机械制造与控制专业教案：第7章先进制造技术02(中职教育)

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1、机械制造与控制专业教案：第7章先进制造技术027.2特种加工技术1.概述特种加工是20世纪40年代发展起來的，由于材料科学、高新技术的发展和激烈的市场竞争、发展尖端国防及科学研究的急需，不仅新产品更新换代口益加快，而且产詁要求具有很高的强度重量比和性能价格比，并正朝着高速度、高精度、高可靠性、耐腐蚀、高温高压、大功率、尺寸大小两极分化的方向发展。为此，各种新材料、新结构、形状复杂的精密机械零件大量涌现，对机械制造业捉出了一系列迫切需耍解决的新问题。人们就从广义上來定义特种加工，即将电、磁、声、光、化学等能量或其组合施加在工件的被加工部位上，从而实现材料被去除、变形、改变性

2、能或被镀覆盖等的非传统加工方法统称为特种加工。2.电火花加工电火花加工是利用浸在工作液屮的两极间脉冲放电时产生的电蚀作用蚀除导电材料的特种加工方法，又称放电加工或电蚀加工，英文简称EDMo（1）电火花加工的原理电火花加工的原理是在进行电火花加工时，工具电极和工件分别接脉冲电源的两极，并浸入绝缘工作液中，或将绝缘工作液充入放电间隙。通过间隙自动控制系统控制工具电极向工件进给，当两电极间的间隙达到一定距离时，两电极上施加的脉冲电压将工作液击穿，产生火花放电。在放电的微细通道中II舜时集中大量的热能，温度可高达一万摄氏度以上，压力也有急剧变化，从而使这一点工作表面局部微量的金属

3、材料立刻熔化、气化，并爆炸式地飞溅到工作液屮，迅速冷凝，形成固体的金属微粒，被工作液带走。这时在工件表面上便留下一个微小的凹坑痕迹，放电短暂停歇，两电极间工作液恢复绝缘状态。紧接着，下一个脉冲电压又在两电极相对接近的另一点处击穿，产生火花放电，重复上述过程。这样,虽然每个脉冲放电蚀除的金属量极少，但因每秒冇成千上万次脉冲放电作用，就能蚀除较多的金属，具有一定的生产率。综上所述，要进行电火花加工必须具备以下条件①放电间隙①脉冲电源②绝缘工作液⑵电火花加工的表面质量电火花加工的表而质量主要包括表而粗糙度、表而变质层和表而力学性能三部分。①表面粗糙度电火花加工表面由无数个小坑和

4、硬凸边所组成，有利于保存润滑油；而机械加工表面质量则存在着切削或磨削刀痕，具有方向性。两者相比，在相同表面粗糙度和冇润滑油的情况下，电火花加工表而的润滑性能和耐磨性能均比机械加工的好。②表面变质层电火花加工过程屮，电火花将煤油屮碳微粒分解出来渗入工件表层，同吋又受到工作液的快速冷切的作用，工件的表面层发生了很大的变化，形成了熔化凝同层和热影响层。a＞融化凝固层位于攻坚表面最上层，是放电时高温熔化的金属未被去除的小部分，是工作液快速冷却而凝固的一薄层，一般不超过0」mm,其硬度在1000HV乃至1000HV以上，凝固层于基体金属不同，并且与内层的结合也不甚牢靠。b、热影响层

5、热影响层介于熔化层与基体Z间，它虽然受到高温的影响，但金屈材料并没冇熔化和基体材料之间也没冇明显的界限。曲于热影响层中靠近凝固层部分受到高温作用而迅速冷却，形成淬火区，其厚度与条件无关。一般电源脉冲宽度越宽,向内传的热量就越多，热影响层越厚。c、显微裂纹由于电火花加工表面受到瞬间高温作用并迅速冷却而产生内应力，在表面出现显微裂纹。一般裂纹仅出现在热熔化层，只有在脉冲能量很大的情况下才有可能扩展到热影响层，脉冲能量越大，显微裂纹越宽、越深，脉冲能量很小吋一般不出现显微裂纹。不同工件材料产生裂纹的敏感性不同，硕脆材料容易产生表面显微裂纹。在含钩、珞、钥、帆等合金元素的冷轧模具

6、钢、高速钢、耐热钢中较易产生，在低碳钢和低合金钢中不产生。因为淬火材料脆硬，原始应力也较大，容易产生裂纹。①表面力学性能a、显微硬度及耐磨性电火花加工表面一般在最外面有一层硬度比较高，耐磨性好的薄层。但由于它和基体的结合不牢固，容易剥落，因此需要根据使用情况來决定其利用还是研磨掉。b、残余应力电火花加工表而由于电火花对金屈的先热膨胀后冷缩作用，表而层一般有残余拉应力。残余应力的大小和分布，主要与材料的热处理状态和加工的脉冲能量有关。c、耐疲劳性能电火花加工表面存在着较大的拉应力和显微裂纹，其耐疲劳性能降低很多。采用回火、喷丸等处理方法，降低残余应力，或者电火花精加工，可提

7、高金屈表面耐疲劳性能。(3)电火花加工的特点①电火花加工的电极较软，但可以加工硬度极高的材料。电极可以用石墨、紫铜及钢材制成。被加工材料可以是钢材，也可以是超硕的聚晶金刚石。②可以较容易地加工出很复杂的零件形状。③加工过程中没有机械切削力、电极运动的动力需要较小，火花放电时产生的局部瞬时爆炸力很小，工件也不会因此而产生受力变形。也不产生毛刺和刀痕沟纹等缺陷。④电极与工件之间保持一个充满液体的放电间隙，相互之间无直接接触，而且强制循环的液体冇利于工件的冷却。(4)电火花加工的适用范围电火花加工的适用范围较广，可以说：与材料的软硬