特種加工知識點,考點總結

1、特種加工的產(chǎn)生及發(fā)展：1 2 3解決各種超精、光整、特殊要求的零件加工問題常見特種加工種類：電火花加工、電化學加工、高能束加工、超聲加工、化學加工、快速成形123改變了新產(chǎn)品的試制模式4很大程度上影響了產(chǎn)品零件的結構設計5傳統(tǒng)的結構工藝性好壞衡量標準的6 成為微細加工和納米加工的主要手段電火花加工原理：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)象對侵蝕多余的金屬，以使零件的尺寸、形狀和表面質(zhì)量達到預定要求的加工方法。電火花腐蝕產(chǎn)生原因：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、氣化而被腐蝕掉，形成放電凹坑電火花加工的特點：優(yōu)點：1 2 可

2、以加工特殊及復雜形狀的表面和零件局限性:1 2 3 存在電極損耗電火花加工機理：實驗結果表明，電火花加工的微觀過程是電場力、磁力、熱力、流體動力、電化學和膠體化學等綜合作用的結果。這一過程大致可分為以下幾個連續(xù)的階段:1 極間介質(zhì)的電離、擊穿，形成放電通道 2 介質(zhì)熱分解、電極材料熔化、氣化熱膨脹 3 電極材料的拋出 4 極間介質(zhì)的消電離極性效應：在電火花加工過程中，正極和負極都會受到不同程度的電腐蝕，即使相同材料，正、負產(chǎn)生極性效應的原因：火花放電過程中，正、負電極表面分別受到負電子和正離子的轟擊和瞬時熱源作用，正、負極表面分配到的能量不一樣是極性效應的根本原因。金屬材料熱學常數(shù)對電蝕量的影

3、響：1 脈沖放電能量相同時，熔點、沸點、比熱容、熔化熱、氣化熱越高，電蝕量越少；2 熱傳導率越大，電蝕量越少；3 單個脈沖能量一定時，脈沖電流幅值越小，也將減少。影響電火花加工精度的因素主要有以下幾個方面：1 放電間隙（大小及其一致性）2 工具電極的損3 尖角與棱邊倒角影響表面粗糙度的因素 1 表面粗糙度主要決定于單個脈沖能量，單個脈沖能量越大，表面粗糙度越大；2 熔點高的材料（硬質(zhì)合金）在相同能量下加工表面粗糙度比熔點低（鋼）的材料好；3 精加工時，工具電極的表面粗糙度也將影響加工表面的粗糙度；4 電極面積也對表面粗糙度有影響；5 表面粗糙度和加工速度存在很大的矛盾電火花加工用脈沖電源需要滿

4、足的條件：1 2 3 4工藝范圍廣對電火花加工用脈沖電源的具體要求1單向脈沖2（一般采用矩形波脈沖電源）3 脈沖主要參數(shù)具有很寬的調(diào)節(jié)范圍4 綜合性能（工作穩(wěn)定可靠、成本低、壽命長、體積小、維修方便、節(jié)能1 脈沖頻率高，脈沖參數(shù)容易調(diào)節(jié)，脈沖波形較好，易于實現(xiàn)多回路加工和自適應控制等自動化要求。2 3 應用很廣泛，特別在中小型脈沖電源中等脈沖電源:每個脈沖在介質(zhì)擊穿后所速度。對于矩形波脈沖電流而言，即每個脈沖放電電流持續(xù)時間相等。獲得等脈沖電流寬度的方法：te后，發(fā)出信號中斷脈沖，完成一次放電，同時觸發(fā)另一個單穩(wěn)態(tài)電路，延時 to （脈沖間隔）后發(fā)出信號開始第二個脈沖。對自動進給系統(tǒng)的一般要求

5、:1 較廣的速度調(diào)節(jié)跟蹤范圍；2 足夠的靈敏度和快速性；3 必要的穩(wěn)定4 體積小、結構簡單、維修方便自動進給調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括測量環(huán)節(jié)、比較環(huán)節(jié)、放大驅(qū)動環(huán)節(jié)、執(zhí)行環(huán)節(jié)和調(diào)節(jié)對象幾個主要環(huán)節(jié) 分組成線切割加工的原理:利用移動的細金屬導線（銅絲或鉬絲）作電極，對工件進行脈沖火花放電，切割成形線切割加工與電火花成形加工的共性： 2 加工機理、生產(chǎn)率、表面粗糙度等工藝規(guī)律、材料的可加工性等基本相似。1 脈沖寬度、平均電流不能太大，工藝加工參數(shù)范圍較小，屬中、精正極性電火花加工；2采用水或水基工作液，電阻率較小，開路狀態(tài)下有明顯電解電流，存在的電解效應有益于改善表面粗糙度；3 一般沒有穩(wěn)定的電弧放電；4 存

6、在“疏散接觸”式輕壓放電現(xiàn)象；5 節(jié)省成形工具電極的設計制造費用；6 可以加工微細異形孔、窄縫、復雜形狀工件；7 單位長度電極絲損耗較少，對加工精度影響較小線切割加工的應用范圍：1模具加工；電火花加工與線切割加工的精度區(qū)別2 3 零件加工1偏差判別決定xy23偏差計算4終點判斷達到終點，則停止差補和進給去除金屬的電解加工和在工件上沉積金屬通過電化學反應去除工件材料或在其上鍍覆金屬材料的非傳統(tǒng)加工方法。金屬的電極電位：在金屬和其鹽溶液之間的電位差。當金屬溶解和沉積互相平衡時的電極電位，又稱為平衡電極電位。電極電位的測量： 25時，金屬離子有效質(zhì)量分數(shù)為 1g/L，金屬的電極電位與標準氫電極的電位

7、差，成為標準電極電位電極的極化（代數(shù)值增大、陰極電位負向移動（代數(shù)值減小。極化后的電極電位與平衡電位的差值成為超電位，電流密度增加， 超電位也增加。極化：當有電流通過電解池時，電極的平衡狀態(tài)被破壞，陽極電位向正移，陰極的電位向負移動，這一現(xiàn)象稱為極化。超電位：極化后的電極電位與平衡電位的差值稱為超電位濃差極化:在外電場的作用下，如果陽極表面液層中金屬離子的擴散與遷移速度較慢，來不及擴散到溶液中去，使陽極表面造成金屬離子堆積，引起了電位值增大（即陽極電位向正移極化。陰極的濃差極化較小。（加速電極表面離子的擴散和遷移速度）提高電解液流速以增強其攪拌作用； 2 升高電解液溫度等1電化學極化主要發(fā)生在

8、陰極上，從電源流入的電子來不及轉移給電解液中的陽離子，在陰極上積累過多的電子使陰極電位向負移，從而形成電化學極化。2陽極上的電化學極化一般是很小的，但當陽極上產(chǎn)生析氧反應時，就會產(chǎn)生相當嚴重的電化學極化。:電化學極化僅僅取決于反應本身，即電極材料和電解液成分，此外還與溫度、電流密度有關。溫度升高，反應速度加快，電化學極化減??；電流密度愈高，電化學極化也愈嚴重。金屬的活化:利用陽極溶解原理的電化學加工時，若陽極溶解過程緩慢，會影響生產(chǎn)率。 活化：使金屬鈍化膜破壞的過程稱為活化。影響活化的因素: 加熱電解液；通入還原性氣體或某些活性離子Cl等。電解加工成形原理: 圖中細豎線的疏密程度表示兩極間的電

9、流密度的大小，在加工剛開始時，相對于工件不斷進給，直至得到工件表面和陰極工作表面基本相似的形狀。1加工范圍廣（高硬度、高強度、高韌性、復雜型面；2 3 可達到較好的表面粗糙度 Ra1.250.2m 和0.1mm 的平均精度；4 加工過程不存在機械切削力，無殘余應力和變形，無飛邊和毛刺；5 陰極工具不耗損，可長期使用電解加工的缺點:12 電極工具設計與制造麻煩，難適應單件生產(chǎn)；3 附屬設備較多，占地面積大，要求機床具有足夠的剛度和防腐蝕性，造價高；4 電解液對環(huán)境有污染，需要無害化處理選擇電解加工工藝的原則：1難加工材料；2復雜形狀零件；3大批量生產(chǎn)電極反應過程基本原理:電極電位最負的物質(zhì)首先在

10、陽極反應；電極電位最正的物質(zhì)首先在陰極反應1 2 3 及時帶走電解產(chǎn)物和冷卻 2 具有較高的加工精度和表面質(zhì)量3 陽極產(chǎn)物為不溶性化合物:影響因素：電化學當量、電解電流、電解時間、電解液電鑄加工的原理利用電鍍液中金屬正離子在電場的作用下，鍍覆沉積到陰極上去的過程。涂鍍加工的原理又稱刷鍍或無槽電鍍，是在金屬工件表面局部快速電化學沉積金屬的新技術。激光加工原理:用高強度方向性好單色性好的相干光獲得極高的能量密（1081010W/cm2）和10000以上的高溫，使材料在極短的時間內(nèi)（千分之幾秒甚至更短）熔化甚至氣化，以達到去除材料的目的激光具有一般光的共性（反射、折射、干涉等（受激輻射 1 2 單色

11、性好 3 4 方向性好激光的產(chǎn)生條件 1 粒子數(shù)反轉（高能級）的原子數(shù)目大于處于基態(tài)（低能級）的原子數(shù)目的現(xiàn)象。受激輻射反轉的狀態(tài)下，一束光子入射該物體，當光子能量恰好等于兩個能級相對應的能量差時，產(chǎn)生受激輻射，輸出大量光能。1 2 3 受激輻射 料。2 激光光斑可以聚焦到微米級，輸出功率可調(diào)，能夠?qū)崿F(xiàn)精密微細加工。3 非接觸式加工，無機械力，無工具損耗，易實現(xiàn)加工過程自動化。4 與其他高能束加工比較，加工裝置比較簡單。激光加工的基本設備包括以下四部分：1 激光器：將電能轉變成光能。3光學系統(tǒng)：聚焦系統(tǒng)和觀察瞄準系統(tǒng)。4機械系統(tǒng)：床身、工作臺、機電控制系統(tǒng)1 2 3 摻釹釔鋁石榴石激光器1 2

12、 氬離子激光器 2 在液體介質(zhì)傳播時，將以極高的頻率壓迫液體質(zhì)點振動，擊和空化現(xiàn)象 3 在不同介質(zhì)界面產(chǎn)生反射和折射現(xiàn)象，兩種介質(zhì)的波阻抗相差越大，反射率越高 4一定條件下產(chǎn)生干涉和共振現(xiàn)象1 超聲換能器將電振蕩轉變?yōu)闄C械振動；2 0.050.1mm左右；3 工具端面超聲振動迫使工作液中磨粒撞擊、拋磨加工表面；4 工作液形成正負液壓沖擊波及空化作用促使工作液鉆入加工材料裂縫，加劇機械破壞作用。1 適應于加工各種脆性材料，特別是不導電材料；2 工具可用較軟材料、做成復雜形狀，無需工具和工件復雜的相對運動，機床結構簡單；宏觀切削力小，切削熱、切削應力小，不會引起變形及燒傷，表面粗糙度較好1 2 3

13、 4 工作液及循環(huán)系統(tǒng)和換能器冷卻系統(tǒng)。聲學部件作用：將高頻電能轉變?yōu)闄C械能。換能器（壓電效應超聲波換能器、磁致伸縮效應超聲波換能器、變幅桿、工具。變幅桿 1 壓電和磁致伸縮的變形量不足以直接用于加工，需要通過振幅擴大桿將其擴大。2 通（正比）變幅桿制造要求 1 變幅桿固有頻率等于外激振頻率；2 變幅桿長度等于超聲波振動半波長或其整數(shù)倍；3 變幅桿可制成錐形、指數(shù)形、階梯形等，具有不同的振幅擴大比。特種加工的產(chǎn)生及發(fā)展：1 2 3解決各種超精、光整、特殊要求的零件加工問題常見特種加工種類：電火花加工、電化學加工、高能束加工、超聲加工、化學加工、快速成形123改變了新產(chǎn)品的試制模式4很大程度上影

14、響了產(chǎn)品零件的結構設計5傳統(tǒng)的結構工藝性好壞衡量標準的6 成為微細加工和納米加工的主要手段電火花加工原理：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)象對侵蝕多余的金屬，以使零件的尺寸、形狀和表面質(zhì)量達到預定要求的加工方法。電火花腐蝕產(chǎn)生原因：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、氣化而被腐蝕掉，形成放電凹坑電火花加工的特點：優(yōu)點：1 2 可以加工特殊及復雜形狀的表面和零件局限性:1 2 3 存在電極損耗電火花加工機理：實驗結果表明，電火花加工的微觀過程是電場力、磁力、熱力、流體動力、電化學和膠體化學等綜合作用的結果。這一過程大致可分為

15、以下幾個連續(xù)的階段:1 極間介質(zhì)的電離、擊穿，形成放電通道 2 介質(zhì)熱分解、電極材料熔化、氣化熱膨脹 3 電極材料的拋出 4 極間介質(zhì)的消電離極性效應：在電火花加工過程中，正極和負極都會受到不同程度的電腐蝕，即使相同材料，正、負產(chǎn)生極性效應的原因：火花放電過程中，正、負電極表面分別受到負電子和正離子的轟擊和瞬時熱源作用，正、負極表面分配到的能量不一樣是極性效應的根本原因。金屬材料熱學常數(shù)對電蝕量的影響：1 脈沖放電能量相同時，熔點、沸點、比熱容、熔化熱、氣化熱越高，電蝕量越少；2 熱傳導率越大，電蝕量越少；3 單個脈沖能量一定時，脈沖電流幅值越小，也將減少。影響電火花加工精度的因素主要有以下幾

16、個方面：1 放電間隙（大小及其一致性）2 工具電極的損3 尖角與棱邊倒角影響表面粗糙度的因素 1 表面粗糙度主要決定于單個脈沖能量，單個脈沖能量越大，表面粗糙度越大；2 熔點高的材料（硬質(zhì)合金）在相同能量下加工表面粗糙度比熔點低（鋼）的材料好；3 精加工時，工具電極的表面粗糙度也將影響加工表面的粗糙度；4 電極面積也對表面粗糙度有影響；5 表面粗糙度和加工速度存在很大的矛盾電火花加工用脈沖電源需要滿足的條件：1 2 3 4工藝范圍廣對電火花加工用脈沖電源的具體要求1單向脈沖2（一般采用矩形波脈沖電源）3 脈沖主要參數(shù)具有很寬的調(diào)節(jié)范圍4 綜合性能（工作穩(wěn)定可靠、成本低、壽命長、體積小、維修方便

17、、節(jié)能1 脈沖頻率高，脈沖參數(shù)容易調(diào)節(jié)，脈沖波形較好，易于實現(xiàn)多回路加工和自適應控制等自動化要求。2 3 應用很廣泛，特別在中小型脈沖電源中等脈沖電源:每個脈沖在介質(zhì)擊穿后所釋放的單個脈沖能量相等，從而確保放電凹坑大小均勻，在時間相等。獲得等脈沖電流寬度的方法：te后，發(fā)出信號中斷脈沖，完成一次放電，同時觸發(fā)另一個單穩(wěn)態(tài)電路，延時 to （脈沖間隔）后發(fā)出信號開始第二個脈沖。對自動進給系統(tǒng)的一般要求:1 較廣的速度調(diào)節(jié)跟蹤范圍；2 足夠的靈敏度和快速性；3 必要的穩(wěn)定4 體積小、結構簡單、維修方便自動進給調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括測量環(huán)節(jié)、比較環(huán)節(jié)、放大驅(qū)動環(huán)節(jié)、執(zhí)行環(huán)節(jié)和調(diào)節(jié)對象幾個主要環(huán)節(jié) 分組成線切割

18、加工的原理:利用移動的細金屬導線（銅絲或鉬絲）作電極，對工件進行脈沖火花放電，切割成形線切割加工與電火花成形加工的共性： 2 加工機理、生產(chǎn)率、表面粗糙度等工藝規(guī)律、材料的可加工性等基本相似。1 脈沖寬度、平均電流不能太大，工藝加工參數(shù)范圍較小，屬中、精正極性電火花加工；2采用水或水基工作液，電阻率較小，開路狀態(tài)下有明顯電解電流，存在的電解效應有益于改善表面粗糙度；3 一般沒有穩(wěn)定的電弧放電；4 存在“疏散接觸”式輕壓放電現(xiàn)象；5 節(jié)省成形工具電極的設計制造費用；6 可以加工微細異形孔、窄縫、復雜形狀工件；7 單位長度電極絲損耗較少，對加工精度影響較小線切割加工的應用范圍：1模具加工；電火花加

19、工與線切割加工的精度區(qū)別2 3 零件加工1偏差判別決定xy23偏差計算4終點判斷達到終點，則停止差補和進給去除金屬的電解加工和在工件上沉積金屬通過電化學反應去除工件材料或在其上鍍覆金屬材料的非傳統(tǒng)加工方法。金屬的電極電位：在金屬和其鹽溶液之間的電位差。當金屬溶解和沉積互相平衡時的電極電位，又稱為平衡電極電位。電極電位的測量： 25時，金屬離子有效質(zhì)量分數(shù)為 1g/L，金屬的電極電位與標準氫電極的電位差，成為標準電極電位電極的極化（代數(shù)值增大、陰極電位負向移動（代數(shù)值減小。極化后的電極電位與平衡電位的差值成為超電位，電流密度增加， 超電位也增加。極化：當有電流通過電解池時，電極的平衡狀態(tài)被破壞，

20、陽極電位向正移，陰極的電位向負移動，這一現(xiàn)象稱為極化。超電位：極化后的電極電位與平衡電位的差值稱為超電位濃差極化:在外電場的作用下，如果陽極表面液層中金屬離子的擴散與遷移速度較慢，來不及擴散到溶液中去，使陽極表面造成金屬離子堆積，引起了電位值增大（即陽極電位向正移極化。陰極的濃差極化較小。（加速電極表面離子的擴散和遷移速度）提高電解液流速以增強其攪拌作用； 2 升高電解液溫度等1電化學極化主要發(fā)生在陰極上，從電源流入的電子來不及轉移給電解液中的陽離子，在陰極上積累過多的電子使陰極電位向負移，從而形成電化學極化。2陽極上的電化學極化一般是很小的，但當陽極上產(chǎn)生析氧反應時，就會產(chǎn)生相當嚴重的電化學

21、極化。:電化學極化僅僅取決于反應本身，即電極材料和電解液成分，此外還與溫度、電流密度有關。溫度升高，反應速度加快，電化學極化減??；電流密度愈高，電化學極化也愈嚴重。金屬的活化:利用陽極溶解原理的電化學加工時，若陽極溶解過程緩慢，會影響生產(chǎn)率。 活化：使金屬鈍化膜破壞的過程稱為活化。影響活化的因素: 加熱電解液；通入還原性氣體或某些活性離子Cl等。電解加工成形原理: 圖中細豎線的疏密程度表示兩極間的電流密度的大小，在加工剛開始時，相對于工件不斷進給，直至得到工件表面和陰極工作表面基本相似的形狀。1加工范圍廣（高硬度、高強度、高韌性、復雜型面；2 3 可達到較好的表面粗糙度 Ra1.250.2m

22、和0.1mm 的平均精度；4 加工過程不存在機械切削力，無殘余應力和變形，無飛邊和毛刺；5 陰極工具不耗損，可長期使用電解加工的缺點:12 電極工具設計與制造麻煩，難適應單件生產(chǎn)；3 附屬設備較多，占地面積大，要求機床具有足夠的剛度和防腐蝕性，造價高；4 電解液對環(huán)境有污染，需要無害化處理選擇電解加工工藝的原則：1難加工材料；2復雜形狀零件；3大批量生產(chǎn)電極反應過程基本原理:電極電位最負的物質(zhì)首先在陽極反應；電極電位最正的物質(zhì)首先在陰極反應1 2 3 及時帶走電解產(chǎn)物和冷卻 2 具有較高的加工精度和表面質(zhì)量3 陽極產(chǎn)物為不溶性化合物:影響因素：電化學當量、電解電流、電解時間、電解液電鑄加工的原理利用電鍍液中金屬正離子在電場的作用下，鍍覆沉積到陰極上去的過程。涂鍍加工的原理又稱刷鍍或無槽電鍍，是在金屬工件表面局部快速電化學沉積金屬的新技術。激光加工原理:用高強度方向性好單色性好的相干光獲得極高的能量密（1081010W/cm2）和10000以上的高溫，使材料在極短的時間內(nèi)（千分之幾秒甚至更短）熔化甚至氣化，以達到去除材料的目的激光具有一般光的共性（反射、折射、干涉等（受激輻射 1 2 單色性好 3 4 方向性好激光的產(chǎn)生條件 1 粒子數(shù)反轉（高能級）的原子數(shù)目大于處于基