料的新加工方法，統(tǒng)稱為“特種加工”，國外稱為“非傳統(tǒng)加工”或“非常規(guī)機械加工”。 特種加工是指利用光、電、聲、熱、化學(xué)、磁、原子能等能源或其組合施加到工件被加工的部位上，從而實現(xiàn)材料去除的加工方法，也稱為非傳統(tǒng)加工方法 (NTM， NonTraditional Machining)。 3 特種加工的特點和與傳統(tǒng)切削加工的區(qū)別主要有： (1)主要依靠機械能以外的其他能量 (如電能、熱能、光能、聲能以及化學(xué)能或其組合等 )來去除工件材料。 （ 2）工具的硬度可以低于被加工工件材料的硬度，在某些情況下，如在激光加工、電子束加工、離子束加工等加工過程中，根本不需要使用任何工具。 （ 3）在加工過程中，工具和工件之間不存在顯著的機械切削力作用，工件不承受機械力，特別適合于精密加工低剛度零件。 4 第 2章 電火花加工 電火花加工的基本原理及其分類 電火花加工的機理 電火花加工的自動進給調(diào)節(jié)系統(tǒng) 5 電火花加工概述 電火花加工又稱放電加工 (ElectrosparkMachining)。電火花加工是一種電、熱能加工方法。它是利用工具和工件兩極間脈沖放電時局部瞬時產(chǎn)生的高溫把金屬熔化、汽化去除來對工件進行加工的一種方法。當(dāng)用脈沖電流作用在工件表面上時，工件表面上導(dǎo)電部位即立即熔化，若電脈沖能量足夠大，則金屬將直接汽化，熔化的金屬強烈飛濺而拋離電極表面，使材料表面形成電腐蝕的坑穴。如適當(dāng)控制這一過程，就能準(zhǔn)確地加工出所需的工件形狀。在這一加工過程中，我們可看到放電過程中伴有火花，因此將這一加工方法稱為 電火花加工 。 6 電火花加工的機理 電火花加工的基本原理 電火花加工的原理是基于工具和工件 (正、負電極 )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，以達到對零件的尺寸、形狀及表面質(zhì)量預(yù)定的加工要求 。研究結(jié)果表明，電火花腐蝕的主要原因是：電火花放電時火花通道中瞬時產(chǎn)生大量的熱，達到很高的溫度，足以使任何金屬材料局部熔化、汽化而被蝕除掉，形成放電凹坑。 7 電火花加工的機理 火花放電時，電極表面的金屬材料究竟是怎樣被蝕除下來的，這是電火花加工的物理本質(zhì)，也即 電火花加工機理 。 從大量實驗資料來看，每次電火花腐蝕的微觀過程是電場力、熱力、磁力、流體動力等綜合作用的過程。大致可分為四個階段： 極間介質(zhì)的擊穿形成放電通道； 介質(zhì)熱分解，電極材料熔化、汽化及熱膨脹； 電極材料的拋出； 極間介質(zhì)消電離。 8 電火花加工的基本規(guī)律 影響材料放電腐蝕的因素 在電火花加工過程中，相同材料兩電極的電蝕量是不同的，其中一個電極比另一個電極的電蝕量大，這種現(xiàn)象叫做極性效應(yīng)。 9 所謂的電規(guī)準(zhǔn)，是指電火花加工時選用的電加工參數(shù)，主要有脈沖寬度 t1(μs)、脈沖間隔 t0(μs)和峰值電流 IP等參數(shù)。 1）脈沖寬度的影響 單個脈沖能量的大小是影響加工速度的重要因素。對于矩形波脈沖電源，當(dāng)峰值電流一定時，脈沖能量與脈沖寬度成正比。脈沖寬度增加，加工速度隨之增加，因為隨著脈沖寬度的增加，單個脈沖能量增大，使加工速度提高。但若脈沖寬度過大，則加工速度反而下降 (如圖 2－ 8所示 )。這是因為單個脈沖能量雖然增大，但轉(zhuǎn)換的熱能有較大部分散失在電極與工件之中，不起蝕除作用。同時，在其他加工條件相同時，隨著脈沖能量過分增大，蝕除產(chǎn)物增多，排氣排屑條件惡化，間隙消電離時間不足導(dǎo)致拉弧，加工穩(wěn)定性變差，因此加工速度反而降低。 10 3）電極材料和加工極性的影響 在電參數(shù)選定的條件下，采用不同的電極材料與加工極性，加工速度也大不相同。由圖 2－ 12可知， 采用石墨電極，在同樣加工電流時，正極性比負極性加工速度高。 在加工中選擇極性，不能只考慮加工速度，還必須考慮電極損耗。如用石墨做電極時，正極性加工比負極性加工速度高，但在粗加工中，電極損耗會很大。故在不計電極損耗的通孔加工中，采用正極性加工；而在用石墨電極加工型腔的過程中，常采用負極性加工。 11 由于炭黑膜只能在正極表面形成，因此，若要利用炭黑膜的補償作用來實現(xiàn)電極的低損耗，必須采用負極性加工。實驗表明，當(dāng)峰值電流和脈沖間隔一定時，炭黑膜厚度隨脈寬的增加而增厚；而當(dāng)脈沖寬度和峰值電流一定時，炭黑膜厚度隨脈沖間隔的增大而減薄，亦即隨著脈沖間隔的減少，電極損耗隨之降低。但過小的脈沖間隔將使放電間隔來不及消電離和電蝕產(chǎn)物擴散而造成拉弧燒傷。 12 二次放電是指已加工表面上由于電蝕產(chǎn)物等的介入而再次進行的非正常放電。 二次放電的主要后果是在加工深度方向的側(cè)面產(chǎn)生斜度和使加工棱角邊變鈍，如圖 2－ 14所示。由于工具電極下端部加工時間長，絕對損耗大，而電極入口處的放電間隙則由于電蝕產(chǎn)物的存在，“二次放電”的幾率大而間隙逐漸擴大，因而產(chǎn)生了加工斜度。此外，成型加工時工具電極的振動及線切割加工時電極絲的抖動，也會使側(cè)面放電次數(shù)增多而產(chǎn)生工件的形狀誤差。 13 電火花加工的自動進給調(diào)節(jié)系統(tǒng) 電火花加工時，放電間隙很小 (～ )，電蝕量、放電間隙在瞬時都不是常值，而是在一定范圍內(nèi)隨機變化的，人工進給或恒速的“機動”進給很難滿足要求，必須采用自動進給和調(diào)節(jié)裝置。 自動進給調(diào)節(jié)系統(tǒng)的作用是維持某一穩(wěn)定的放電間隙 S，保證電火花加工正常而穩(wěn)定地進行，獲得較好的加工效果?？梢杂瞄g隙蝕除特性曲線和進給調(diào)節(jié)特性曲線來說明，如圖 2－ 21所示。圖中，曲線 Ⅰ 為間隙蝕除特性曲線，曲線 Ⅱ 為自動進給調(diào)節(jié)系統(tǒng)的進給調(diào)節(jié)特性曲線。圖中橫坐標(biāo)為放電間隙 S或間隙平均電壓ue(因 ue與 S成對應(yīng)關(guān)系 )，縱坐標(biāo)為加工速度 vw或電極進給、回退速度。 14 ◆工具電極 若采用直接配合法加工，工具材料即是沖頭材料。凸模一般選優(yōu)質(zhì)高碳鋼 T8A或鉻鋼 Cr1 GCr15，硬質(zhì)合金等。應(yīng)注意 ,凸凹模不應(yīng)選用同一種鋼材型號，否則電火花加工時不易穩(wěn)定。采用其它兩種方法加工時，可選用紫銅，精度要求高的沖模則可選用銅鎢或銀鎢作工具電極材料。 工具電極的尺寸精度應(yīng)比凹模精度高一級，一般不低于IT7級，表面粗糙度值也應(yīng)比凹模的數(shù)值小，一般為 ～，直線度和平行度在 100mm內(nèi)不超過 。 工具電極應(yīng)有足夠的長度，若加工硬質(zhì)合金時，由于電極損耗較大，電極還應(yīng)適當(dāng)