金工实习教程 教学课件 作者 高琪 第14章-特种加工.ppt

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1、金工实习教程第四篇现代加工技术第十四章特种加工上海第二工业大学实验实训中心1第十四章特种加工14.1特种加工的概念14.2特种加工的特点14.3特种加工分类14.4常见的特种加工方法14.5其他特种加工技术本章小结214.1特种加工的概念随着社会生产的需要和科学技术的进步，20世纪40年代，前苏联科学家拉扎连柯夫妇研究开关触点遭受火花放电腐蚀损坏的现象和原因，发现电火花的瞬时高温可使局部的金属熔化、气化而被腐蚀掉，开创和发明了电火花加工。后来，由于各种先进技术的不断应用，产生了多种有别于传统机械加工的新加工方法。这些新加工方法从广义上定义为特种加工

2、(NTM，Non-TraditionalMachining)，也被称为非传统加工技术，其加工原理是将电、热、光、声、化学等能量或其组合施加到工件被加工的部位上，从而实现材料去除。314.2特种加工的特点与传统的机械加工相比，特种加工的不同点是：1.不是主要依靠机械能，而是主要用其他能量(如电、化学、光、声、热等)去除金属材料。2.加工过程中工具和工件之间不存在显著的机械切削力，故加工的难易与工件硬度无关。3.各种加工方法可以任意复合、扬长避短，形成新的工艺方法，更突出其优越性，便于扩大应用范围。如目前的电解电火花加工(ECDM)、电解电弧加工(EC

3、AM)就是两种特种加工复合而形成的新加工方法。414.2特种加工的特点国际上对特种加工技术的研究主要表现在以下几个方面：1.微细化。目前，国际上对微细电火花加工、微细超声波加工、微细激光加工、微细电化学加工等的研究正方兴未艾，特种微细加工技术有望成为三维实体微细加工的主流技术。2.特种加工的应用领域正在拓宽。例如，非导电材料的电火花加工，电火花、激光、电子束表面改性等。514.2特种加工的特点3.广泛采用自动化技术。充分利用计算机技术对特种加工设备的控制系统、电源系统进行优化，建立综合参数自适应控制装置、数据库等，进而建立特种加工的CAD/CAM和

4、FMS系统，这是当前特种加工技术的主要发展趋势。用简单工具电极加工复杂的三维曲面是电解加工和电火花加工的发展方向。目前已实现用四轴联动线切割机床切出扭曲变截面的叶片。随着设备自动化程度的提高，实现特种加工柔性制造系统已成为各工业国家追求的目标。614.3特种加工的分类特种加工的分类还没有明确的规定，一般按能量来源和作用形式以及加工原理可分为表所示的形式。714.3特种加工的分类814.4常见特种加工方法尽管特种加工优点突出，应用日益广泛，但是各种特种加工的能量来源、作用形式、工艺特点却不尽相同，其加工特点与应用范围自然也不一样，而且各自还都具有一定

5、的局限性。为了更好地应用和发挥各种特种加工的最佳功能及效果，必须依据工件材料、尺寸、形状、精度、生产率、经济性等情况作具体分析，区别对待，合理选择特种加工方法。914.4常见特种加工方法1014.4常见特种加工方法1114.4.1电火花加工的物理本质1.极间介质的电离、击穿，形成放电通道(如图(a)所示)。工具电极与工件电极缓缓靠近，极间的电场强度增大，由于两电极的微观表面是凹凸不平的，因此在两极间距离最近的A、B处电场强度最大。1214.4.1电火花加工的物理本质工具电极与工件电极之间充满着液体介质，液体介质中不可避免地含有杂质及自由电子，它们在

6、强大的电场作用下，形成了带负电的粒子和带正电的粒子，电场强度越大，带电粒子就越多，最终导致液体介质电离、击穿，形成放电通道。放电通道是由大量高速运动的带正电和带负电的粒子以及中性粒子组成的。由于通道截面很小，通道内因高温热膨胀形成的压力高达几万帕，高温高压的放电通道急速扩展，产生一个强烈的冲击波向四周传播。在放电的同时还伴随着光效应和声效应，这就形成了肉眼所能看到的电火花。1314.4.1电火花加工的物理本质2.电极材料的熔化、气化热膨胀(如图(b)、(c)所示)。液体介质被电离、击穿，形成放电通道后，通道间带负电的粒子奔向正极，带正电的粒子奔向负

7、极，粒子间相互撞击，产生大量的热能，使通道瞬间达到很高的温度。通道高温首先使工作液汽化，进而气化，然后高温向四周扩散，使两电极表面的金属材料开始熔化直至沸腾气化。气化后的工作液和金属蒸气瞬间体积猛增，形成了爆炸的特性。所以在观察电火花加工时，可以看到工件与工具电极间有冒烟现象，并听到轻微的爆炸声。1414.4.1电火花加工的物理本质3.电极材料的抛出(如图(d)所示)。正负电极间产生的电火花现象，使放电通道产生高温高压。通道中心的压力最高，工作液和金属气化后不断向外膨胀，形成内外瞬间压力差，高压力处的熔融金属液体和蒸汽被排挤，抛出放电通道，大部分被

8、抛入到工作液中。仔细观察电火花加工，可以看到桔红色的火花四溅，这就是被抛出的高温金属熔滴和碎屑。1514.4.1电火花加工