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•一、特种加工的产生及发展1.尖端科学技术的发展方向高精度高速度高温高压大功率及小型化。2.对机械制造部门提出的新要求：（1）解决各种难切削材料的加工问题；（2）解决各种特殊复杂表面的加工问题；（3）解决各种超精、光整或具有特殊要求的零。件的加工问题3.切削加工的本质和特点：（1）靠刀具材料比工件更硬；（2）靠机械能把工件上多余的材料切除。5.特种加工的特点（1）不是主要依靠机械能，而是主要用其他能量去除金属材料；（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著的机械切削力。6.特种加工与传统切削加工的不同点•（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著的机械切削力；•（4）主运动速度一般都较低；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”。•二、特种加工的分类••三、特种加工对机械制造工艺技术产生的影响•1.提高了材料的可加工性材料的可加工性不在与硬度、强度、韧性、脆性等直接相关，对电火花、线切割加工而言，淬火钢比未淬火钢更易加工。特种加工方法使材料的可加工范围从普通材料发展到硬质合金、超硬材料和特殊材料。•2.改变了零件的典型工艺路线以前的典型工艺路线是先加工后淬火，特种加工的工艺路线是先淬火后加工。•3.改变了试制新产品的模式特种加工可以直接加工出各种标准和非标准件，各种特殊、复杂的二次曲面体零件，省去设计制造相应刀具、夹具、量具、模具、工装，大大缩短了试制周期。快速成型技术，成为试制新产品的必要也是重要手段。•4.特种加工对产品零件的结构设计带来很大的影响各种复杂冲模过去采用拼镶结构，有了特种加工可设计成成整体结构花键的齿根加工，用拉削方法时，刀齿只能是清棱清角的齿根，电解加工时，非采用小圆角的齿根不可。•5.重新衡量传统的结构工艺性的好坏过去认为工艺性很坏的小孔、窄缝等，因为有了特种加工方法，现代产品结构中可以大量采用。•6.特种加工已经成为微细加工和纳米加工的主要手段2.电化学加工的特点•1）应用范围广：导电的材料均可加，不受材料的性能的限制；•2）加工的质量高：无机械切削力，工件表面无残余应力、飞边、毛刺和棱角；•3）一次完成加工，加工的面积大，效率高；•4）对环境有一定的污染。3.电化学加工的分类•电化学加工有三种不同的类型。•1）利用电化学反应过程中的阳极溶解来进行加工，主要有电解加工和电化学抛光等；•2）利用电化学反应过程中的阴极沉积来进行加工，主要有电镀、电铸等；•3）利用电化学加工与其他加工方法相结合的电化学复合加工工艺进行加工，目前主要有电解磨削、电化学阳极机械加工(其中还含有电火花放电作用)。电解加工特点(1)能加工各种硬度和强度的材料。只要是导体（金属），不管其硬度和强度多大，都可加工。(2)生产率高，约为电火花加工的5～10倍，在某些情况下，比切削加工的生产率还高，且加工生产率不直接受加工精度和表面粗糙度的限制。(3)表面质量好，电解加工不产生残余应力和变质层，又没有飞边、刀痕和毛刺。在正常情况下，表面粗糙度Ra可达0.2～1.25μm。(4)电解加工设备简单，用简单的直线运动可加工复杂的行腔。(5)阴极工具在理论上不损耗，基本上可长期使用。注：电解加工当前存在的主要问题是：1）加工精度难以严格控制，尺寸精度一般只能达到0.15～0.30mm。2）电解液对设备有腐蚀作用，电解液的处理也较困难。3）加工复杂的形腔，工具制造成本高。2.电解加工设备电解加工的基本设备包括直流电源、机床及电解液系统三大部分。1)直流电源电解加工常用的直流电源为硅整流电源和晶闸管整流电源2)机床电解加工机床的任务是:安装夹具、工件和阴极工具，并实现其相对运动，传送电和电解液。对机床的要求：（1）足够的刚性：电解加工过程中虽没有机械切削力，但电解液对机床主轴和工作台的作用力是很大的；（2）进给系统的稳定性：如果进给速度不稳定，阴极相对工件的各个截面的电解时间就不同，影响加工精度；（3）好的防腐措施和安全措施：电解加工机床经常与具有腐蚀性的工作液接触。3)电解液系统（1）要求：①导电率高、流动性好：保证较低的加工的电压获得较大的加工电流，在较低的压力下得到较高的流水，减少发热；②电离度、溶解度大：阳离子具有负电极电位；③性能稳定、操作安全：腐蚀轻、不易燃、不爆炸、环境污染小及对操作者危害小；④阳极的产物不溶性：便于处理、不会再阴极表面沉积；⑤价格低廉、适应性强、使用寿命长。（2）特性①杂散腐蚀：衡量电解加工精度高低的指标。在其他条件相同的情况下，保证严格按工具电极的形状加工。杂散腐蚀小，成形精度高。②电流效率：不同的电解液在阳极表面生成钝化层厚度不同，阳极的溶解效率不同。不同的电解液电流效率不同。③加工速度的非线性：加工速度与电流密度的关系曲线。由于钝化作用和电极间隙的影响。注：电解液的特性不同，使用性能不同，其判别的标准为加工精度、表面质量和生产成本。（3）作用：①导电介质与化学反应：电解液不仅作为导电介质传递电流，而且在电场的作用下进行化学反应，使阳极溶解能顺利而有效地进行，这一点与电火花加工的工作液的作用是不同的。②更新和冷却：电解液也担负着及时把加工间隙内产生的电解产物和热量带走的任务。（4）电解液分类：中性盐溶液、酸性盐溶液和碱性盐溶液。注：中性盐溶液的腐蚀性较小，使用时较为安全，故应用最广。常用的电解液有NaCl、NaNO3、NaClO3三种。（5）对加工过程的影响①电解液的参数：成分、浓度、温度、酸碱性、粘度等。注：它们对加工过程均有显著的影响，主要是浓度和温度。②浓度与温度对电导率、电流效率和粘度影响大，浓度大、温度高，则电导率高、电密度高、腐蚀能力强，生产效率高，精度下降。③选择合适的温度：应综合考虑机床夹具、电导率、电流效率、极间间隙电解液的沸腾等，一般低于60℃，推荐为30~40℃。④浓度与温度对极间间隙的影响：水的分解、蒸发及电解质的分布，应及时调整浓度，影响加工精度。⑤粘度对流动性的影响：在电解系统中设置加热和冷却系统来调节温度。（6）流速和流向①流速：大于10m/s，保证将电解产物和热量带走（氢氧化物、氢气）②流向：正流向、反流向和侧向流向。注：1）流速和流量是由电解泵的出水压力来调节；2）正流向：电解液从工具电极中心流入，经缝隙四周流出，不要密封，流出方向无法控制，精度、表面质量差；3）反流向：电解液从型腔周边流入，经工具电极中心流出，要加密封，可控制流速和流量。4）侧向流向：电解液从一侧面流入，经另一侧面流出，不适合加工较深的型腔，用于型腔模的修复。5）电解液出口的形状与布局应与工件的形状或型腔结构相适应，避免出现死水区。3.电解加工应用电解加工主要应用在深孔加工、叶片(型面)加工、锻模(型腔)加工、管件内孔抛光、各种型孔的倒圆和去毛刺、整体叶轮的加工等方面。如图2-3是用电解加工整体叶轮，叶轮上的叶片是采用套料法逐个加工的。加工完一个叶片，退出阴极，经分度后再加工下一个叶片。2.3加工参数与加工精度1．加工精度的含义：复制精度、重复精度。1）复制精度：工件尺寸形状与工具电极尺寸形状的符合程度。影响主要因素是沿工件加工表面的间隙的均匀性。2）重复精度：加工一批零件的尺寸形状的变化程度。影响主要因素是工具电极的损耗状况、极间间隙的稳定性。2.复制精度与加工参数的关系1）平衡间隙的大小：平衡间隙与工件形状、电解液的流向、流畅和电解液在极间达到的流速、电流密度和进给速度相关，平衡间隙小，复制精度高。依据工件形状和尺寸来设计工具电极。2)保持加工间隙的恒定性：低电流密度、低进给速度要比大间隙、大电流密度加工复制精度高。加工间隙越小，复制精度越高，但效率低。3）浓度的影响：浓度低比浓度高好。4）电解液的成分的影响：易钝化的电解液，复制精度低，不同的工件材料应选用不同的电解液。用不同的添加剂来调节。3.重复精度与加工参数的关系1）平衡间隙的越稳定，重复精度越高；2）导电率的影响：电解液的成分、浓度、温度的稳定。增大池容积、调节温度。3）间隙电压的影响：在工件材料、电解液的成分、浓度、温度、流速相同时，控制加工电压的稳定，采用晶闸管电源；4）进给速度的影响：进给速度的稳定匀速，低速不爬行。5）流速的影响：流速的稳定，通过控制进出口压力来实现。4.表面质量与加工参数的关系1）表面质量：微观几何形状的粗糙度，加工过程中对工件表面的烧伤、晶界腐蚀、微裂纹、流纹等物理化学性能。2）工件材料、金相组织和热处理的影响：金相组织复杂，电位相差大，粗糙度差，单一均匀组织和相应处理，粗糙度好，物理化学性能好；3）小间隙和高电流密度时组织均匀、溶解均匀，粗糙度好。4）小间隙和高间隙电压，低浓度电解液，表面质量好。5）适当的流速、均匀的流场，表面质量好；6）严格控制温度，温度低，钝化严重，温度高易产生溶解不均匀和剥落；7）选择与工件材料相适应的电解液，表面质量好。2.4电解加工工艺1.加工原则1)不宜单件加工；2）采用传统加工方法无法实现的，高硬度、高强度、高韧性和高脆性材料；3）形状结构复杂、薄壁、刚性差的零件。2.型孔加工1)加工对象：多边形孔、椭圆、半圆等异形的通或盲孔。2）加工方法：端面进给，采用正流向。注：1)防止孔壁锥度，工具电极（阴极）非工作侧面采用绝缘，材料为环氧树脂。2）绝缘层与阴极粘牢，防止电解液的冲刷。2.型腔加工1)加工对象：异形的通或盲内腔。2）加工方法：端面进给或侧向进给，采用成型精度高的电解液。注：1)电极设计与制造是保证加工要求的保证。2）工具电极设计应按平衡间隙理论设计。3.型面加工1)加工对象：异形的外成形面的加工。2）加工方法：端面进给或侧向进给，采用成型精度高的电解液。注：1)电极设计与制造是保证加工要求的保证。2）工具电极设计应按平衡间隙理论设计。3）复杂形状的零件可采用机加工的方式预先加工，后用电解法成形。4.去毛刺和倒圆1)加工对象：零件的最终修正和后续工序的加工，工件材料一般为硬韧性材料。2）加工方法：工具阴极接近工件，工作时两者相对静止，尖端电流密度大实现加工。注：1)电解液的浓度低于电解加工，防止杂散腐蚀。2）及时清理毛刺，防止短路。