特种加工及其发展概述

特种加工及其发展概述（通用6篇）

特种加工及其发展概述 篇1

关键词:技术特点;技术种类;发展趋势

一、概述

传统的机械加工技术对推动人类的进步和社会的发展起到了重大的作用。随着科学技术的迅速发展,新型工程材料不断涌现和被采用,工件的复杂程度以及加工精度的要求越来越高,对机械制造工艺技术提出了更高的要求。

二、特种加工技术的特点

(一)加工范围上不受材料强度、硬度等限制。特种加工技术主要不依靠机械力和机械能去除材料,而是主要用其他能量(如电、化学、光、声、热等)去除金属和非金属材料,完成工件的加工。故可以加工各种超强硬材料、高脆性及热敏材料以及特殊的金属和非金属材料。

(二)以柔克刚。特种加工不一定需要工具,有的虽使用工具,但与工件不接触,加工过程中工具和工件间不存在明显的强大机械切削力,所以加工时不受工件的强度和硬度的制约,在加工超硬脆材料和精密微细零件、薄壁元件、弹性元件时,工具硬度可以低于被加工材料的硬度。

(三)加工方法日新月异,向精密加工方向发展。当前已出现了精密特种加工,许多特种加工方法同时又是精密加工方法、微细加工方法,如电子束加工、离子束加工、激光束加工等就是精密特种加工:精密电火花加工的加工精密度可达微米级0.5～1u m,表面粗糙度可达镜面Ra0.021.1m。

(四)容易获得良好的表面质量。由于在加工过程中不产生宏观切屑,工件表面不会产生强烈的弹、塑性变形,故可以获得良好的表面粗糙度。残余应力、热应力、冷作硬化、热影响区及毛刺等表面缺陷均比机械切割表面小,尺寸稳定性好,不存在加工中的机械应变或大面积的热应变。特种加工的主要应用范围有

1.加工各种难切削材料。如硬质合金、钛、合金、耐热钢、不锈钢、淬硬钢、金刚石、红宝石、石英以及锗、硅等各种高硬度、高强度、高韧性、高熔点的金属及非金属材料。

2.加工各种特殊复杂零件的三维型腔、型孔、群孔和窄缝等。如发动机机匣、整体锅轮、锻压模和注射模的立体成型表面,各种冲模、冷拔模上特殊断面的型孔,炮管内膛线,喷油嘴、栅网、喷丝头上的小孔、窄缝等。

3.加工各种超精、光整或具有特殊要求的零件。如对表面质量和精度要求很高的航天航空陀螺仪、阀,以及细长轴、薄壁零件、弹性元件等低刚度零件的加工,有些方法还可用于纳米级加工。

4.以高能量密度束流实现焊接、切割、制孔、喷涂、表面改性、刻蚀和精细。

三、特种加工技术的种类

特种加工技术所包含的范围非常广,随着科学技术的发展,特种加工技术的内容也不断丰富。

(一)电火花加工

电火花加工又称作电蚀加工或放电加工,是将工具电极和工件置于绝缘的工作液中,工件和工具分别接直流脉冲电源正极和负极,加上电压,利用工具电极和工件电极间脉冲放电时产生的电蚀现象对材料毛坯进行加工。

(二)电化学加工

电化学加工是通过电化学反应去除工件材料或在其上镀覆金属材料等的特种加工。该方法主要包括电解、电镀、电铸、电化学抛光等工艺方法。

(三)高能束流加工

高能束流加工也称为三束流加工,是利用能量密度很高的激光束、电子束或离子束等去除工件材料的特种加工方法的总称。其中电子束加工技术改变了原有的设计思想,可将原有的`高精度复杂难加工型面或无法加工的大型整体零件分成若干个易加工的单元,精加工和热处理以后,用电子束将其焊接成整体零件。

(四)物料切蚀加工

物料切蚀加工包括超声波加工与水喷射加工、磨料喷射加工、磨料流动加工。是指利用流体、磨料,流体与磨料的混合液等动能,去冲击、抛磨、浸蚀工件被加工部位而实现去除工件材料的方法。

(五)复合加工

复合加工是指用多种能源组合进行材料去除的工艺方法,大多是在机械加工的同时应用流体力学、化学、光学、电磁学和声波等能源进行综合加工,这些加工方法能够提高加工效率或获得很高的尺寸精度、形状精度和完整的表面。

四、特种加工技术的发展趋势

(一)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系统、数据库等,进而建立特种加工的cAD/cAM和FMS系统,这是当前特种加工技术的主要发展趋势。

(二)向工程化和产业化方向发展不断改进、提高高能束源品质,对大功率、高可靠性、多功能、智能化加工设备的研发是今后的重点发展方向。

(三)着力开展精密化研究高新技术的发展促使高新技术产品向超精密化与小型化方向发展,正向亚微米级和纳米级迈进,对产品零件的精度与表面粗糙度提出更严格的要求。

(四)污染问题是影Ⅱ自和限制某些特种加工应用、发展的严重障碍,加工过程中产生的废渣、废气如果排放不当,会造成环境污染,影响工人健康。必须花大力气处理并利用废气、废渣、废液,向“绿色”加工的方向发展。

五、结束语

现代特种加工技术主要是伴着高硬度、高强度、高韧性、高脆性等难切削材料的额出现,以及制造精密细小、形状复杂和结构特殊的零件的需要而产生的,具有其他常规加工技术无法比拟的优点,已成为航空航天、汽车、仪器仪表、微型机械、轻工、模具等行业的支撑技术和关键技术。

随着科学技术和现代工业的发展,特种加工技术必将不断完善和迅速发展,反过来又必将推动科学技术和现代工业的发展,并发挥越来越重要的作用。

参考文献:

[1]刘振辉,杨嘉楷.特种加工[M].重庆:重庆大学出版社,2000.

[2]刘晋春,赵家齐,赵万生.特种加工[M].北京:机械工业出版社,.

[3]孔庆华.特种加工[M].上海:同济大学出版社,.

[4]白基成,郭永丰,刘晋春.特种加工技术[M].哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,.

[5]张纹,蒋维波.特种加工技术的应用与发展趋势[J].农业装备技术,2006,(3).

特种加工及其发展概述 篇2

关键词：玉米,深加工,工序

目前世界上玉米深加工工业正迅速发展, 而我国玉米深加工企业也在蓬勃兴起。吉林省是玉米的主要产区, 有着相当丰富的原料来源, 有利于大力发展玉米深加工工业。我们所熟悉的玉米深加工企业就有长春的“大成”、公产岭的“黄龙”、“吉安新能源”、“华润赛力事”等。

1 玉米原料及其加工工艺

原料玉米种子基本的构造分4部分:外皮, 玉米的最外层是很好的表皮, 它含有重要的纤维素;籽粒中的软淀粉;在软淀粉的两边是硬淀粉, 硬淀粉中含大部分面筋;含油脂和少量面筋的胚。

玉米干物质的基本组成是:淀粉占72%、蛋白质占10%、油脂占4.5%、纤维素占3.5%、其他成分约占10%, 这只是籽粒干物质中各组成的比率, 而实际上湿的玉米颗粒尚含有16%左右的水分。

玉米深加工的产品有:玉米油、玉米面筋、普通酒精、玉米淀粉、葡萄糖糖浆、玉米高果糖糖浆、右旋糖等。

2 玉米深加工工艺

从加工主要目的上看, 可分为互相衔接的4个工序。

2.1 浸泡

水温约52℃。循环浸泡24~48h, 二氧化硫与水反应生成稀硫酸, 循环水可防止玉米发酵而促进淀粉和蛋白质分解。

2.2 制油工序

使用碾磨机把浸泡软了的玉米粒磨碎。用离心力把胚分离出来, 进行干燥然后用机械榨取或使用溶剂提取粗油。粗油经过进一步的精炼, 可生产出高质量的食用油或生拌凉菜油。胚粉可做动物饲料。

2.3 筛选工序

剩下来的淀粉和皮层的混合物经过一系列的研磨、筛选, 筛选出较好的淀粉和蛋白质颗粒, 像水粉浆一样流到下道工序。外皮进入饲料流里。

2.4 淀粉分离

由于淀粉和面筋的比重不同, 几乎全部分离工作都可使用离心机进行。从粉浆中可提取99%以上的淀粉。进一步冲洗除掉可溶性废渣, 使其进入3股产品料流之一。

第1股产品料流是干淀粉, 产品是2种基本形态:粗糙的未进一步处理的淀粉, 可适用于各种工业用途。可添加各种特制的化工原料来进一步处理这些淀粉, 生产出具有各种特性的多种用途的精制淀粉。这类精制淀粉主要用于食品。

第2股产品料流是精制糖浆, 通过筛选粉浆, 可依次生产出3种不同的糖。第1种是葡萄糖浆, 使用添加酶或酸做催化剂, 利用水解作用生产。可依据含糖量, 通过不完全转化, 生产出具有不同性质的糖浆, 称作玉米糖浆。

第3股产品料流使用发酵和蒸馏工艺, 生产饲料用淀粉渣, 并从中提取出普通酒精。

全部生产工艺要求原料配比十分准确, 才能达到99%的玉米原料被利用。在重量上, 成品与玉米原料之比可达到99%。

在玉米深加工整个过程中, 酶起非常重要的作用。所使用的酶基本有3种:α淀粉酶、糖化酶和同质异构酶。在加工中每种酶都起特定的作用。

3 玉米的产品及其用途

如前所述, 主要7类产品:

3.1 玉米油

颜色金黄, 是高质量的食用油, 味道鲜美、营养丰富。加热时, 不产生油烟。

3.2 玉米面筋

依据蛋白质含量, 可分2种基本类型。其主要用途是作为动物饲料组分。具有高热量、高蛋白;含维生素、矿物质较多, 可用于所有动物饲料。如:肉用牛、奶牛、家禽、肉用猪、鱼以及其他动物、役用牲畜等的饲料。

3.3 普通酒精或者酒精

依据酒精含量——180和200标准酒精度, 可分为2种类型, 主要用于汽油的填加剂或辛烷的增强剂, 饮用酒类和工业用溶剂。

3.4 玉米淀粉

有3种基本型:未经处理的粗淀粉;经化学处理的变性淀粉和糊精。主要作为粘合剂、胶结料、增稠剂、撒粉膨胀剂和发酵材料等。可用于食品, 包括烘焙制品、啤酒、酒曲、食用酵母、糖果、香肠等的原料, 用于肉汁、汤等食品的粉面子。用于非食品方面, 包括包装纸、波纹板的粘合剂。各类纺织品、药品酵母、建筑材料等。

3.5 葡萄糖糖浆

根据不同的含糖量和甜度可分为4种基本型。葡萄糖糖浆是呈半甜、粘性透明的液体, 可作为糖料, 膨胀剂、酵母和湿润剂。用于食品包含甜面包、甜的烘焙食品、冷冻果实、啤酒、果子露、蜜饯、果浆等原料。在工业上用于烟草调味品、医药、医用糖浆、酵母以及化工原料等。

3.6 玉米糖或称右旋糖

分2种型:含9%水的含水化合物和100%糖的无水化合物。玉米糖是仅有的可代替糖粉的右旋糖, 一般认为甜度相当于蔗糖的80%。还可作为甜料、发泡剂、酵母、和用于其它干物质的吸湿剂或吸收剂。也可用于食品。包括烘焙食品、食品、干粉冲剂、饮料、糖果、水果或蔬菜的罐头制品、酒曲等原料。非食品中, 主要用于静脉活射, 也应用于医药和化工等。

3.7 高果浆

根据果糖含量——42%或55%分2种型。产品透明、半粘性、非常甜的液态糖浆。在大多数产品中, 认为它的甜度和蔗糖一样或稍差些。由于在使用时不呈现干粉状, 主要用于充碳酸气的饮料、烘焙食品、糖果、水果露、奶制品、蜜饯、果浆等的原料。

4 玉米深加工的意义

玉米深加工已经成为并将继续成为重要的受益非常大的加工业。受益可分为6大范畴:

为玉米产区增加收入, 为市场增加商品;提供大量的高质量蛋白质, 提供高热能的饲料;可提供能代替昂贵的进口油脂的油料;可生产出多种食用油以供需求;生产出的淀粉可作为某些基础工业如造纸、化工、医药、酿造、制造波纹板等的重要材料;生产出价格低廉的糖类代替进口糖类。

浅析特种加工技术发展及其应用 篇3

关键词:技术特点;技术种类;发展趋势

一、概述

传统的机械加工技术对推动人类的进步和社会的发展起到了重大的作用。随着科学技术的迅速发展,新型工程材料不断涌现和被采用,工件的复杂程度以及加工精度的要求越来越高,对机械制造工艺技术提出了更高的要求。

二、特种加工技术的特点

(一)加工范围上不受材料强度、硬度等限制。特种加工技术主要不依靠机械力和机械能去除材料,而是主要用其他能量(如电、化学、光、声、热等)去除金属和非金属材料,完成工件的加工。故可以加工各种超强硬材料、高脆性及热敏材料以及特殊的金属和非金属材料。

(二)以柔克刚。特种加工不一定需要工具,有的虽使用工具,但与工件不接触,加工过程中工具和工件间不存在明显的强大机械切削力,所以加工时不受工件的强度和硬度的制约,在加工超硬脆材料和精密微细零件、薄壁元件、弹性元件时,工具硬度可以低于被加工材料的硬度。

(三)加工方法日新月异,向精密加工方向发展。当前已出现了精密特种加工,许多特种加工方法同时又是精密加工方法、微细加工方法,如电子束加工、离子束加工、激光束加工等就是精密特种加工:精密电火花加工的加工精密度可达微米级0.5～1u m,表面粗糙度可达镜面Ra0.021.1m。

(四)容易获得良好的表面质量。由于在加工过程中不产生宏观切屑,工件表面不会产生强烈的弹、塑性变形,故可以获得良好的表面粗糙度。残余应力、热应力、冷作硬化、热影响区及毛刺等表面缺陷均比机械切割表面小,尺寸稳定性好,不存在加工中的机械应变或大面积的热应变。特种加工的主要应用范围有

1.加工各种难切削材料。如硬质合金、钛、合金、耐热钢、不锈钢、淬硬钢、金刚石、红宝石、石英以及锗、硅等各种高硬度、高强度、高韧性、高熔点的金属及非金属材料。

2.加工各种特殊复杂零件的三维型腔、型孔、群孔和窄缝等。如发动机机匣、整体锅轮、锻压模和注射模的立体成型表面,各种冲模、冷拔模上特殊断面的型孔,炮管内膛线,喷油嘴、栅网、喷丝头上的小孔、窄缝等。

3.加工各种超精、光整或具有特殊要求的零件。如对表面质量和精度要求很高的航天航空陀螺仪、阀,以及细长轴、薄壁零件、弹性元件等低刚度零件的加工,有些方法还可用于纳米级加工。

4.以高能量密度束流实现焊接、切割、制孔、喷涂、表面改性、刻蚀和精细。

三、特种加工技术的种类

特种加工技术所包含的范围非常广,随着科学技术的发展,特种加工技术的内容也不断丰富。

(一)电火花加工

电火花加工又称作电蚀加工或放电加工,是将工具电极和工件置于绝缘的工作液中,工件和工具分别接直流脉冲电源正极和负极,加上电压,利用工具电极和工件电极间脉冲放电时产生的电蚀现象对材料毛坯进行加工。

(二)电化学加工

电化学加工是通过电化学反应去除工件材料或在其上镀覆金属材料等的特种加工。该方法主要包括电解、电镀、电铸、电化学抛光等工艺方法。

(三)高能束流加工

高能束流加工也称为三束流加工,是利用能量密度很高的激光束、电子束或离子束等去除工件材料的特种加工方法的总称。其中电子束加工技术改变了原有的设计思想,可将原有的高精度复杂难加工型面或无法加工的大型整体零件分成若干个易加工的单元,精加工和热处理以后,用电子束将其焊接成整体零件。

(四)物料切蚀加工

物料切蚀加工包括超声波加工与水喷射加工、磨料喷射加工、磨料流动加工。是指利用流体、磨料,流体与磨料的混合液等动能,去冲击、抛磨、浸蚀工件被加工部位而实现去除工件材料的方法。

(五)复合加工

复合加工是指用多种能源组合进行材料去除的工艺方法,大多是在机械加工的同时应用流体力学、化学、光学、电磁学和声波等能源进行综合加工,这些加工方法能够提高加工效率或获得很高的尺寸精度、形状精度和完整的表面。

四、特种加工技术的发展趋势

(一)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,建立综合参数自適应系统、数据库等,进而建立特种加工的cAD/cAM和FMS系统,这是当前特种加工技术的主要发展趋势。

(二)向工程化和产业化方向发展不断改进、提高高能束源品质,对大功率、高可靠性、多功能、智能化加工设备的研发是今后的重点发展方向。

(三)着力开展精密化研究高新技术的发展促使高新技术产品向超精密化与小型化方向发展,正向亚微米级和纳米级迈进,对产品零件的精度与表面粗糙度提出更严格的要求。

(四)污染问题是影Ⅱ自和限制某些特种加工应用、发展的严重障碍,加工过程中产生的废渣、废气如果排放不当,会造成环境污染,影响工人健康。必须花大力气处理并利用废气、废渣、废液,向“绿色”加工的方向发展。

五、结束语

现代特种加工技术主要是伴着高硬度、高强度、高韧性、高脆性等难切削材料的额出现,以及制造精密细小、形状复杂和结构特殊的零件的需要而产生的,具有其他常规加工技术无法比拟的优点,已成为航空航天、汽车、仪器仪表、微型机械、轻工、模具等行业的支撑技术和关键技术。随着科学技术和现代工业的发展,特种加工技术必将不断完善和迅速发展,反过来又必将推动科学技术和现代工业的发展,并发挥越来越重要的作用。

参考文献:

[1]刘振辉,杨嘉楷.特种加工[M].重庆:重庆大学出版社,2000.

[2]刘晋春,赵家齐,赵万生.特种加工[M].北京:机械工业出版社,2004.

[3]孔庆华.特种加工[M].上海:同济大学出版社,2003.

[4]白基成,郭永丰,刘晋春.特种加工技术[M].哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,2006.

[5]张纹,蒋维波.特种加工技术的应用与发展趋势[J].农业装备技术,2006,(3).

特种加工及其发展概述 篇4

新型表面功能覆层技术，包括低温化学表面涂层技术及超深埠鲰面改性技术，它运用物理、化学或物漓蜡学等技术手段来改变“材料及其制件表面成份和组织结构”，其特点是保持基体材料固有的特征，又赋予表面化所要求的各种性能，从而顺应各种技术和服役环境对材料的特别要求，因而它是制造和材料学科最为活跃的技术领域，又是涉及表面处理与涂层技术的交叉学科。其最大的优势在于能以极少的材料和能源消耗制备出基体材料难以甚至无法获得的性能优异的表面薄层，从而获得最大的经济效益，它是一种优质高效的表面改性与涂层技术。

优质、高效的表面改性与涂层技术其范围广阔：如热化学表面技术；物理气相沉积；化学气相沉积；物漓蜡学气相沉积技术；高能等离体表面涂层技术；金刚石薄膜涂层；多元多层复和涂层技术；表面改性及涂层性能猜测及剪裁技术；性能测试与寿命评估等等。新型低温化学气相沉积技术引入等离子体增强技术，使其温度降至600度以下，获得硬质耐磨涂层新工艺，所生产的高强度、高性能的涂层工艺，在高速、重负荷、难加工领域中有其特别的作用。超深埠鲰面改性技术可应用于绝大多数热处理件和表面处理件，可替代高频淬火，碳氮共渗，离子渗氮等工艺，得到更深的渗层，更高的耐磨性，产品寿命剧增，可产生突破性的功能变化。现状及海内外发展趋势

随着基础工业及高新技术产品的发展，对优质、高效表面改性及涂层技术的需求向纵深延伸，国内外在该领域与相关学科相互促进的局势下，在诸如“热化学表面改性”、“高能等离子体表面涂层”、“金刚石薄膜涂层技术”以及“表面改性与涂层工艺模仿和性能预测”等方面都有着突破的进展。

2.1 热化学表面改性技术现状及发展趋势

国外近年来重视对可控气氛弱件和真空弱件下的渗碳，碳氮共渗等技术的研究，并已实现工业化。而在我国应用很少，相关的技术研究工作亦不够。可控气氛渗碳和真空渗碳技术是显著缩短生产周期，节能、省时，同时可提高工件质量，不氧化、不脱碳，保证零件表面耐腐蚀和抗疲惫性，并减少热处理后机加工余量及清理工时。

目前国际上碳势控制和监测，渗层布型控制等方面的研究成果已应用于实际生产，并用计算机进行在线动态控制。

2.2 PVD、CVD、PCVD技术现状及发展趋势

各种气相沉积是当前世界上闻名研究机构和大学竞袜开展的具有挑战的性的研究课题。日前该技术在信息、计算机、半导体、光学仪器等产业及电子元器件、光电子器件、太阳能

电池、传感器件等制造中应用非常广泛，在机械工业中，制作硬质耐磨镀层、耐腐蚀镀层、热障镀层及固体润滑镀层等方面也有较多的研究和应用，其中TiNi等镀膜刀具的普及已引起切削领域中的一场革命，金刚石薄膜、立方氮化硼薄膜的研究也非常火热，并已向实用化方面推进。

在不同PVD、CVD工艺的基础上，通过发展和复和很多新的工艺和设备，如IBAD、PCVD与空心阴极多弧复和离子镀膜装置、离子注入与油溅射镀或蒸镀的复和装置、等离子体浸没式离子注装置等不断将该类技术推向新的高度。

与国外的发展相比，我国在上述方面虽研究较多，但水平有较大差异，在实用化方面差距更大。

2.3 高能等离子体表面涂层技术现状及发展趋势

该技术是增加表面物漓蜡学反应，获取非凡性能覆盖层。其核心是更有效地增强和控制阴极电弧等离子体的产生和作用，美国、日本、德国大力发展该技术。等离子体增强电化学表面改性技术，是目前国际上较活跃的开发研究领域，对于铝、钛等材料，通过等离子体调光放电手段，增强电化学处理效果，在金属表面上生成致密氧化铝和其它氧化物陶瓷膜层，可使基体具有极高性能表面，是先进制造工艺的前沿技术，在机加工用刀具和模具行业也有很了的应用前景ⅲ

2.4 金刚石薄膜涂层技术

金刚石具有极好的物理性能，在外形复杂的刀具、模具、钻头等工件表面沉积上一层很薄的金刚石薄膜，可提高工件的使用性能，并满意一些特殊条件的需求。近年来，由于金刚石薄膜的优异性能以及广泛的应用前景，日本、美国、西欧均进行大量的研究工作，并开发了多种金刚石涂层工艺技术，已在国内外掀起金刚石涂层研究的热潮。尤其是在提高金刚石涂层和基体结和强度，大面积快速沉积金刚石涂层技术，产业化生产涂层金刚石薄膜设备系统等要害技术方面国外已取得突破性进展，美国、瑞滇馊国已推出金刚石金属切削工具供给市场，而我国该技术还没有达到实用水平，急待开发并实现产业化。

2.5 多元多层复和涂层技术的现状及发展趋势

单一的表面涂层不能满缀鲰面工程设计中苛刻的工况条件，任何表面处理均有其不同的优缺点，因为利用不同涂层材料的性能长处，在基体表面形成多元多层复和涂层（含万分渐贬饽梯度层）具有重大的意义。国外已开展单层涂层厚度为纳米级，层数在l00层以上的多元多层复和涂层技术的研究，所制备的涂层具有较高的耐腐性、韧性和强度，和基体的结和强度也好，表面粗糙度低，这对直精高速工削机械加工十人有利。国外已列入主要发展方面，予计在纳米级精细涂层材料研究和应用领域会有新的突破。因为复和涂层技术具有抗磨损、抗高温氧化腐蚀、隔热等功能，能扩大涂层制品使用范围，延长使用寿命，是一项在下一世纪会得到迅速发展的技术。我国目前已开始研究，并取得初步成果，但还存在一些问题有待于解决。

2.6 表面改性与涂层工艺模拟和性能预测的现状及发展趋势

表面改性与涂层技术作为表面工程的重要组成部分，已经渗透到传统工业与高新技术产业部门，根据应用的要求反过来又促进表面功能覆层技术的进一步发展。根据使用要求，对材料表面进行设计、对表面性能参数进行剪裁，使之符和特定要求，并进一步实现对表面覆盖层的组织结构和性能和预测等，已成为该领域重要研究方向。国外已对CVD、PVD以及其它表面改性方式开展计算机模拟研究，针对CVD过程进行模拟，采用宏观和微观多层次模型，对工艺和涂层各种性能和基体的结和力进行模拟和预测；对渗碳，渗氮工件渗层性能应力等进行计算机模拟等等，人们可以更好地控制和优化工艺过程。我国这方面的研究刚处地超步阶段。“十五”目标及主要研究内容

3.1 目标

根据国内外表面功能覆层技术的发展，结和机械工业材需求与现状，为国家重大工程、重大技术装备研究开发一批先进适用的表面功能覆层关键技术。

3.2 主要研究内容

（1）新型低温气相沉积技术及装备研究

研制新型磁控溅射、离子镀膜、PCVD设备及其复和装备，并实现工艺过程的自动控制。加强成膜、膜基结和机理的研究，降餐制膜温度，优化反应过程及工艺参数，和成各种耐磨、抗蚀的新优质镀层。重点解决国家安全及支柱产业急需解决的表面工程技术难题，力挣形成创新性科技成果，促进通用机械、阀门、冷作模具、高温模具等行业材技术进步。

（2）纳米级多无多层复和涂层材料及工艺技术研究

跟踪国际先进水平，研究50层以上纳米级复和涂层技术及材料，包括纳米级多层多元复和涂层材料重组、结构、厚度、层数的综和设计，以及涂层材料的微观组织结构及制备工艺技术研究。

（3）表面涂层工艺及质量的数值模拟及优化控制的研究与开发

着重对热化学表面改性过程以及PVD和CVD沉积技术进行工艺模拟及优化研究。建立数学模型和算法，开发出相应汁算机软件系统来指导和分析表面改性和涂层工艺过程的设计，并预测表面性能和服役寿命。

（4）金刚石薄膜涂层技术

特种加工教案 篇5

教学目标：特种加工的概念、特点及发展、分类 教学重点：1 特种加工的特点及发展 特种加工的分类

1.1 特种加工的概念

一、引入课题:特种加工产生的条件，之所以产生特种加工普通机械加工满足不了加工的要求。一些难加工的材料、一些有特殊要求的零件、加工效率（生产率）、生产成本等等都需要特种加工。比较普通加工与特种加工的区别来引入课题。

二、讲课内容

1、特种加工的产生及定义

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(NTM，Non-Traditional Machining)，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。

©可播放特种加工的一些视频。1.2 特种加工的特点及发展 1.3 特种加工的分类

一、复习旧课:特种加工产生的原因及定义。

二、引入新课：特种加工范围广但有一些共性。与机械加工比起来有以下的一江苏省农林职业技术学院《特种加工技术》教案

些特点。

三、讲课内容

1、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。

正因为特种加工工艺具有上述特点，所以就总体而言，特种加工可以加工任何硬度、强度、韧性、脆性的金属或非金属材料，且专长于加工复杂、微细表面和低刚度的零件。

2、特种加工技术的研究主要表现在以下几个方面：

(1)微细化。

(2)特种加工的应用领域正在拓宽。

(3)广泛采用自动化技术。

3、我国特种加工技术的发展情况

我国的特种加工技术起步较早。20世纪50年代中期我国工厂已设计研制出电火花穿孔机床，60年代末上海电表厂张维良工程师在阳极—机械切割的基础上发明了我国独创的快走丝线切割机床，4、特种加工的分类

分类没有明确的规定，一般按能量来源和作用形式以及加工原理可分为表1-1所示的形式

表1-1 常用特种加工方法的分类

江苏省农林职业技术学院《特种加工技术》教案

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。如表1-2所示

表1-2 几种常见特种加工方法的综合比较

江苏省农林职业技术学院《特种加工技术》教案

四、总结：

1、特种加工的特点和发展方向。

2、特种加工的分类

江苏省农林职业技术学院《特种加工技术》教案

课题：第二章 电火花加工

2.1电火花加工的基本原理及其分类 2.2 电火花加工的机理 课时：2 授课：尹有根

教学目标：电火花加工的物理本质及特点 教学重点：1电火花加工的基本原理及其分类

2电火花加工的机理

2.1 电火花加工的物理本质及特点

一、复习旧课：与机械加工比较特种加工的特点及它的发展方向和分类。

二、引入新课:电火花加工是特种加工的典型代表。我们看见电火花加工中有火花产生材料就被蚀除掉了这是什么原因呢？

三、讲课内容：

1、电火花加工的物理本质

电火花加工基于电火花腐蚀原理，是在工具电极与工件电极相互靠近时，极间形成脉冲性火花放电，在电火花通道中产生瞬时高温，使金属局部熔化，甚至气化，从而将金属蚀除下来。分为以下几个阶段(如图2-1所示)：

江苏省农林职业技术学院《特种加工技术》教案

图2-1 电火花加工原理

(1)极间介质的电离、击穿，形成放电通道(如图2-1(a)所示)。(2)电极材料的熔化、气化热膨胀(如图2-1(b)、(c)所示)。(3)电极材料的抛出(如图2-1(d)所示)。

(4)极间介质的消电离(如图2-1(e)所示)。加工液流入放电间隙，将电蚀产物及残余的热量带走，并恢复绝缘状态。

上述步骤(1)～(4)在一秒内约数千次甚至数万次地往复式进行，即单个脉冲放电结束，经过一段时间间隔(即脉冲间隔)使工作液恢复绝缘后，第二个脉冲又作用到工具电极和工件上，又会在当时极间距离相对最近或绝缘强度最弱处击穿放电，蚀出另一个小凹坑。(如图2-2所示)。所以电火花加工是大量的微小放电痕迹逐渐累积而成的去除金属的加工方式。

图2-2 电火花表面局部放大图

2、电火花加工、电火花线切割加工的特点 1）．共同特点(1)二者的加工原理相同，都是通过电火花放电产生的热来熔解去除金属的，所以二者加工材料的难易与材料的硬度无关，加工中不存在显著的机械切削力。(2)二者的加工机理、生产率、表面粗糙度等工艺规律基本相似，可以加工硬质合金等一切导电材料。(3)最小角部半径有限制。电火花加工中最小角部半径为加工间隙，6 线切割加工中最小角部半径为电极丝的半径加上加工间隙。江苏省农林职业技术学院《特种加工技术》教案

2）．不同特点

(1)从加工原理来看，电火花加工是将电极形状复制到工件上的一种工艺方法(如图2-3所示)。而线切割加工是利用移动的细金属导线(铜丝或钼丝)做电极，对工件进行脉冲火花放电，切割成型的一种工艺方法，如图2-4所示。

图2-3 电火花加工

图2-4 线切割加工

(2)从产品形状角度看，电火花加工必须先用数控加工等方法加工出与产品形状相似的电极；线切割加工中产品的形状是通过工作台按给定的控制程序移动

江苏省农林职业技术学院《特种加工技术》教案

而合成的，只对工件进行轮廓图形加工，余料仍可利用。

(3)从电极角度看，电火花加工必须制作成型用的电极(一般用铜、石墨等材料制作而成)；线切割加工用移动的细金属导线(铜丝或钼丝)做电极。(4)从电极损耗角度看，电火花加工中电极相对静止，易损耗，故通常采用多个电极加工；而线切割加工中由于电极丝连续移动，使新的电极丝不断地补充和替换在电蚀加工区受到损耗的电极丝，避免了电极损耗对加工精度的影响。(5)从应用角度看，电火花加工可以加工通孔、盲孔，特别适宜加工形状复杂的塑料模具等零件的型腔以及刻文字、花纹等(如图2-5(a)所示)；而线切割加工只能加工通孔，能方便地加工出小孔、形状复杂的窄缝及各种形状复杂的零件(如图2-5(b)所示)。

(a)电火花加工产品(b)线切割加工产品 图2-5 加工产品实例

四、总结：

1、电火花加工的物理本质

2、电火花加工、电火花线切割加工的异同点

五、作业：

1、电火花加工的物理本质是什么？

江苏省农林职业技术学院《特种加工技术》教案

2、电火花加工与电火花线切割加工的异同点是什么？ 课题：第二章 电火花加工

2.3电火花加工的一些基本规律 课时：2 授课：尹有根

教学目标：电火花加工的一些基本规律 教学重点：1电火花加工的一些基本规律

一、复习旧课：电火花加工的特点

二、引入新课：表面粗糙度、加工精度时电火花加工两个中的指标。

三、讲课内容：

１、影响表面粗糙度的主要因素 电火花加工表面粗糙度的形成与切削加工不同，它是由若干电蚀小凹坑组成的，能存润滑油，其耐磨性比同样粗糙度的机加工表面要好。

当峰值电流一定时，脉冲宽度越大，单个脉冲的能量就大，放电腐蚀的凹坑也越大、越深，所以表面粗糙度就越差。

在脉冲宽度一定的条件下，随着峰值电流的增加，单个脉冲能量也增加，表面粗糙度就变差。

在一定的脉冲能量下，不同的工件电极材料表面粗糙度值大小不同，熔点高的材料表面粗糙度值要比熔点低的材料小。

工具电极表面的粗糙度值大小也影响工件的加工表面粗糙度值。由于电极的相对运动，工件侧边的表面粗糙度值比端面小。干净的工作液有利于得到理想的表面粗糙度。２、影响加工精度的主要因素

1）．放电间隙

间隙大小对形状精度也有影响，间隙越大，则复制精度越差，特别是对复杂形状的加工表面。

江苏省农林职业技术学院《特种加工技术》教案

2）．加工斜度

进入行腔后二次放电，产生加工斜度。3）．工具电极的损耗

工具电极的损耗锥度反映到工件上是加工斜度。３、电火花加工表面变化层和机械性能

图3-11 电火花加工表面变化层

２）表面变化层的机械性能 ※显微硬度及耐磨性

工件在加工前由于热处理状态及加工中脉冲参数不同，加工后的表面层显微硬度变化也不同。加工后表面层的显微硬度一般比较高，但由于加工电参数、冷却条件及工件材料热处理状况不同，有时显微硬度会降低。※残余应力

电火花表面存在着由于瞬时先热后冷作用而形成的残余应力，而且大部分表现为拉应力。※ 疲劳性能

电火花加工后，工件表面变化层金相组织的变化，会使耐疲劳性能比机械加工表面低许多倍。

４、电火花加工的稳定性 1）．电规准与加工稳定性

一般来说，单个脉冲能量较大的规准，容易达到稳定加工。

在微细加工、排屑条件很差、电极与工件材料不太合适时，可增加间隔来改善加工的不稳定性，但这样会引起生产率下降。

江苏省农林职业技术学院《特种加工技术》教案

对每种电极材料对，必须有合适的加工波形和适当的击穿电压，才能实现稳定加工。当平均加工电流超过最大允许加工电流密度时，将出现不稳定现象。2）．电极进给速度

电极的进给速度与工件的蚀除速度应相适应，这样才能使加工稳定进行。进给速度大于蚀除速度时，加工不易稳定。3）．蚀除物的排除情况 4）．电极材料及工件材料

对于钢工件，各种电极材料的加工稳定性好坏次序如下：

紫铜(铜钨合金、银钨合金)> 铜合金(包括黄铜)> 石墨 > 铸铁 > 不相同的钢 > 相同的钢；

淬火钢比不淬火钢工件加工时稳定性好；硬质合金、铸铁、铁合金、磁钢等工件的加工稳定性差。5）．极性

6）．加工形状

５、合理选择电火花加工工艺

一般来说，主要采用两种方法来处理：第一，先主后次，如在用电火花加工去除断在工件中的钻头、丝锥时，应优先保证速度，因为此时工件的表面粗糙度、电极损耗已经不重要了；第二，采用各种手段，兼顾各方面。其中主要常见的方法有：

(1)粗、中、精逐挡过渡式加工方法。

(2)先用机械加工去除大量的材料，再用电火花加工保证加工精度和加工质量。(3)采用多电极。在加工中及时更换电极，当电极绝对损耗量达到一定程度时，及时更换，以保证良好的加工质量。

四、总结

１、影响表面粗糙度、加工精度的因素

２、如何控制电火花加工表面变化层和机械性能、加工的稳定性

不合适的极性可能导致加工极不稳定 江苏省农林职业技术学院《特种加工技术》教案

３、如何合理选择电火花加工工艺

电火花加工机床简介

一、复习旧课: 电火花加工的物理本质及电火花加工、电火花线切割加工的异同点。

二、引入课题:知道了电火花加工的本质，接下来分开来介绍电火花加工和线切割加工。先看看电火花加工。

三、讲课内容：

1、机床型号、规格、分类

我国国标规定，电火花成型机床均用D71加上机床工作台面宽度的1/10表示。例如D7132中，D表示电加工成型机床(若该机床为数控电加工机床，则在D后加K，即DK)；71表示电火花成型机床；32表示机床工作台的宽度为320 mm。

电火花加工机床按其大小可分为小型(D7125以下)、中型(D7125～D7163)和大型(D7163以上)；按数控程度分为非数控、单轴数控和三轴数控。

2、电火花加工机床结构 电火花加工机床主要由机床本体、脉冲电源、自动进给调节系统、工作液过滤和循环系统、数控系统等部分组成，如图2-6所示。

江苏省农林职业技术学院《特种加工技术》教案

图2-6 电火花机床

1）、机床本体

机床本体主要由床身、立柱、主轴头及附件、工作台等部分组成。

机床主轴头和工作台常有一些附件，如可调节工具电极角度的夹头、平动头、油杯等。本节主要介绍平动头。

在电火花加工中当用一个电极进行粗加工时，将工件的大部分余量蚀除掉后，其底面和侧壁四周的表面粗糙度很差，为了将其修光，就得转换规准逐挡进行修整。但由于中、精加工规准的放电间隙比粗加工规准的放电间隙小，若不采取措施则四周侧壁就无法修光了。平动头就是为解决修光侧壁和提高其尺寸精度而设计的。

平动头是一个使装在其上的电极能产生向外机械补偿动作的工艺附件。平动头的动作原理是：利用偏心机构将伺服电机的旋转运动通过平动轨迹保持机构转化成电极上每一个质点都能围绕其原始位置在水平面内作平面小圆周运动，许多小圆的外包络线面积就形成加工横截面积，如图2-7所示，其中每个质点运动轨迹的半径就称为平动量，其大小可以由零逐渐调大，以补偿粗、中、精加工的电火花放电间隙δ之差，从而达到修光型腔的目的。

江苏省农林职业技术学院《特种加工技术》教案

图2-7平动头扩大间隙原理图

(a)机械式平动头(b)数控平动头

图2-8平动头外形

2）、脉冲电源

在电火花加工过程中，脉冲电源的作用是把工频正弦交流电流转变成频率较高的单向脉冲电流，向工件和工具电极间的加工间隙提供所需要的放电能量以蚀除金属。

脉冲电源输入为380 V、50 Hz的交流电，其输出应满足如下要求：(1)要有一定的脉冲放电能量，否则不能使工件金属气化。

(2)火花放电必须是短时间的脉冲性放电，这样才能使放电产生的热量来不及扩散到其他部分，从而有效地蚀除金属，提高成型性和加工精度。

(3)脉冲波形是单向的，以便充分利用极性效应，提高加工速度和降低工具电极损耗。

江苏省农林职业技术学院《特种加工技术》教案

(4)脉冲波形的主要参数(峰值电流、脉冲宽度、脉冲间歇等)有较宽的调节范围，以满足粗、中、精加工的要求。

(5)有适当的脉冲间隔时间，使放电介质有足够时间消除电离并冲去金属颗粒，以免引起电弧而烧伤工件。※弛张式脉冲电源

弛张式脉冲电源是最早使用的电源，它是利用电容器充电储存电能，弛张式脉冲电源结构简单，使用维修方便，加工精度较高，粗糙度值较小，但生产率低，电能利用率低，加工稳定性差，故目前这种电源的应用已逐渐减少。如图2-9所示

图2-9 RC线路脉冲电源

※闸流管脉冲电源

闸流管是一种特殊的电子管，当对其栅极通入一脉冲信号时，便可控制管子的导通或截止，输出脉冲电流。由于这种电源的电参数与加工间隙无关，故又称为独立式电源。闸流管脉冲电源的生产率较高，加工稳定，但脉冲宽度较窄，电极损耗较大。※晶体管脉冲电源 晶体管脉冲电源其输出功率大，电规准调节范围广，电极损耗小，故适应于型孔、型腔、磨削等各种不同用途的加工。晶体管脉冲电源已越来越广泛地应用在电火花加工机床上。

四、总结

江苏省农林职业技术学院《特种加工技术》教案

1、电火花机床型号、规格、分类

2、电火花机床的机床本体和脉冲电源的结构和特点 课题：第二章 电火花加工 2.4电火花加工的脉冲电源

2.5 电火花加工的自动进给调节系统 2.6 电火花加工机床 课时：2 授课：尹有根

教学目标：1.电火花加工的脉冲电源、自动进给调节系统

2.电火花加工机床

教学重点：1.电火花加工的脉冲电源、自动进给调节系统

2.电火花加工机床

一、复习旧课：电火花机床型号、规格、分类及电火花机床的机床本体和脉冲电源的结构和特点。

二、引入新课：上次课介绍了电火花的平动头和脉冲电源是电火花机床厂家的核心机密，今天继续看以下另外的两个部件。

三、讲课内容

3、自动进给调节系统

在电火花成型加工设备中，自动进给调节系统占有很重要的位置，它的性能直接影响加工稳定性和加工效果。

电火花成型加工的自动进给调节系统，主要包含伺服进给系统和参数控制系统。伺服进给系统主要用于控制放电间隙的大小，而参数控制系统主要用于控制电火花成型加工中的各种参数(如放电电流、脉冲宽度、脉冲间隔等)，以便能够获得最佳的加工工艺指标等。1)伺服进给系统的作用及要求

在电火花成型加工中，电极与工件必须保持一定的放电间隙。伺服进

江苏省农林职业技术学院《特种加工技术》教案

给系统一般有如下要求

(1)有较广的速度调节跟踪范围。(2)有足够的灵敏度和快速性。(3)有较高的稳定性和抗干扰能力。

这里简单介绍电液压式伺服进给系统的原理。2)电液压式伺服进给系统

图2-10所示为DYT-2型液压主轴头的喷嘴—挡板式调节系统的工作原理图。

图2-10 喷嘴—挡板式电液压自动调节器工作原理

当放电间隙短路时，动圈两端电压为零，此时动圈不受电磁力的作用，挡板受弹簧力处于最高位置Ⅰ，喷嘴与挡板门开口为最大，使工作液流经喷嘴的流量为最大，上油腔的压力下降到最小值，致使上油腔压力小于下油腔压力，故活塞杆带动工具电极上升。当放电间隙开路时，动圈电压最大，挡板被磁力吸引下移到最低位置Ⅲ，喷嘴被封闭，上、下油腔压强相等，但因下油腔工作面积小于上油腔工作面积，活塞上的向下作用力大于向上作用力，活塞杆下降。当放电间隙最佳时，电动力使挡板处于平衡位置Ⅱ，活塞处于静止状态。

江苏省农林职业技术学院《特种加工技术》教案

4、工作液过滤和循环系统

电火花加工中的蚀除产物，一部分以气态形式抛出，其余大部分是以球状固体微粒分散地悬浮在工作液中，直径一般为几微米。随着电火花加工的进行，蚀除产物越来越多，充斥在电极和工件之间，或粘连在电极和工件的表面上。蚀除产物的聚集，会与电极或工件形成二次放电。为了改善电火花加工的条件，一种办法是使电极振动，以加强排屑作用；另一种办法是对工作液进行强迫循环过滤，以改善间隙状态。

图2-11 工作液循环系统油路图

四、总结：

1、自动进给调节系统特点及工作原理

2、工作液过滤和循环系统作用

2.2 电火花加工机床简介

一、复习旧课: 自动进给调节系统特点及工作原理并工作液过滤和循环系统作用。

二、引入新课：现今各种加工机床都以数控化，接下来我们来看一下电火花机床的数控系统功能。

三、讲课内容：

5、数控系统

1)数控电火花机床的类型

根据机床的数控坐标轴的数目，目前常见的数控机床有三轴数控电火花机床、四轴三联动数控电火花机床、四轴联动或五轴联动甚至六轴联动电火花加工机床。

江苏省农林职业技术学院《特种加工技术》教案

现在部分数控电火花机床还带有工具电极库，在加工中可以根据事先编制好的程序，自动更换电极。

2)数控电火花机床的数控系统工作原理

数控电火花机床能实现工具电极和工件之间的多种相对运动，可以用来加工多种较复杂的型腔。目前，绝大部分电火花数控机床采用国际上通用的ISO代码进行编程、程序控制、数控摇动加工等，具体内容如下：

(ISO代码编程ISO代码是国际标准化机构制定的用于数控编码和程序控制的一种标准代码。代码主要有G指令(即准备功能指令)和M指令(即辅助功能指令)，具体见表2-1。

表2-1 常用的电火花数控指令

江苏省农林职业技术学院《特种加工技术》教案

表2-2 工作坐标系

以上代码，绝大部分与数控铣床、车床的代码相同，只有G54、G80、G82、M05等是以前接触较少的指令，其具体用法如下：

图2-12 工作坐标系切换

一般的慢走丝线切割机床和部分快走丝线切割机床都有几个或几十个工作坐标系，可以用G54、G55、G56等指令进行切换(如表2-2所示)。如图2-12所示，可以通过如下指令切换工作坐标系。G92 G54 X0 Y0； G00 X20.Y30.； G92 G55 X0 Y0；

这样通过指令，首先把当前的O点定义为工作坐标系0的零点，然后分别把X、Y轴快速移动20 mm、30 mm到达点O‘，并把该点定义为工作坐标系1的零点。G80:

江苏省农林职业技术学院《特种加工技术》教案

含义：接触感知。

格式：G80 轴＋方向

如：G80 X－； /电极将沿X轴的负方向前进，直到接触到工件，然后停在那里

G82：

含义：移动到原点和当前位置一半处。

格式：G82轴

如：G92 X100.;/将当前点的X坐标定义为100.G82 X;/将电极移到当前坐标系X=50.的地方 M05：

含义：忽略接触感知，只在本段程序起作用。

如：G80 X－； /X轴负方向接触感知 G90 G92 X0 Y0； /设置当前点坐标为(0，0)M05 G00 X10./忽略接触感知且把电极向X轴正方向移动10 mm

图2-13 工件找正图

以上代码通常用在加工前电极的定位上，具体实例如下：

如图2-13所示，ABCD为矩形工件，AB、BC边为设计基准，现欲用电火花加工一圆形图案，图案的中心为O点，O到AB边、BC边的距离如图中所标。已知圆形电极的直径为20 mm，请写出电极定位于O点的具体过程。首先将电极移到工件AB的左边，Y轴坐标大致与O点相同，然后执行如下指

令： 江苏省农林职业技术学院《特种加工技术》教案

G80 X+;G90 G92 X0;M05 G00 X－10.； G91 G00 Y－38.； G90 G00 X50.； G80 Y+； G92 Y0；

M05 G00 Y－2.；/电极与工件分开，2 mm表示为一小段距离 G91 G00 Z10.； /将电极底面移到工件上面

G90 G00 X50.Y28.；

四、总结

电火花加工机床的数控系统的功能指令和编程方法 课题：第二章 电火花加工 2.7电火花穿孔成形加工 课时：2 授课：尹有根

教学目标：电火花穿孔成形加工 教学重点：电火花穿孔成形加工方法

4.1 电火花加工方法

1、穿孔加工方法

一、复习旧课：影响表面粗糙度、加工精度的因素，如何合理选择电火花加工工艺

二、引入新课：电火花加工主要由三部分组成：电火花加工的准备工作、电火花加工、电火花加工检验工作。其中电火花加工可以加工通孔和盲孔，前者习惯称为电火花穿孔加工，后者习惯上称为电火花成型加工。它们不仅是名称不同，而且加工工艺方法有着较大的区别，本章将分别加以介绍。

江苏省农林职业技术学院《特种加工技术》教案

三、讲课内容：

1、电火花穿孔加工方法

电火花穿孔加工一般应用于冲裁模具加工、粉末冶金模具加工、拉丝模具加工、螺纹加工等。1）．间接法 间接法是指在模具电火花加工中，凸模与加工凹模用的电极分开制造，首先根据凹模尺寸设计电极，然后制造电极，进行凹模加工，再根据间隙要求来配制凸模。图4-1为间接法加工凹模的过程。间接法的优点是：

图4-1 间接法

(1)可以自由选择电极材料，电加工性能好。

(2)因为凸模是根据凹模另外进行配制，所以凸模和凹模的配合间隙与放电间隙无关。

间接法的缺点是：电极与凸模分开制造，配合间隙难以保证均匀。2）．直接法 直接法适合于加工冲模，是指将凸模长度适当增加，先作为电极加工凹模，然后将端部损耗的部分去除直接成为凸模直接法加工的凹模与凸模的配合间隙靠调节脉冲参数、控制火花放电间隙来保证。直接法的优点是：

(1)可以获得均匀的配合间隙、模具质量高。

江苏省农林职业技术学院《特种加工技术》教案

(2)无须另外制作电极。(3)无须修配工作，生产率较高。直接法的缺点是：

(1)电极材料不能自由选择，工具电极和工件都是磁性材料，易产生磁性，电蚀下来的金属屑可能被吸附在电极放电间隙的磁场中而形成不稳定的二次放电，使加工过程很不稳定，故电火花加工性能较差。(2)电极和冲头连在一起，尺寸较长，磨削时较困难。3).混合法 混合法也适用于加工冲模，是指将电火花加工性能良好的电极材料与冲头材料粘结在一起，共同用线切割或磨削成型，然后用电火花性能好的一端作为加工端，将工件反置固定，用“反打正用”的方法实行加工。(如图4-2所示)。

图4-2 混合法

混合法的特点是：

(1)可以自由选择电极材料，电加工性能好。(2)无须另外制作电极。

(3)无须修配工作，生产率较高。(4)电极一定要粘结在冲头的非刃口端

4).阶梯工具电极加工法 阶梯工具电极加工法在冷冲模具电火花成型加工中极为普遍，其应用方面有两种：

江苏省农林职业技术学院《特种加工技术》教案

(1)无预孔或加工余量较大时，可以将工具电极制作为阶梯状，将工具电极分为两段，即缩小了尺寸的粗加工段和保持凸模尺寸的精加工段。

(2)在加工小间隙、无间隙的冷冲模具时，配合间隙小于最小的电火花加工放电间隙，用凸模作为精加工段是不能实现加工的，则可将凸模加长后，再加工或腐蚀成阶梯状，使阶梯的精加工段与凸模有均匀的尺寸差，通过加工规准对放电间隙尺寸的控制，使加工后符合凸凹模配合的技术要求

图4-3 用阶梯工具电极加工冲模

四、总结：电火花穿孔加工的方法

一、复习旧课：电火花加工机床的数控系统的功能指令和编程方法

二、引入新课：如前面所述，普通电火花加工机床为了修光侧壁和提高其尺寸精度而添加平动头，使工具电极轨迹向外可以逐步扩张，即可以平动。对数控电火花机床，由于工作台是数控的，可以实现工件加工轨迹逐步向外扩张，即摇动，故数控电火花机床不需要平动头。

三、讲课内容：

3）数控电火花加工中摇动加工的作用是：

(1)可以精确控制加工尺寸精度。(2)可以加工出复杂的形状，如螺纹。(3)可以提高工件侧面和底面的表面粗糙度。(4)可以加工出清棱、清角的侧壁和底边。

江苏省农林职业技术学院《特种加工技术》教案

(5)变全面加工为局部加工，有利于排屑和加工稳定。

(6)对电极尺寸精度要求不高。

摇动的轨迹除了可以像平动头的小圆形轨迹外，数控摇动的轨迹还有方形、菱形、叉形和十字形，且摇动的半径可为9.9 mm以内任一数值。4）摇动加工的编程代码各公司均自己规定。以汉川机床厂和日本沙迪克公司为例，摇动加工的指令代码如下(参见书表2-3)：

5）数控摇动的伺服方式共有以下三种(如图2-14所示)：(1)自由摇动。选定某一轴向(例如Z轴)作为伺服进给轴，其他两轴进行摇动运动(如图2-14(a)所示),沿各轴方向可能出现不规则的进进退退。(2)步进摇动。在某选定的轴向作步进伺服进给，每进一步的步距为2 μm，其他两轴作摇动运动(如图2-14(b)所示)。例如： 步进摇动限制了主轴的进给动作，使摇动动作的循环成为优先动作。步进摇动用在深孔排屑比较困难的加工中。它较自由摇动的加工速度稍慢，但更稳定，没有频繁的进给、回退现象。

(3)锁定摇动。在选定的轴向停止进给运动并锁定轴向位置，其他两轴进行摇动运动。在摇动中，摇动半径幅度逐步扩大，主要用于精密修扩内孔或内腔(如图2-14(c)所示)。例如： 锁定摇动能迅速除去粗加工留下的侧面波纹，是达到尺寸精度最快的加工方法。它主要用于通孔、盲孔或有底面的型腔模加工中。如果锁定后作圆轨迹摇动，则还能在孔内滚花、加工出内花纹等。

江苏省农林职业技术学院《特种加工技术》教案

图2-14 数控摇动的伺服方式

6.电火花机床常见功能

四、总结

1、电火花加工机床的数控系统的摇动功能

2、电火花机床常见功能

课题：第三章 电火花线切割加工

3.1电火花线切割加工原理、特点及应用范围

3.2电火花线切割加工设备 课时：2 授课：尹有根

教学目标：1电火花线切割加工原理、特点及应用范围

2电火花线切割加工设备

教学重点：1.电火花线切割加工原理、特点及应用范围

电火花机床的常见功能如下：(1)回原点操作功能。

(2)置零功能。将当前点的坐标设置为零。(3)接触感知功能。让电极与工件接触，以便定位。(4)其他常见功能

江苏省农林职业技术学院《特种加工技术》教案

一、复习旧课：电火花加工机床的数控系统的摇动功能 和电火花机床常见功能

二、引入新课：电火花的另一类加工就是线切割加工，利用电火花放电能腐蚀原理，工具电极是电极丝，用数控系统控制运动方向和位置来实现加工，接着我们来看它。

三、讲课内容：

1、机床分类、型号

※分类 线切割加工机床可按多种方法进行分类，通常按电极丝的走丝速度分成快速走丝线切割机床(WEDM-HS)与慢速走丝线切割机床(WEDM-LS)。1)快速走丝线切割机床

快速走丝线切割机床的电极丝作高速往复运动，一般走丝速度为8～10 m/s，是我国独创的电火花线切割加工模式。快速走丝线切割机床上运动的电极丝能够双向往返运行，重复使用，直至断丝为止。线电极材料常用直径为0.10～0.30 mm的钼丝(有时也用钨丝或钨钼丝)。对小圆角或窄缝切割，也可采用直径为0.6 mm的钼丝。工作液通常采用乳化液。快速走丝线切割机床结构简单、价格便宜、生产率高，但由于运行速度快，工作时机床震动较大。钼丝和导轮的损耗快，加工精度和表面粗糙度就不如慢速走丝线切割机床，其加工精度一般为0.01～0.02 mm，表面粗糙度Ra为1.25～2.5 μm。2)慢速走丝线切割机床 慢速走丝线切割机床走丝速度低于0.2 m/s。常用黄铜丝(有时也采用紫铜、钨、钼和各种合金的涂覆线)作为电极丝，铜丝直径通常为0.10～0.35 mm。电极丝仅从一个单方向通过加工间隙，不重复使用，避免了因电极丝的损耗而降低加工精度。同时由于走丝速度慢，机床及电极丝的震动小，因此加工过程平稳，加工精度高，可达0.005 mm，表面粗糙度Ra≤0.32 μm。

江苏省农林职业技术学院《特种加工技术》教案

慢速走丝线切割机床的工作液一般采用去离子水、煤油等，生产率较高。

慢走丝机床主要由日本、瑞士等国生产，目前国内有少数企业引进国外先进技术与外企合作生产慢走丝机床。

※型号 国标规定的数控电火花线切割机床的型号，如DK7725的基本含义为：D为机床的类别代号，表示是电加工机床；K为机床的特性代号，表示是数控机床；第一个7为组代号，表示是电火花加工机床，第二个7为系代号(快走丝线切割机床为7，慢走丝线切割机床为6，电火花成型机床为1)；25为基本参数代号，表示工作台横向行程为250 mm。

2、快走丝线切割机床简介 主要由机床本体、脉冲电源、数控系统和工作液循环系统组成

1）机床本体

机床本体主要由床身、工作台、运丝机构和丝架等组成，具体介绍如下：

（1）床身

床身是支承和固定工作台、运丝机构等的基体。因此，要求床身应有一定的刚度和强度，一般采用箱体式结构。床身里面安装有机床电气系统、脉冲电源、工作液循环系统等元器件。

（2）工作台

目前在电火花线切割机床上采用的坐标工作台，大多为X、Y方向线性运动。

（3）运丝机构

在快走丝线切割加工时，电极丝需要不断地往复运动，这个运动是由运丝机构来完成的。最常见的运丝机构是单滚筒式，电极丝绕在储丝筒上，并由丝筒作周期性的正反旋转使电极丝高速往返运动。储丝筒轴向往复运动的换向及行程长短由无触点接近开关及其撞杆控制(如图2-15中的5、4)，调整撞杆的位置即可调节行程的长短。

这种形式的运丝机构的优点是结构简单、维护方便，因而应用广泛。其缺点是绕

江苏省农林职业技术学院《特种加工技术》教案

丝长度小，电动机正反转动频繁，电极丝张力不可调。

图2-15 快走丝线切割机床结构图

（4）丝架 运丝机构除上面所叙述的内容外，还包括丝架。丝架的主要作用是在电极丝快速移动时，对电极丝起支撑作用，并使电极丝工作部分与工作台平面保持垂直，有些机床可实现锥度加工。2）脉冲电源 电火花线切割加工的脉冲电源与电火花成型加工作用的脉冲电源在原理上相同，不过受加工表面粗糙度和电极丝允许承载电流的限制，线切割加工脉冲电源的脉宽较窄(2～60 μs)，单个脉冲能量、平均电流(1～5 A)一般较小，所以线切割总是采用正极性加工。3）数控系统

数控系统在电火花线切割加工中起着重要作用，具体体现在两方面：(1)轨迹控制作用。(2)加工控制。

目前绝大部分机床采用数字程序控制，并且普遍采用绘图式编程技术，操作者首先在计算机屏幕上画出要加工的零件图形，线切割专用软件。4）工作液循环系统 主要包括工作液箱、工作液泵、流量控制阀、进液管、回液管和过滤网罩等。

江苏省农林职业技术学院《特种加工技术》教案

四、总结

1、电火花线切割机床分类、型号

2、快走丝线切割机床

2.3 电火花线切割加工机床简介之

2.3.3 慢走丝线切割机床 2.3.4 线切割机床常见的功能

一、复习旧课：电火花线切割机床分类、型号和快走丝线切割机床

二、引入新课：讲完快走丝线切割机床我们来看看高精度的高成本慢走丝线切割机床及线切割机床常见的功能。

三、讲课内容：

3、慢走丝线切割机床简介 同快走丝线切割机床一样，慢走丝线切割机床也是由机床本体、脉冲电源、数控系统等部分组成的。但慢走丝线切割机床的性能大大优于快走丝线切割机床，其结构具有以下特点： 1）主体结构

（1）机头结构 机床和锥度切割装置(U，V轴部分)实现了一体化，并采用了桁架铸造结构，从而大幅度地强化了刚度。（2）主要部件 精密陶瓷材料大量用于工作臂、工作台固定板、工件固定架、导丝装置等主要部件，实现了高刚度和不易变形的结构。（3）工作液循环系统

江苏省农林职业技术学院《特种加工技术》教案

慢走丝线切割机床大多数采用去离子水作为工作液，在较精密加工时，慢走丝线切割机床采用绝缘性能较好的煤油作为工作液。2）走丝系统

慢走丝线切割机床的电极丝在加工中是单方向运动。在走丝过程中，电极丝由储丝筒出丝，由电极丝输送轮收丝。慢走丝系统一般由以下几部分组成：储丝筒、导丝机构、导向器、张紧轮、压紧轮、圆柱滚轮、断丝检测器、电极丝输送轮、其他辅助件(如毛毡、毛刷)等。

4、线切割机床常见的功能 下面简单介绍线切割机床较常见的功能。

(1)模拟加工功能。模拟显示加工时电极丝的运动轨迹及其坐标。

(2)短路回退功能。加工过程中若进给速度太快而电腐蚀速度慢，在加工时出现短路现象，控制器会改变加工条件并沿原来的轨迹快速后退，消除短路，防止断丝。

(3)回原点功能。遇到断丝或其他一些情况，需要回到起割点，可用此操作。(4)单段加工功能。加工完当前段程序后自动暂停，并有相关提示信息，如：单段停止!按OFF键停止加工，按RST键继续加工。此功能主要用于检查程序每一段的执行情况。

(5)暂停功能。暂时中止当前的功能。

(6)MDI功能。手动数据输入方式输入程序功能。

(7)进给控制功能。能根据加工间隙的平均电压或放电状态的变化，通过取样、变频电路，不断定期地向计算机发出中断申请，自动调整伺服进给速度，保持平均放电间隙，使加工稳定，提高切割速度和加工精度。

(8)间隙补偿功能。线切割加工数控系统所控制的是电极丝中心移动的轨迹。因此，加工零件时有补偿量，其大小为单边放电间隙与电极丝半径之和。(9)自动找中心功能。电极丝能够自动找正后停在孔中心处。

(10)信息显示功能。可动态显示程序号、计数长度、电规准参数、切割轨迹图形

江苏省农林职业技术学院《特种加工技术》教案

等参数。

(11)断丝保护功能。在断丝时，控制机器停在断丝坐标位置上，等待处理，同时高频停止输出脉冲，丝筒停止运转。

(12)停电记忆功能。可保存全部内存加工程序，当前没有加工完的程序可保持24小时以内，随时可停机。

(13)断电保护功能。在加工时如果突然发生断电，系统会自动将当时的加工状态记下来。

(14)分时控制功能。可以一边进行切割加工，一边编写另外的程序。(15)倒切加工功能

(16)平移功能。主要用在切割完当前图形后，在另一个位置加工同样图形等场合。这种功能可以省掉重新画图的时间。

(17)跳步功能。可以简化加工的操作过程。图中，实线为零件形状，虚线为电极丝路径。

(18)任意角度旋转功能。可以大大简化某些轴对称零件的程编工艺，如齿轮只需先画一个齿形，然后让它旋转几次，就可圆满完成。(19)代码转换功能。能将ISO代码转换为3B代码等。

(20)上下异性功能。可加工出上下表面形状不一致的零件，如上面为圆形，下面为方形等。

四、总结

1、慢走丝线切割机床

2、线切割机床常见的功能

五、作业

4、线切割机床有哪些常用的功能？

江苏省农林职业技术学院《特种加工技术》教案

3.1 电火花加工的常用术语

一、复习旧课:电火花线切割机床的简介

二、引入新课:要很好的掌握电火花加工，先要知道电火花加工有哪些常用术语。接下来就来看电火花加工的常用术语。

三、讲课内容

1、工具电极 电火花加工用的工具是电火花放电时的电极之一，故称为工具电极，有时简称电极。由于电极的材料常常是铜，因此又称为铜公(如图3-1所示)。

图3-1 电火花加工示意图

2、放电间隙 放电间隙是放电时工具电极和工件间的距离，它的大小一般在0.01～0.5 mm之间，粗加工时间隙较大，精加工时则较小。

3、脉冲宽度ti(μs)脉冲宽度简称脉宽(也常用ON、TON等符号表示)，是加到电极和工件上放电间隙两端的电压脉冲的持续时间(如图3-2所示)。

江苏省农林职业技术学院《特种加工技术》教案

图3-2 脉冲参数与脉冲电压、电流波形

4、脉冲间隔to(μs))脉冲间隔简称脉间或间隔(也常用OFF、TOFF表示)，它是两个电压脉冲之间的间隔时间(如图3-2所示)。

5、放电时间(电流脉宽)te(μs)放电时间是工作液介质击穿后放电间隙中流过放电电流的时间，即电流脉宽，它比电压脉宽稍小，二者相差一个击穿延时td。

6、击穿延时td(μs)从间隙两端加上脉冲电压后，一般均要经过一小段延续时间td，工作液介质才能被击穿放电，这一小段时间td称为击穿延时(见图3-2)。

7、脉冲周期tP(μs)一个电压脉冲开始到下一个电压脉冲开始之间的时间称为脉冲周期，显然tP=ti+to(见图3-2)。

8、脉冲频率fP(Hz)脉冲频率是指单位时间内电源发出的脉冲个数。显然，它与脉冲周期tP互为倒数，即

9、有效脉冲频率fe(HZ)

fp1tp 35 江苏省农林职业技术学院《特种加工技术》教案

有效脉冲频率是单位时间内在放电间隙上发生有效放电的次数，又称工作脉冲频率。

10、脉冲利用率λ 脉冲利用率λ是有效脉冲频率fe与脉冲频率fp之比，又称频率比，即

fe

11、脉宽系数τfp

脉宽系数是脉冲宽度ti与脉冲周期tp之比，其计算公式为

12、占空比ψ

tititptito 占空比是脉冲宽度ti与脉冲间隔to之比，ψ=ti/to。

13、开路电压或峰值电压(V)开路电压是间隙开路和间隙击穿之前td时间内电极间的最高电压(见图3-2)。

14、火花维持电压 火花维持电压是每次火花击穿后，在放电间隙上火花放电时的维持电压，一般在25 V左右，但它实际是一个高频振荡的电压(见图3-2)。

15、加工电压或间隙平均电压U(V)加工电压或间隙平均电压是指加工时电压表上指示的放电间隙两端的平均电压。

16、加工电流I(A)

加工电流是加工时电流表上指示的流过放电间隙的平均电流。

17、短路电流Is(A)短路电流是放电间隙短路时电流表上指示的平均电流。

18、峰值电流(A)峰值电流是间隙火花放电时脉冲电流的最大值(瞬时)，在日本、英国、美国常用Ip表示(见图3-2)。

19、短路峰值电流(A)

江苏省农林职业技术学院《特种加工技术》教案

ˆs 短路峰值电流是间隙短路时脉冲电流的最大值，它比峰值电流要大20％～Isi40％，与短路电流Is相差一个脉宽系数的倍数。

四、总结

特别是脉宽、脉间、峰值电压、电流等。

3.2 影响材料放电腐蚀的因素

一、复习旧课：电火花加工的常用术语有哪些、各自的定义

二、引入新课：讲完专业的术语对电火花的加工有所了解，接着便深入一些讲重点。极性效应和覆盖效应，电加工过程中两极间的腐蚀量是不同的。这跟电极采用不同的接法、放电间隙、脉宽、电流都有关。覆盖效应是在电极间形成碳素层覆盖可以保护电极的腐蚀。

1、极性效应对电蚀量的影响

在生产中，将工件接脉冲电源正极(工具电极接脉冲电源负极)的加工称为正极性加工(如图3-3所示)，反之称为负极性加工(如图3-4所示)。

图3-3 “正极性”接线法图 图3-4 “负极性”接线法图

在实际加工中，极性效应受到电极及电极材料、加工介质、电源种类、单个脉冲能量等多种因素的影响，其中主要原因是脉冲宽度。

在电场的作用下，放电通道中的电子奔向正极，正离子奔向负极。在窄脉宽度加工时，由于电子惯性小，运动灵活，大量的电子奔向正极，并轰击正极表面，使正极表面迅速熔化和气化；而正离子惯性大，运动缓慢，只有一小部分能够到

江苏省农林职业技术学院《特种加工技术》教案

达负极表面，而大量的正离子不能到达，因此电子的轰击作用大于正离子的轰击作用，正极的电蚀量大于负极的电蚀量，这时应采用正极性加工。

在宽脉冲宽度加工时，因为质量和惯性都大的正离子将有足够的时间到达负极表面，由于正离子的质量大，它对负极表面的轰击破坏作用要比电子强，同时到达负极的正离子又会牵制电子的运动，故负极的电蚀量将大于正极，这时应采用负极性加工。在实际加工中，要充分利用极性效应，正确选择极性，最大限度地提高工件的蚀除量，降低工具电极的损耗。

2、覆盖效应对电蚀量的影响 在材料放电腐蚀过程中，一个电极的电蚀产物转移到另一个电极表面上，形成一定厚度的覆盖层，这种现象叫做覆盖效应。合理利用覆盖效应，有利于降低电极损耗。在油类介质中加工时，覆盖层主要是石墨化的碳素层，其次是粘附在电极表面的金属微粒粘结层。

※碳素层的生成条件主要有以下几点：(1)要有足够高的温度。

(2)要有足够多的电蚀产物，尤其是介质的热解产物──碳粒子。(3)要有足够的时间，以便在这一表面上形成一定厚度的碳素层。(4)一般采用负极性加工，因为碳素层易在阳极表面生成。(5)必须在油类介质中加工。※影响覆盖效应的主要因素有如下：(1)脉冲参数与波形的影响。(2)电极对材料的影响。(3)工作液的影响。

(4)工艺条件的影响。覆盖层的形成还与间隙状态有关。

在电火花加工中，覆盖层不断形成，又不断被破坏。为了实现电极低损耗，达到

江苏省农林职业技术学院《特种加工技术》教案

提高加工精度的目的，最好使覆盖层形成与破坏的程度达到动态平衡。

3、电参数对电蚀量的影响 单个脉冲能量与平均放电电压、平均放电电流和脉冲宽度成正比。由上可见，要提高电蚀量，应增加平均放电电流、脉冲宽度及提高脉冲频率。但在实际生产中，这些因素往往是相互制约的。

4、金属材料对电蚀量的影响 当脉冲放电能量相同时，金属工件的熔点、沸点、比热容、熔化热、气化热等愈高，电蚀量将愈少，愈难加工。

5、工作液对电蚀量的影响 电火花加工一般在液体介质中进行。液体介质通常叫做工作液，※工作液作用主要是：

(1)压缩放电通道，并限制其扩展，使放电能量高度集中在极小的区域内，既加强了蚀除的效果，又提高了放电仿型的精确性。

(2)加速电极间隙的冷却和消电离过程，有助于防止出现破坏性电弧放电。(3)加速电蚀产物的排除。

(4)加剧放电的流体动力过程，有助于金属的抛出。

四、总结

1、极性效应

2、覆盖效应

3、其他因素的影响

五、作业

1．什么是极性效应？在电火花加工中如何充分利用极性效应？ 2．什么是覆盖效应？

江苏省农林职业技术学院《特种加工技术》教案

3.3 电火花加工工艺规律 3.3.1 影响加工速度的主要因素

一、复习旧课：极性效应、覆盖效应、其他因素对电火花腐蚀的影响

二、引入新课：讲述加工工艺规律的重要性，加工速度、加工精度、表面粗糙度之间的矛盾。

三、讲课内容：

１、加工速度定义：电火花成形加工的加工速度，是指在一定电规准下，单位时间内工件被蚀除的体积V或质量m。一般常用体积加工速度Vw=V/T(单位为mm3/min)来表示，有时为了测量方便，也用质量加工速度Vm=m/t(单位为g/min)表示。２、电规准的影响 1)． 脉冲宽度对加工速度的影响

单个脉冲能量的大小是影响加工速度的重要因素。对于矩形波脉冲电源，当峰值电流一定时，脉冲能量与脉冲宽度成正比。

图3-5 脉冲宽度与加工速度的关系曲线

2）．脉冲间隔对加工速度的影响

在脉冲宽度一定的条件下，若脉冲间隔减小，则加工速度提高(如图3-6)。若脉冲间隔过小，会因放电间隙来不及消电离引起加工稳定性变差，导致加工速度降低。

江苏省农林职业技术学院《特种加工技术》教案

图3-6 脉冲间隔与加工速度的关系曲线

3）．峰值电流的影响

当脉冲宽度和脉冲间隔一定时，随着峰值电流的增加，加工速度也增加(如图3-7)。

图3-7 峰值电流与加工速度的关系曲线

３、非电参数的影响 １）．加工面积的影响 图3-8是加工面积和加工速度的关系曲线。由图可知，加工面积较大时，它对加工速度没有多大影响。但若加工面积小到某一临界面积时，加工速度会显著降低，这种现象叫做“面积效应

江苏省农林职业技术学院《特种加工技术》教案

图3-8 加工面积与加工速度的关系曲线

2）．排屑条件的影响

在电火花加工过程中会不断产生气体、金属屑末和碳黑等，如不及时排除，则加工很难稳定地进行。加工稳定性不好，会使脉冲利用率降低，加工速度降低。为便于排屑，一般都采用冲油(或抽油)和电极抬起的办法。电极抬起有自适应“抬刀”和定时“抬刀”两种。3）．电极材料和加工极性的影响

在电参数选定的条件下，采用不同的电极材料与加工极性，加工速度也大不相同。采用石墨电极，在同样加工电流时，正极性比负极性加工速度高。

在加工中选择极性，不能只考虑加工速度，还必须考虑电极损耗。如用石墨做电极时，正极性加工比负极性加工速度高，但在粗加工中，电极损耗会很大。故在不计电极损耗的通孔加工、取折断工具等情况，用正极性加工；而在用石墨电极加工型腔的过程中，常采用负极性加工。

中等脉冲宽度、负极性加工时，石墨电极的加工速度高于铜电极的加工速度。在脉冲宽度较窄或很宽时，铜电极加工速度高于石墨电极。此外，采用石墨电极加工的最大加工速度，比用铜电极加工的最大加工速度的脉冲宽度要窄。4)．工件材料的影响

在同样加工条件下，选用不同工件材料，加工速度也不同。这主要取决于工件材料的物理性能(熔点、沸点、比热、导热系数、熔化热和汽化热等)。一般说来，工件材料的熔点、沸点越高，比热、熔化潜热和气化潜热越大，加工速度越低，即越难加工。5)．工作液的影响

在电火花加工中，工作液的种类、粘度、清洁度对加工速度有影响。就工作液的种类来说，大致顺序是：高压水>(煤油＋机油)>煤油>酒精水溶液。在电火花成形加工中，应用最多的工作液是煤油。

四、总结：

江苏省农林职业技术学院《特种加工技术》教案

１、电参数脉宽、脉间、峰值电流对加工速度的影响。２、非电参数对加工速度的影响。

3.3 电火花加工工艺规律 3.3.2 影响电极损耗的主要因素

一、复习旧课：电参数脉宽、脉间、峰值电流对加工速度的影响。非电参数对加工速度的影响。

二、引入新课：电极损耗是电火花成型加工中的重要工艺指标

三、讲课内容： １、电极损耗的定义

在生产中，常用相对损耗或损耗比作为衡量工具电极耐损耗的指标，即 电火花加工中，电极的相对损耗小于1%，称为低损耗电火花加工。２、电参数对电极损耗的影响 1)脉冲宽度的影响

在峰值电流一定的情况下，随着脉冲宽度的减小，电极损耗增大。脉冲宽度越窄，电极损耗θ上升的趋势越明显(如图3-９所示)。

图3-９ 脉冲宽度与电极相对损耗的关系

2)峰值电流的影响

用紫铜电极加工钢时，随着峰值电流的增加，电极损耗也增加。要降低电极损耗，应减小峰值电流。

由上可见，脉冲宽度和峰值电流对电极损耗的影响效果是综合性的。只有脉冲宽度和峰值电流保持一定关系，才能实现低损耗加工。

江苏省农林职业技术学院《特种加工技术》教案

3)脉冲间隔的影响 在脉冲宽度不变时，随着脉冲间隔的增加，电极损耗增大。

4)加工极性的影响

在其他加工条件相同的情况下，加工极性不同对电极损耗影响很大,一般情况下，采用石墨电极和铜电极加工钢时，粗加工用负极性，精加工用正极性。但在钢电极加工钢时，无论粗加工或精加工都要用负极性，否则电极损耗将大大增加。３、非电参数对电极损耗的影响 1)加工面积的影响

在脉冲宽度和峰值电流一定的条件下，加工面积对电极损耗影响不大，当电极相对损耗小于l%，并随着加工面积的继续增大，电极损耗减小的趋势越来越慢。当加工面积过小时，则随着加工面积的减小而电极损耗急剧增加。2)冲油或抽油的影响

冲油或抽油压力过大会加大电极的损耗。因为强迫冲油或抽油会使加工间隙的排屑和消电离速度加快，这样减弱了电极上的“覆盖效应”。

冲、抽油方式对电极损耗无明显影响，但对电极端面损耗的均匀性有较大区别。冲油时电极损耗呈凹形端面，抽油时则形成凸形端面。3)电极的形状和尺寸的影响

在电极材料、电参数和其他工艺条件完全相同的情况下，电极的形状和尺寸对电极损耗影响也很大,如图3-１0(a)所示的型腔，用整体电极加工较困难。在实际中首先加工主型腔(如图3-１0(b)所示)，再用小电极加工副型腔(如图3-１0(c)所示)。

江苏省农林职业技术学院《特种加工技术》教案

图3-10 分解电极图

4)工具电极材料的影响 工具电极损耗与其材料有关，损耗的大致顺序如下：银钨合金 < 铜钨合金 < 石墨(粗规准)< 紫铜 < 钢 < 铸铁 < 黄铜 < 铝。

四、总结

影响电极损耗的主要因素

4.1 电火花加工方法

2、成型加工方法

一、复习旧课：电火花穿孔加工的方法

二、引入新课：电火花成型加工和穿孔加工相比有哪些不同？

三、讲课内容：

※电火花成型加工和穿孔加工相比有下列特点：

(1)电火花成型加工为盲孔加工，工作液循环困难，电蚀产物排除条件差。(2)型腔多由球面、锥面、曲面组成，结构复杂。(3)材料去除量大，表面粗糙度要求严格。

(4)加工面积变化大，要求电规准的调节范围相应也大。※根据电火花成型加工的特点，在实际中通常采用如下方法： 1）.单工具电极直接成型法

单工具电极直接成型法是指采用同一个工具电极完成模具型腔的粗、中及精加工。

江苏省农林职业技术学院《特种加工技术》教案

图4-4 单工具电极直接成型法

2）.多电极更换法

多电极更换法是指根据一个型腔在粗、中、精加工中放电间隙各不相同的特点，采用几个不同尺寸的工具电极完成一个型腔的粗、中、精加工。

图4-5 多电极更换法

多电极更换加工法的优点:是仿型精度高，尤其适用于尖角、窄缝多的型腔模加工。它的缺点是需要制造多个电极、电极的依次更换需要有一定的重复定位精度。3）．分解电极加工法

分解电极加工法是根据型腔的几何形状，把电极分解成主型腔电极和副型腔电极，分别制造。先用主型腔电极加工出主型腔，后用副型腔电极加工尖角、窄缝等部位的副型腔。

4）．手动侧壁修光法简介

这种方法主要应用于没有平动头的非数控电火花加工机床。

四、总结

电火花成型加工主要方法

4.2 电火花加工准备工作

1、电极准备

江苏省农林职业技术学院《特种加工技术》教案

一、复习旧课：电火花成型加工主要方法

二、引入新课：电火花加工的加工辅助时间是比较多的。讲完加工的方法，让我们来看加工前的准备工作有哪些

三、讲课内容：

1、电极材料选择

不同的材料做电极对于电火花加工速度、加工质量、电极损耗、加工稳定性有重要的影响。目前常用的电极材料有紫铜(纯铜)、黄铜、钢、石墨、铸铁、银钨合金、铜钨合金等。

表4-1 电火花加工常用电极材料的性能

2、电极设计

在设计中，首先是详细分析产品图纸，确定电火花加工位置；第二是根据现有设备、材料、拟采用的加工工艺等具体情况确定电极的结构形式；第三是根据不同的电极损耗、放电间隙等工艺要求对照型腔尺寸进行缩放，同时要考虑工具电极各部位投入放电加工的先后顺序不同，工具电极上各点的总加工时间和损耗不同，同一电极上端角、边和面上的损耗值不同等因素来适当补偿电极。※电极的结构形式

(1)整体电极。整体式电极由一整块材料制成，若电极尺寸较大，则在内部

江苏省农林职业技术学院《特种加工技术》教案

设置减轻孔及多个冲油孔

(2)组合电极。组合电极是将若干个小电极组装在电极固定板上，可一次性同时完成多个成型表面电火花加工的电极。

(3)镶拼式电极。镶拼式电极是将形状复杂而制造困难的电极分成几块来加工，然后再镶拼成整体的电极。※电极的尺寸 电极的尺寸包括垂直尺寸和水平尺寸，它们的公差是型腔相应部分公差的1/2～2/3。

电极的水平尺寸可用下式确定：

a=A±Kb 式中：a——电极水平方向的尺寸；

A——型腔的水平方向的尺寸； K——与型腔尺寸标注法有关的系数； b——电极单边缩放量，电极平行于机床主轴线方向上的尺寸称为电极的垂直尺寸。电极的垂直尺寸取决于采用的加工方法、加工工件的结构形式、加工深度、电极材料、型孔的复杂程度、装夹形式、使用次数、电极定位校直、电极制造工艺等一系列因素。3.电极的制造

常用的电极制造方法有： 1)切削加工 2)线切割加工 3)电铸加工

四、总结：电极的准备

五、作业 四章习题3、5

江苏省农林职业技术学院《特种加工技术》教案

4.2 电火花加工准备工作

2、电极装夹与校正

一、复习旧课：电极的准备包括材料、电极设计结构、尺寸、电极制造

二、引入新课：电极装夹的目的是将电极安装在机床的主轴头上，电极校正的目的是使电极的轴线平行于主轴头的轴线，即保证电极与工作台台面垂直，必要时还应保证电极的横截面基准与机床的X、Y轴平行。

三、讲课内容： 1．电极的装夹

①小型的整体式电极多数采用通用夹具直接装夹在机床主轴下端，采用标准套筒、钻夹头装夹；

②对于尺寸较大的电极，常将电极通过螺纹连接直接装夹在夹具上。如图4-6所示

图4-6 ③镶拼式电极的装夹比较复杂，一般先用连接板将几块电极拼接成所需的整体，然后再用机械方法固定 2．电极的校正

(1)根据电极的侧基准面，采用千分表找正电极的垂直度。

(2)电极上无侧面基准时，将电极上端面作辅助基准找正电极的垂直度。

江苏省农林职业技术学院《特种加工技术》教案

图4-6

四、总结：电极的装夹与校正

4.2 电火花加工准备工作

3、电极定位

4、工件的准备

5、电蚀产物的排除

一、复习旧课:电极的装夹与校正

二、引入新课：在电火花加工中，电极与加工工件之间相对定位的准确程度直接决定加工的精度。电火花加工在整个零件的加工中属于最后一道工序或接近最后一道工序，所以在加工前宜认真准备工件。大家知道如果电火花加工中电蚀产物不能及时排除，则会对加工产生巨大的影响。电蚀产物的排除虽然是加工中出现的问题，但为了较好地排除电蚀产物，其准备工作必须在加工前做好。下面我们来看这三部分内容

特种加工实习报告 篇6

为期一星期的特种加工实训结束了，虽然由于设备不足而使得我们安排实训的时间不多，但是在短短的实训时间里我还是有不少收获，学到一定知识的。

特种加工在国外称作非传统加工，按照能量来源和作用形式以及加工原理，常用的特种加工方法可分为：电火花加工、电化学加工、激光加工、电子束加工、离子束加工、等离子弧加工、超声加工、化学加工、快速成形。此外，还有一些其他的特种加工，如水射流切割、磨料流体加工等。它们与传统的切削加工的不同本质和特点是：

1.能量方式不同，不是主要依靠机械能，而是主要用其他能（如电、化学、光、声、热等）去除金属材料。

2.工具硬度不同，工具硬度可以低于被加工材料的硬度，如激光、电子束等加工时甚至没有成形的工具。

3.切削力的大小不同，加工过程中工具和工件之间不存在显著的机械切削力，如电火花、线切割、电解加工时工具与工件不接触

4.表面微观形状不同，用切削加工加工出来的工件表面的微观形状是尖角的，而用特种加工加工出来的工件表面的微观形状是圆弧。

在实训中，带队老师朱博就主要给我们分析了电火花加工：电火花穿孔成形加工，电火花线切割加工。其原理是基于工具和工件（正、负电极）之间脉冲性火花放电时的电腐蚀来蚀除多余的金属，以达到对零件的尺寸、形状及表面质量预定的加工要求。

进行电火花加工需要解决的问题有：

1）必须使工件被加工表面之间经常保持一定的放电隙，这一间隙随加工条件而定，通常约为0.02~0.1mm。

2）火花放电必须是瞬时的脉冲放电

3）火花放电必须在有一定绝缘性能的液体介质中进行，例如煤油、皂化液或去离子水等。

它们的主要优点有：

1）适合于任何难切削导电材料的加工。

2）可以加工特殊及复杂形状的表面和零件。

它们的主要缺点有：

1)主要用于加工金属等导电材料，但在一定条件下也可以加工半导体和非导体材料。

2)一般加工速度较慢，相对于传统加工效率低。

3）存在电极损耗。

电火花穿孔成形加工：

电火花穿孔成形加工是利用火花放电腐蚀金属的原理，用工具电极对工件进行复制加工的工艺方法，其应用范围课归纳为：

1）穿孔加工：冲模、粉末冶金模、挤压模型孔零件、小孔、小异形孔、深孔。

2）型腔加工：型腔模（锻模、压铸模、塑料模、胶木模等）、型腔零件。

其特点是：

1）工具和工件间主要只有一个相对的伺服进给运动。

2）工具为成形电极，与被加工表面有相同的截面和相反的形状。在进行电火花穿孔成形加工时一定要注意安全的问题，在实训中，朱博不断强调电火花穿孔成形加工操作的安全问题，因为工作台上工作液（煤油）容易起火，一旦发生起火，先关掉机床电源，然后拿灭火器把火扑灭。当机床在工作时，人不能离开，如果人要离开，必须先把机床关了再离开，要不在人离开时，机床起火，很容易发生大事故，正如朱博说的：“火助风势，风助火势”，将会引起火灾。

在说完安全问题后，接着朱博就给我们分析机床，讲解并示范了操作流程，操作的主要步骤有：

1）打开电源

2）把工具电极装在钻夹头上并夹紧。

3）调节工具电极和工作台的垂直度，使工具电极尽量垂直工作台。

4）将工件装在磁力工作台上。

5）移动工作台找正。

6）调整脉冲进行加工。

7）加工完成后关掉电源。

除此，朱博还给我们讲述了：调整工具电极和工作台垂直度的方法，工作液的控制，工件的找正方法，磁力工作台的工作原理，脉冲的调节等。这都扩展了我视野，加固了我对电火花穿孔成形加工的学习。接着又给我们分析电火花线切割加工。

电火花线切割加工：

电火花线切割加工的基本原理是利用移动的细金属导线（铜丝或钼丝）作电极，利用数控技术对工件进行脉冲火花放电、“以不变应万变”切割成形，可切割成形各种二维、三维多维表面。

其特点与电火花穿孔成形加工既有共性，又有特性。

共性是：

1）其电压、电流波形与电火花穿孔成形加工的基本相似

2）其加工机理、生产率、表面粗糙度等工艺规律，材料的可加工性等也与电火花穿孔成形加工。

特性是：

1）电极工具是直径较小的细丝，是属中、精正极性电火花加工。

2）采用水或水基工作液，不易引燃起火，可以安全无人运转。

3）一般没有稳定电弧放电状态。

4）电极与工件之间存在着“疏松接触”式轻压放电现象。

5）省掉了成形的工具电极，成本低。

6）电极丝比较细，可以加工微细异形孔、窄缝和复杂形状的工件。

7)由于采用移动的长电极丝进行加工，使单位长度电极丝的损耗较少，电极丝损耗对加工精度的影响小。

应用范围：

1）加工模具，适用于各种形状的冲模。

2）切割电火花成形加工用的电极

3）加工零件

虽然电火花线切割加工不容易起火，可以无人运转，但是要注意电极丝的保护，以为电极比较小，容易断。在讲解电火花线切割加工机床时，朱博也提到，不要用手或其他东西碰电极丝。朱博从机床的床身讲解到坐标工作台，然后到走丝机构、锥度切割装置。接着有分析了线切割用的脉冲电源，脉冲电源有晶体管矩形波形脉冲电源、高频分组脉冲电源、节能型脉冲电源、低速走丝线切割加工的脉冲电源等。最后朱博就给我们示范了一个“一箭穿心”的工件的线切割加工。首先讲工件夹在工作台上并找正对准，然后调好脉冲电源，选好要加工出来的图案（一箭穿心），最后打开工作开关就可以自动加工了。