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第十一章特种加工

了解特种加工的产生、发展、特点。学习目标了解各种特种加工的工作原理、特点及应用。掌握简单的电火花线切割加工编程方法。

11.1概述特种加工是相对于传统切削加工而言的，是指直接利用电能、声能、光能和电化学等能量形式进行加工工件的方法的总称。11.1.1特种加工的产生和发展由于材料科学和新技术的发展，新产品正朝着高速度、高精度、高可靠性、耐腐蚀、耐高温高压及大功率等方向发展。采用传统的加工方法十分困难，甚至无法加工。因此，一种本质上区别于传统加工的特种加工便应运而生。特种加工的发展方向有几点：向大功率及高可靠性发展。向多功能、精密化和智能化发展，力求达到标准化、系列化和模块化的目的。扩大应用范围，向复合加工方向发展。不断推进加工新技术、新工艺和新设备的工程化及产业化工作。

11.1.2特种加工的特点特种加工不受工件的强度和硬度的制约，可以加工超硬脆材料和精密微细零件，甚至工具材料的硬度可低于工件材料的硬度。特种加工主要采用电、化学、电化学、声、光和热等能量去除多余的材料，而不是主要靠机械能量切除多余的材料。因此加工时，不存在宏观的切屑，不产生塑性变形，故可以获得较低的表面粗糙度。特种加工的加工范围比较广，适应性比较强。例如，特种加工可以加工高硬度、高韧性和高脆性等难加工材料；可以加工各种复杂的表面以及细微结构的工件；加工各种有特殊要求的精密仪器等。特种加工与传统加工相比，具有以下特点：

11.2常见的特种加工技术电火花加工是指在一定的介质中，通过工具正、负电极和工件电极之间在脉冲放电时产生的电腐蚀作用对导电材料进行加工，使工件的尺寸、形状和表面质量达到技术要求的一种加工方法。加工时，脉冲发生器会产生一连串脉冲电压。由于工具电极和工件的表面凹凸不平，当两极之间的间隙很小时，极间某些点处的电场强度急剧增大，引起绝缘液体的局部电离，形成放电通道。在电场力作用下，通道内的电子高速奔向阳极，正离子奔向阴极，产生火花放电。火花的温度高达5000℃左右，使电极表面局部金属迅速熔化甚至汽化，并从工件表面迅速地被抛离。1．电火花成形加工1）加工原理11.2.1电火花加工

2）加工特点①电火花成形加工时不会产生任何切削力，不会对工件产生额外的负担，因此有利于小孔、薄壁、窄槽以及各种复杂形状的零件的加工，也适合于精密微细加工。②脉冲参数可任意调节，可以在不更换机床的情况下连续进行粗、半精、精加工，并且精加工后的精度比普通加工方法高。③加工范围非常广，可以加工任何硬、脆、软及高熔点的导电材料，在一定条件下，甚至可以加工半导体和非导电材料。④当脉冲宽度不大时，对于整个工件而言，几乎不受热力影响，因此可以减少热影响层，提高加工后的表面质量，也适合于加工热敏感的材料。⑤可以在淬火后进行加工，因而免除了淬火变形对工件尺寸和形状的影响。

3）电火花成形加工的应用（1）型腔加工和曲面加工（2）穿孔加工（3）其他加工电火花加工还可用来磨削平面、进行表面强化、打印标记和雕刻花纹等。

2．电火花线切割加工1）加工原理电火花线切割原理如图所示，脉冲电源一极接工件，另一极接金属丝。金属丝穿过工件上预先加工出的小孔，经导轨由贮丝筒带动做正、反向往复交替移动。电极丝与工件始终保持0.01mm左右的放电间隙，期间注入工作液。工作台带动工件在水平面的X，Y两个坐标方向各自做进给运动，以加工零件。

2）适用范围线切割加工主要应用于模具型孔、型面和窄缝的加工。3）编程基础数控线切割加工程序一般采用的“3B”格式为NRBXBYBJGZ其中，B为分隔数据的间隔符；N为程序段号；R为圆弧半径，加工直线时R值取0；X和Y为二维坐标值；J为计数长度；G为计数方向；Z为加工指令。

（1）坐标系与坐标值采用平面二维相对坐标系，原点随程序段的不同而变化，加工直线时，坐标系原点为直线起点；加工圆弧时，坐标系原点为圆弧圆心。坐标值正负号均不写。（2）计数方向G计数方向的选取：加工直线时取其终点靠近的那一坐标轴，加工圆弧时取其终点不靠近的那一坐标轴，如图

（3）计数长度J计数长度J为被加工直线或者圆弧在计数方向的坐标轴上投影的绝对值总和，单位为微米，不超过六位数。计数长度的计算方法如图（4）加工指令Z加工指令分为直线L和圆弧R两大类，用来指明加工直线或圆弧的类型。在第一象限时，直线记作L1，顺圆记作SR1，逆圆记作NR1。其余象限中，直线或圆弧的加工指令如图所示。加工直线OA，计数方向的坐标轴为X轴，所以计数长度为OB（a）加工直线时加工圆弧MN，计数方向的坐标为X轴，所以计数长度为3倍的