第七章特种加工工艺第一节概述随着科学技术、工业生产的发展及各种新兴产业的涌现，工业产品内涵和外延都在扩大；正向着高精度、高速度、高温、高压、大功率、小型化、环保（绿色）化及人本化方向发展，制造技术本身也应适应这些新的要求而发展，传统机械制造技术和工艺方法面临着更多、更新、更难的问题。体现在：1）新型材料及传统的难加工材料，如碳素纤维增强复合材料、工业陶瓷、硬质合金、钛合金、耐热钢、镍合金、钨钼合金、不锈钢、金刚石、宝石、石英以及锗、硅等各种高硬度、高强度、高韧性、高脆性、耐高温的金属或非金属材料的加工；2）各种特殊复杂表面，如喷气涡轮机叶片、整体涡轮、发动机机匣和锻压模的立体成型表面，各种冲模冷拔模上特殊断面的异型孔，炮管内膛线，喷油嘴、棚网、喷丝头上的小孔、窄缝、特殊用途的弯孔等的加工；3）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，伺服阀，以及细长轴、薄壁零件、弹性组件等低刚度零件的加工。上述工艺问题仅仅依靠传统的切削加工方法很难、甚至根本无法解决。特种加工就是在这种前提条件下产生和发展起来的。特种加工与传统切削加工的不同点是：1）主要依靠机械能以外的能量(如电、化学、光、声、热等)去除材料；多数属于“熔溶加工”的范畴。2）工具硬度可以低于被加工材料的硬度，即能做到“以柔克刚”；3）加工过程中工具和工件之间不存在显着的机械切削力；4）主运动的速度一般都较低；理论上，某些方法可能成为“纳米加工”的重要手段；5）加工后的表面边缘无毛刺残留。微观形貌“圆滑”；特种加工又被称为非传统或非常规加工，英译：Non-traditional（conventional）Machining，简写：NTM或NCM。特种加工方法种类很多，而且还在继续研究和发展。目前在生产中应用的特种加工方法很多，它们的基本原理、特性及适用范围见表7-1。本章着重讲述其中几种。表7－1常用特种加工方法（沿用吴拓主编《机械制造工程》（第2版）机械工业出版社2005年9月表5-9）特种加工方法加工所用能量可加工的材料工具损耗率(％)金属去除率/mm3min-1尺寸精度/mm表面粗糙度Ra/?m特殊要求主要适用范围最低／平均平均／最高平均／最高平均／最高电火花加工电热能任何导电的金属材，如硬质合金、耐热钢、不锈钢、淬火钢等1／5030／30000.05／0.00510／0.16各种冲、压、锻模及三维成型曲面的加工电火花线切割电热能极小(可补偿)5／200.02／0.0055／0.63各种冲模及二维曲面的成型截割电化学加工电、化学能无100／100000.I／0.032.5／0.16机床、夹具、工件需采取防锈防蚀措施锻模及各种二维、三维成型表面加工电化学机械电、化、机械能1／501／1000..02／0.0011.25／0.04硬质合金等难加工材料的磨削超声加工声、机械能任何脆硬的金属及非金属材料0.1／101／500.03／0.0050.63／0.16石英、玻璃、锗、硅、硬质合金等脆硬材料的加工、研磨快速成形光、热、化学树脂、塑料、陶瓷、金属、纸张、ABS无增材制造制造各种模型激光加工光、热能任何材料不损耗瞬时去除率很高，受功率限制，平均去除率不高0.0I／0.00110／1.25加工精密小孔、小缝及薄板材成型切割、刻蚀电子束加工电、热能需在真空中加工离于束加工电、热能很低／0.01?m0.01表面超精、超微量加工、抛光、刻蚀、材料改性、镀覆第二节电火花加工电火花加工又称放电加工、电蚀加工(E1ectro－DischargeMachining，简称EDM)，是一种利用脉冲放电产生的热能进行加工的方法。其加工过程为：使工具和工件之间不断产生脉冲性的火花放电，靠放电时局部、瞬时产生的高温把金属熔解、气化而蚀除材料。放电过程可见到火花，故称之为电火花加工，日本、英、美称之为放电加工，其发明国家―原苏联称电蚀加工。一、电火花加工基本原理、装置及特点1．电火花加工的基本原理与装置电火花加工的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现象来蚀除多余的金属，以达到对零件的尺寸、形状及表面质量的加工要求。图7-1所示是电火花加工系统图。工件1与工具4分别与脉冲电源2的两输出端相联接。自动进给调节装置3(此处为液压缸及活塞)使工具和工件间经常保持一很小的放电间隙。当脉冲电压加到两极之间，便在当时条件下某一间隙最小处或绝缘强度最低处击穿介质，产生火花放电，瞬时高温使工具和工件表面都蚀除掉一小部分金属，形成一个小凹坑，如图7-2所示。其中图a表示单个脉冲放电后的电蚀坑，图b表示多次脉冲放电后的电极表面。脉冲放电结束后，经过一段间隔时间(