非传统加工方法

1. 非传统加工方法 非传统加工方法(特种加工方法)是指区别于传统切削加工方法，利用化学、物理(电、声、光、热、磁)或电化学方法对工件材料进行加工的一系列加工方法的总称。

2. 这些加工方法包括： • 化学加工(CHM)、电化学加工(ECM)、电化学机械加工(ECMM)、电火花加工(EDM)、电接触加工(RHM)、超声波加工(USM)、激光束加工(LBM)、离子束加工(IBM)、电子束加工(EBM)、等离子体加工(PAM)、电液加工(EHM)、磨料流加工(AFM)、磨料喷射加工(AJM)、液体喷射加工(HDM)及各类复合加工等。

3. 1、电火花加工 • 原理 • 电火花加工是利用工具电极和工件电极间瞬时火花放电所产生的高温熔蚀工件表面材料来实现加工的。 • 电火花加工机床一般由脉冲电源、自动进给机构、机床本体及工作液循环过滤系统等部分组成。 • 工件固定在机床工作台上。 • 脉冲电源提供加工所需的能量，其两极分别接在工具电极与工件上。 • 当工具电极与工件在进给机构的驱动下在工作液中相互靠近时，极间电压击穿间隙而产生火花放电，释放大量的热。工件表层吸收热量后达到很高的温度(10000℃以上)，其局部材料因熔化甚至气化而被蚀除下来，形成一个微小的凹坑。

4. 工作液循环过滤系统强迫清洁的工作液以一定的压力通过工具电极与工件之间的间隙，及时排除电蚀产物，并将电蚀产物从工作液中过滤出去。工作液循环过滤系统强迫清洁的工作液以一定的压力通过工具电极与工件之间的间隙，及时排除电蚀产物，并将电蚀产物从工作液中过滤出去。 • 多次放电的结果，工件表面产生大量凹坑。 • 工具电极在进给机构的驱动下不断下降，其轮廓形状便被“复印”到工件上(工具电极材料尽管也会被蚀除，但其速度远小于工件材料)。

5. 电火花加工分类 • （1）用特殊形状的电极工具加工相应工件的电火花成形加工机床 • 原理示意 1、成型加工 2、打孔加工

6. （2）用线电极加工二维轮廓形状工件的电火花线切割机床（2）用线电极加工二维轮廓形状工件的电火花线切割机床 • 原理示意

7. 应用范围 • ①加工硬、脆、韧、软和高熔点的导电材料； • ②加工半导体材料及非导电材料； • ③加工各种型孔、曲线孔和微小孔； • ④加工各种立体曲面型腔，如锻模、压铸模、塑料模的模膛； • ⑤用来进行切断、切割以及进行表面强化、刻写、打印铭牌和标记等。

8. 2、电解加工 • 原理 • 电解加工是利用金属在电解液中产生阳极溶解的电化学原理对工件进行成形加工的一种方法。 • 工件接直流电源正极，工具接负极，两极之间保持狭小间隙(0.1mm～0.8mm)。 • 具有一定压力(0.5MPa～2.5MPa)的电解液从两极间的间隙中高速15m/s～60m/s)流过。 • 当工具阴极向工件不断进给时，在面对阴极的工件表面上，金属材料按阴极型面的形状不断溶解，电解产物被高速电解液带走，于是工具型面的形状就相应地“复印”在工件上。

9. 特点 • ① 工作电压小，工作电流大； • ②以简单的进给运动一次加工出形状复杂的型面或型腔； • ③可加工难加工材料； • ④生产率较高，约为电火花加工的5～10倍； • ⑤加工中无机械切削力或切削热，适于易变形或薄壁零件的加工； •  ⑥平均加工公差可达±0.1mm左右； • ⑦附属设备多，占地面积大，造价高； • ⑧电解液既腐蚀机床，又容易污染环境。

10. 应用范围 • 电解加工主要用于加工型孔、型腔、复杂型面、小直径深孔、膛线以及进行去毛刺、刻印等。

11. 3、激光加工 • 原理 • 对工件的激光加工由激光加工机完成。 • 激光加工机通常由激光器、电源、光学系统和机械系统等组成。 • 激光器(常用的有固体激光器和气体激光器)把电能转变为光能，产生所需的激光束，经光学系统聚焦后，照射在工件上进行加工。 • 工件固定在三坐标精密工作台上，由数控系统控制和驱动，完成加工所需的进给运动。

12. 原理示意图

13. 特点 • ① 不需要加工工具； • ② 激光束的功率密度很高，几乎对任何难加工的金属和非金属材料都可以加工； • ③ 激光加工是非接触加工，工件无受力变形； • ④ 激光打孔、切割的速度很高，加工部位周围的材料几乎不受切削热的影响，工件热变形很小。 • ⑤激光切割的切缝窄，切割边缘质量好。

14. 应用范围 • 激光加工已广泛用于金刚石拉丝模、钟表宝石轴承、发散式气冷冲片的多孔蒙皮、发动机喷油咀、航空发动机叶片等的小孔加工以及多种金属材料和非金属材料的切割加工。

15. 4、超声波加工 • 原理 • 超声波加工是利用超声频(16KHz～25KHz)振动的工具端面冲击工作液中的悬浮磨料，由磨粒对工件表面撞击抛磨来实现对工件加工的一种方法。

16. 超声发生器将工频交流电能转变为有一定功率输出的超声频电振荡，通过换能器将此超声频电振荡转变为超声机械振动，借助于振幅扩大棒把振动的位移幅值由0.005mm～0.01mm放大到0.01～0.15mm，驱动工具振动。超声发生器将工频交流电能转变为有一定功率输出的超声频电振荡，通过换能器将此超声频电振荡转变为超声机械振动，借助于振幅扩大棒把振动的位移幅值由0.005mm～0.01mm放大到0.01～0.15mm，驱动工具振动。 • 工具端面在振动中冲击工作液中的悬浮磨粒，使其以很大的速度，不断地撞击、抛磨被加工表面，把加工区域的材料粉碎成很细的微粒后打击下来。 • 虽然每次打击下来的材料很少，但由于打击的频率高，仍有一定的加工速度。由于工作液的循环流动，被打击下来的材料微粒被及时带走。 • 随着工具的逐渐伸入，其形状便“复印”在工件上。

17. 应用范围 • 在加工难切削材料时，常将超声振动与其它加工方法配合进行复合加工，如超声车削、超声磨削、超声电解加工、超声线切割等。 • 这些复合加工方法把两种甚至多种加工方法结合在一起，能起到取长补短的作用，使加工效率、加工精度及工件的表面质量显著提高。