1、特种加工培训资料内容I.特种加工技术概述II.电火花加工III. 电解加工IV. 高能束加工 非传统加工又称特种加工，通常被理解为别于传统切削与磨削加工方法的总称。非传统加工方法 产生于二次大战后。两方面问题传统机械加工方法难于解决： 1）难加工材料的加工问题。宇航工业等对材料高强度、高硬度、高韧性、耐高温、耐高压、耐低温等的要求，使新材料不断涌现。 2）复杂形面、薄壁、小孔、窄缝等特殊加工问题。非传统加工方法将电、磁、声、光等物理量及化学能量或其组合直接施加在工件被加工的部位上，从而使材料被去除、累加、变形或改变性能等。 特种加工技术概述主要不是依靠机械能，而是用其它能量（如电能、光能、主要
2、不是依靠机械能，而是用其它能量（如电能、光能、声能、热能、化学能等）去除材料。声能、热能、化学能等）去除材料。工具不受显著切削力的作用，对工具和工件的强度、硬工具不受显著切削力的作用，对工具和工件的强度、硬度和刚度均没有严格要求。度和刚度均没有严格要求。 一般不会产生加工硬化现象。加工变形小，发热少一般不会产生加工硬化现象。加工变形小，发热少( (或或仅局限于工件表层加工部位很小区域内仅局限于工件表层加工部位很小区域内) )，工件热变形，工件热变形小，加工应力小，易于获得好的加工质量。小，加工应力小，易于获得好的加工质量。 加工中能量易于转换和控制，有利于保证加工精度和加工中能量易于转换和控制
3、，有利于保证加工精度和提高加工效率。提高加工效率。材料去除速度一般低于常规加工方法，这也是目前常规材料去除速度一般低于常规加工方法，这也是目前常规加工方法仍占主导地位的主要原因。加工方法仍占主导地位的主要原因。方法特点方法特点 机械过程：利用机械力，使材料产生剪切、断裂，以去除材料。如超声波加工、水喷射加工、磨料流加工等。 热学过程：通过电、光、化学能等产生瞬时高温，熔化并去除材料，如电火花加工、高能束加工、热力去毛刺等。 电化学过程：利用电能转换为化学能对材料进行加工，如电解加工、电铸加工（金属离子沉积）等。 化学过程：利用化学溶剂对材料的腐蚀、溶解，去除材料，如化学蚀刻、化学铣削等。分类分
4、类(加工机理和采用的能源分加工机理和采用的能源分)复合过程复合过程分类分类 拓宽现有非传统加工方法的应用领域。拓宽现有非传统加工方法的应用领域。 探索新的加工方法，研究和开发新的元器件。探索新的加工方法，研究和开发新的元器件。 优化工艺参数，完善现有的加工工艺。优化工艺参数，完善现有的加工工艺。 向微型化、精密化发展。向微型化、精密化发展。 采用数控、自适应控采用数控、自适应控制、制、CAD/CAMCAD/CAM、专家系统、专家系统等技术，提高加工过程等技术，提高加工过程自动化、柔性化程度。自动化、柔性化程度。EI 收录文章数比较收录文章数比较70年代年代80年代年代90年代年代2084110
5、4232142244424214441321252353316激光加工激光加工 电火花加工电火花加工 超声加工超声加工 电化学加工电化学加工发展趋势发展趋势电火花加工的原理示意图电火花加工的原理示意图q原理：利用工具电极与工件电极之间脉冲性火花放电，原理：利用工具电极与工件电极之间脉冲性火花放电，产生瞬时高温，工件材料被熔化和气化。同时，该处绝产生瞬时高温，工件材料被熔化和气化。同时，该处绝缘液体也被局部加热，急速气化，体积发生膨胀，随之缘液体也被局部加热，急速气化，体积发生膨胀，随之产生很高的压力。在这种高压作用下，已经熔化、气化产生很高的压力。在这种高压作用下，已经熔化、气化的材料就从工件
6、的表面迅速被除去的材料就从工件的表面迅速被除去 进给进给系统系统放电间隙放电间隙工具电极工具电极工件电极工件电极直流直流脉冲脉冲电源电源工作液工作液 4个阶段：1.介质电离、击穿，形成放电通道；2.火花放电产生熔化、气化、热膨胀；3.抛出蚀除物；4.间隙介质消电离（恢复绝缘状态）。 电极材料电极材料要求导电，损耗小，易加工；要求导电，损耗小，易加工；常用材料：紫铜、石墨、铸铁、钢、黄铜等，常用材料：紫铜、石墨、铸铁、钢、黄铜等，石墨最常用。石墨最常用。 工作液工作液主要功能压缩放电通道区域，提主要功能压缩放电通道区域，提高放电能量密度，加速蚀物排出；常用工作液高放电能量密度，加速蚀物排出；常用
7、工作液有煤油、机油、去离子水、乳化液等。有煤油、机油、去离子水、乳化液等。 放电间隙放电间隙合理的间隙是保证火花放电的合理的间隙是保证火花放电的必要条件。为保持适当的放电间隙，在加工过必要条件。为保持适当的放电间隙，在加工过程中，需采用自动调节器控制机床进给系统，程中，需采用自动调节器控制机床进给系统，并带动工具电极缓慢向工件进给。并带动工具电极缓慢向工件进给。电火花加工工作要素电火花加工工作要素脉冲宽度与间隔脉冲宽度与间隔影响影响加工速度、表面粗糙加工速度、表面粗糙度、电极消耗和表面组织等。脉冲频率高、持度、电极消耗和表面组织等。脉冲频率高、持续时间短，则每个脉冲去除金属量少，表面粗续时间短
8、，则每个脉冲去除金属量少，表面粗糙度值小，但加工速度低。通常放电持续时间糙度值小，但加工速度低。通常放电持续时间在在2s2s至至2ms2ms范围内，各个脉冲的能量范围内，各个脉冲的能量2mJ2mJ到到20J20J（电流为（电流为400A400A时）之间。时）之间。电火花加工工作要素电火花加工工作要素电火花加工类型电火花加工类型电火花线切割原理图X XY Y储丝筒储丝筒导轮导轮电极丝电极丝工件工件电火花线切割加工：用连续移动的钼丝（或电火花线切割加工：用连续移动的钼丝（或铜丝）作工具阴极，工件为阳极。机床工作铜丝）作工具阴极，工件为阳极。机床工作台带动工件在水平面内作两个方向移动，可台带动工件在
9、水平面内作两个方向移动，可切割出二维图形。同时，丝架可作小角度摆切割出二维图形。同时，丝架可作小角度摆动，可切割出斜面。动，可切割出斜面。电火花线切割电火花线切割加工过程显示电火花线切割机床电火花线切割机床电火花加工特点电火花加工特点电火花加工应用电火花加工应用工作原理：工件接阳极，工具（铜或不锈钢）工作原理：工件接阳极，工具（铜或不锈钢）接阴极，两极间加直流电压接阴极，两极间加直流电压6 624V24V，极间保持，极间保持0.10.11mm1mm间隙。在间隙处通以间隙。在间隙处通以 6 660m60m/ /S S高速流高速流动电解液，形成极间导电通路，工件表面材料动电解液，形成极间导电通路，
10、工件表面材料不断溶解，溶解物及时被电解液冲走。工具阴不断溶解，溶解物及时被电解液冲走。工具阴极不断进给，保持极间间隙。极不断进给，保持极间间隙。 电解加工原理图电解加工原理图电解液电解液直流电源直流电源泵泵工件阳极工件阳极阴极进给阴极进给工具阴极工具阴极p特点特点 不受材料硬度限制，能加工高硬度、高韧性的导电材料，不受材料硬度限制，能加工高硬度、高韧性的导电材料，能以简单进给运动一次加工出形状复杂的面和型腔。能以简单进给运动一次加工出形状复杂的面和型腔。 效率率高（比效率率高（比EDMEDM高高5-105-10倍）。采用振动进给和脉冲电流倍）。采用振动进给和脉冲电流等新技术，可进一步提高生产效
11、率和加工精度。等新技术，可进一步提高生产效率和加工精度。 阴极在加工中损耗小。阴极在加工中损耗小。 加工表面质量好，无毛刺、残余应力和变形层。加工表面质量好，无毛刺、残余应力和变形层。 设备投资大，有污染，需防护。设备投资大，有污染，需防护。p电解加工应用电解加工应用 模具型腔、枪炮膛线、发电机叶片、花键孔、内齿轮、模具型腔、枪炮膛线、发电机叶片、花键孔、内齿轮、小而深的孔，电解抛光、倒棱、去毛刺等。小而深的孔，电解抛光、倒棱、去毛刺等。电解加工特点及应用电解加工特点及应用电解加工整体叶轮空心水套管叶片阴极片分度阴极片进给电解液电解倒棱去毛刺电解倒棱去毛刺 机加工中去毛刺工作机加工中去毛刺工作
12、量很大，电解去毛刺量很大，电解去毛刺效率高，节省费用。效率高，节省费用。 原理是尖角处电流密原理是尖角处电流密度最高度最高 去毛刺时间与加工电去毛刺时间与加工电 压、加工间隙及电解压、加工间隙及电解液参数有关液参数有关 工件与磨轮保持一定接触压力，突出的磨料工件与磨轮保持一定接触压力，突出的磨料使磨轮导电基体与工件之间形成一定间隙。电使磨轮导电基体与工件之间形成一定间隙。电解液从中流过时，工件产生阳极溶解，表面生解液从中流过时，工件产生阳极溶解，表面生成一层氧化膜，其硬度远比金属本身低，易被成一层氧化膜，其硬度远比金属本身低，易被刮除，露出新金属表面，继续进行电解。电解刮除，露出新金属表面，继
13、续进行电解。电解作用与磨削作用交替进行，实现加工。作用与磨削作用交替进行，实现加工。电解磨削电解磨削 电解磨削效率比机械磨削高，磨轮损耗远比机电解磨削效率比机械磨削高，磨轮损耗远比机械磨削小，特别是磨削硬质合金时效果更明显。械磨削小，特别是磨削硬质合金时效果更明显。 电解磨削电解磨削导电磨轮导电磨轮电解液电解液电刷电刷工作台工作台工件工件绝缘板绝缘板导电基体导电基体磨料磨料阳极膜阳极膜 把磁性磨料放工件与磁把磁性磨料放工件与磁极间的入磁场中，磁性磨极间的入磁场中，磁性磨料在延磁力线方向有序排料在延磁力线方向有序排列成具有一定柔性的磁力列成具有一定柔性的磁力刷。加工时工件旋转，并刷。加工时工件旋
14、转，并作相对磁极轴向振动；磁作相对磁极轴向振动；磁性磨料使工件表面上极薄性磨料使工件表面上极薄的金属层及毛边去除，将的金属层及毛边去除，将表面逐步整平以达良好的表面逐步整平以达良好的研磨效果研磨效果磁力抛光磁力抛光工件工件（陶瓷滚柱）（陶瓷滚柱）磁性材料磁性材料磁极磁极振动运振动运动动NS磁力抛光磁力抛光研磨前研磨前研磨后研磨后工件工件磁力线磁力线工件工件工作台工作台激光加工原理图激光加工原理图光阑光阑反射镜反射镜聚焦镜聚焦镜电源电源普通灯光与激光的比较普通灯光与激光的比较 激光产生过程及特性激光产生过程及特性自发吸收自发吸收 - 电子透过吸收光子从低能阶跃迁到高能阶电子透过吸收光子从低能阶跃
15、迁到高能阶 自发辐射自发辐射 - 电子自发地透过释放光子从高能阶跃迁到电子自发地透过释放光子从高能阶跃迁到较低能阶较低能阶 受激辐射受激辐射 - 光子射入物质诱发电子从高能阶跃迁到低光子射入物质诱发电子从高能阶跃迁到低能阶，并释放光子。能阶，并释放光子。激光器激光器混合气体：氦约混合气体：氦约80%80%，氮约，氮约15%15%，COCO2 2 约约5%5%通过高压直流放电进行激励通过高压直流放电进行激励波长波长10.6m10.6m，为不可见光，为不可见光能量效率能量效率5%5% 15%15%反射反射凹镜凹镜反射平镜反射平镜电极电极放电管放电管CO2气体气体冷却水进口冷却水进口冷却水出口冷却水
16、出口激光激光高压直流电源高压直流电源CO2气体激光器气体激光器 加工材料范围广，适用各种金属加工材料范围广，适用各种金属/ /非金属材料，高非金属材料，高熔点材料，耐热合金及陶瓷、金刚石等硬脆材料。熔点材料，耐热合金及陶瓷、金刚石等硬脆材料。 加工性能好，工件可离开加工机进行加工，可透过加工性能好，工件可离开加工机进行加工，可透过透明材料加工，可在不易达到的狭小空间加工。透明材料加工，可在不易达到的狭小空间加工。 非接触加工方式，热变形小，加工精度较高。非接触加工方式，热变形小，加工精度较高。 可进行微细加工。激光聚焦直径理论上可至可进行微细加工。激光聚焦直径理论上可至1m1m以以下，实际可实
17、现下，实际可实现0.01mm0.01mm的小孔加工和窄缝切割。的小孔加工和窄缝切割。 加工速度快，效率高。加工速度快，效率高。 激光加工不仅可以进行打孔和切割，也可进行焊接、激光加工不仅可以进行打孔和切割，也可进行焊接、热处理等工作。热处理等工作。 可控性好，易于自动控制。加工设备昂贵。可控性好，易于自动控制。加工设备昂贵。激光加工特点激光加工特点激光打孔激光打孔激激光光加加工工应应用用焦点位置对孔形状影响焦点位置对孔形状影响激激光光打打孔孔示示意意图图激光加工应用激光加工应用激激光光加加工工的的各各种种应应用用激光加工的各种应用激光加工的各种应用钻孔钻孔切削切削表面处理表面处理钻微孔钻微孔焊
18、接焊接打标打标激光焊接车身激光切割激光加工应用激光打孔时孔实例在铝上刻槽 在钼上打直径为100um的孔 在厚度为1.1mm的铝上打直径为200um的孔 激光加工实例激光加工实例在陶瓷上打在陶瓷上打直径为直径为25um的孔阵列的孔阵列 在硅片上打直径在硅片上打直径为为6um的孔阵列的孔阵列 头发直径头发直径70um特征尺寸特征尺寸25um激光切割激光切割激光切割的不锈钢齿轮激光切割的不锈钢齿轮 激光切割木工艺品激光切割木工艺品 激光切割有机玻璃电脑机箱面板激光切割有机玻璃电脑机箱面板 激光模具焊接激光模具焊接模具焊接模具焊接激光模具焊接激光模具焊接激光模具焊接激光模具焊接 变幅杆变幅杆超声超声波
19、发波发生器生器振动方向振动方向工具工具换能器换能器工作液工作液喷嘴喷嘴工件工件超声切割技术超声切割技术超超声声波波加加工工原原理理图图加工力工具工件振动方向磨料工作液工具振幅 利用工具端面作超声（利用工具端面作超声（161625kHz25kHz）振动，）振动，使工作液中的悬浮磨粒对工件表面撞击抛磨来使工作液中的悬浮磨粒对工件表面撞击抛磨来实现加工。实现加工。 超声波发生器将工频交流电能转变为有一定超声波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，通过换能器将超声功率输出的超声频电振荡，通过换能器将超声频电振荡转变为超声机械振动，此时振幅一般频电振荡转变为超声机械振动，此时振幅一般很
20、小，再通过振幅扩大棒（变幅杆）使固定在很小，再通过振幅扩大棒（变幅杆）使固定在变幅杆端部的工具振幅增大到变幅杆端部的工具振幅增大到0.010.010.15mm0.15mm。 q 工作原理 当工具以当工具以16 000 Hz以上的振动频率作用于悬浮液磨料时，磨以上的振动频率作用于悬浮液磨料时，磨料便以极高的速度强力冲击加工表面；同时由于悬浮液磨料料便以极高的速度强力冲击加工表面；同时由于悬浮液磨料的搅动，使磨粒以高速度抛磨工件表面；此外，磨料液受工的搅动，使磨粒以高速度抛磨工件表面；此外，磨料液受工具端面的超声振动而产生交变的冲击波和具端面的超声振动而产生交变的冲击波和“空化现象空化现象”。所。
21、所谓空化现象，是指当工具端面以很大的加速度离开工件表面谓空化现象，是指当工具端面以很大的加速度离开工件表面时，加工间隙内形成负压和局部真空，在磨料液内形成很多时，加工间隙内形成负压和局部真空，在磨料液内形成很多微空腔；当工具端面以很大的加速度接近工件表面时，空泡微空腔；当工具端面以很大的加速度接近工件表面时，空泡闭合，引起极强的液压冲击波，从而使脆性材料产生局部疲闭合，引起极强的液压冲击波，从而使脆性材料产生局部疲劳，引起显微裂纹。劳，引起显微裂纹。超声波加工机床超声波加工样件超声波加工 适用于加工各种脆性金属材料和非金属材料，如玻璃、适用于加工各种脆性金属材料和非金属材料，如玻璃、陶瓷、半导
22、体、宝石、金刚石等陶瓷、半导体、宝石、金刚石等 。 可加工各种复杂形状的型孔、型腔、形面。可加工各种复杂形状的型孔、型腔、形面。 工具与工件不需作复杂的相对运动，机床结构简单。工具与工件不需作复杂的相对运动，机床结构简单。 被加工表面无残余应力，无破坏层，加工精度较高，尺被加工表面无残余应力，无破坏层，加工精度较高，尺寸精度可达寸精度可达0.010.010.05mm 0.05mm 。 加工过程受力小，热影响小，可加工薄壁、薄片等易变加工过程受力小，热影响小，可加工薄壁、薄片等易变形零件。形零件。 生产效率较低。采用超声复合加工（如超声车削，超声生产效率较低。采用超声复合加工（如超声车削，超声磨
23、削，超声电解加工，超声线切割等）可提高加工效率。磨削，超声电解加工，超声线切割等）可提高加工效率。超声波加工特点及应用超声波加工特点及应用 细微孔细微孔 型腔型腔 异形通孔异形通孔切片切片多个圆片落料多个圆片落料多片圆板落料多片圆板落料切割单晶硅片切割单晶硅片超声波加工应用超声波加工应用应用应用: 型孔、型腔加工；切割加工单晶硅片、陶瓷模型孔、型腔加工；切割加工单晶硅片、陶瓷模块；超声波抛磨块；超声波抛磨电子束加工原理图控制栅极加速阳极电子束斑点旁热阴极聚焦系统工件工作台真空条件下，利用电流加热阴极发射电子束，真空条件下，利用电流加热阴极发射电子束，经控制栅极初步聚焦后，由加速阳极加速，通经控
24、制栅极初步聚焦后，由加速阳极加速，通过透镜聚焦系统进一步聚焦，使能量密度集中过透镜聚焦系统进一步聚焦，使能量密度集中在直径在直径5 510m10m斑点内。斑点内。高速而能量密集的电子束冲击到工件上，被高速而能量密集的电子束冲击到工件上，被冲击点处形成瞬时高温（几分之一微秒时间内冲击点处形成瞬时高温（几分之一微秒时间内升高至几千摄氏度），工件表面局部熔化、气升高至几千摄氏度），工件表面局部熔化、气化直至被蒸发去除。化直至被蒸发去除。 工作原理电子束加工1323(a )(b )(c )(d )1工件；2工件运动方向；3电子束电子束加工曲面、穿孔0.030.07 mm电子束电子束加工的加工的喷丝头喷
25、丝头异形孔异形孔 电子束束径小（最小直径可达电子束束径小（最小直径可达0.01-0.05mm0.01-0.05mm），而其），而其长度可达束径几十倍，可加工微细深孔、窄缝。长度可达束径几十倍，可加工微细深孔、窄缝。 材料适应性广（原则上各种材料均能加工），特别材料适应性广（原则上各种材料均能加工），特别适用于加工特硬、难熔金属和非金属材料。适用于加工特硬、难熔金属和非金属材料。 非接触加工，无工具损耗；无切削力，加工时间极非接触加工，无工具损耗；无切削力，加工时间极短，工件无变形。短，工件无变形。 加工速度高，切割加工速度高，切割1mm1mm厚钢板，速度可达厚钢板，速度可达240mm/min2
26、40mm/min。 在真空中加工，无氧化，特别适于加工高纯度半导在真空中加工，无氧化，特别适于加工高纯度半导体材料和易氧化的金属及合金。体材料和易氧化的金属及合金。 加工设备较复杂，投资较大。多用于微细加工。加工设备较复杂，投资较大。多用于微细加工。 特点及应用电电子子束束加加工工过程模型利用电子束热效应的加工低功率密度、 中等功率密度 高功率密度照射电子束加工原理电子束焊接电子束焊接 焊缝熔深大焊缝熔深大,熔宽小熔宽小,焊缝金属纯度高焊缝金属纯度高,焊接精度焊接精度高高,可实现精密微细焊可实现精密微细焊 可进行薄材料的精密焊接，又可实现厚件焊接，可进行薄材料的精密焊接，又可实现厚件焊接，但不
27、适于大批量产品但不适于大批量产品 所有用其它焊接方法能进行熔化焊的金属及合所有用其它焊接方法能进行熔化焊的金属及合金都可以用电子束焊接金都可以用电子束焊接 主要用于高质量焊接主要用于高质量焊接,能解决异种金属能解决异种金属,易氧化金易氧化金属及难熔金属的焊接属及难熔金属的焊接 价格昂贵价格昂贵(如用如用CO2保护焊机焊接后桥保护焊机焊接后桥,价格仅几价格仅几万元万元,而电子束焊机价格在而电子束焊机价格在200万左右万左右 )电子束焊接与电子束焊接与CO2气体保护焊的比较气体保护焊的比较CO2气保焊焊接气保焊焊接的车桥的车桥.要开坡口要开坡口填丝填丝,热变形大热变形大 电子束焊机电子束焊机焊接的
28、车桥焊接的车桥 电子束焊接后桥设备电子束焊接后桥设备电子束焊接电子束焊接毛细管板结构电毛细管板结构电子束钎焊接头子束钎焊接头 电子束钎焊试样电子束钎焊试样 电子束用于微细加工电子束用于微细加工 缩小投影型电子暴光装置1.电子枪 2.照射透镜 3.掩模板4.缩小投影透镜 5.工件 6.位置对准7.电子束光刻加工技术光刻加工技术1.原版制作原版制作2.光刻光刻涂胶涂胶暴光暴光显影与烘片显影与烘片刻蚀刻蚀剥膜与检查剥膜与检查光学光刻原理与印像片相同，只是用涂覆了感光胶(抗蚀剂)的硅片取代了相纸，掩模版取代了底片。UV光光母板母板掩膜掩膜光刻胶光刻胶SiO2光刻胶光刻胶SiO2 曝光：将掩模覆盖在涂有
29、光刻胶的硅片上，掩模相当于照曝光：将掩模覆盖在涂有光刻胶的硅片上，掩模相当于照相底片，一定波长的光线通过这个相底片，一定波长的光线通过这个“底片底片”，使光刻胶获，使光刻胶获得与掩模图形同样的感光图形。得与掩模图形同样的感光图形。显影与后烘：曝光之后进行显影、定影、坚膜等步骤，在显影与后烘：曝光之后进行显影、定影、坚膜等步骤，在光刻胶膜上有的区域被溶解掉，有的区域保留下来，形成光刻胶膜上有的区域被溶解掉，有的区域保留下来，形成了版图图形。了版图图形。刻蚀：把经曝光、显影后光刻胶微图形中下层材料的裸露刻蚀：把经曝光、显影后光刻胶微图形中下层材料的裸露部分去掉，即在下层材料上重现与光刻胶相同的图形
30、。部分去掉，即在下层材料上重现与光刻胶相同的图形。 光刻工艺图示光刻工艺图示 涂光刻胶涂光刻胶 曝光曝光 显影与后烘显影与后烘 腐蚀腐蚀 剥胶剥胶 光刻加工过程光刻加工过程 在真空条件下，将离子源产生的离子束经过加速、聚焦后投在真空条件下，将离子源产生的离子束经过加速、聚焦后投射到工件表面的加工部位以实现加工的。射到工件表面的加工部位以实现加工的。 离子带正电荷，其质量比电子大数千倍乃至数万倍，故在电离子带正电荷，其质量比电子大数千倍乃至数万倍，故在电场中加速较慢，但一旦加至较高速度，就比电子束具有更大场中加速较慢，但一旦加至较高速度，就比电子束具有更大的撞击动能。离子束加工是靠微观机械撞击能
31、量转化为热能的撞击动能。离子束加工是靠微观机械撞击能量转化为热能进行的。进行的。 离子束加工是离子束射到材料表面时所发生的撞击效应、溅离子束加工是离子束射到材料表面时所发生的撞击效应、溅射效应和注入效应。射效应和注入效应。1.1. 离子刻蚀：离子轰击工件，将工件表面的原子逐离子刻蚀：离子轰击工件，将工件表面的原子逐个剥离，又称离子铣削，实质是一种原子尺度的个剥离，又称离子铣削，实质是一种原子尺度的切削加工。切削加工。2.2. 离子溅射沉积：离子轰击靶材，将靶材原子击出，离子溅射沉积：离子轰击靶材，将靶材原子击出，沉积在靶材附近的工件上，使工件表面镀上一层沉积在靶材附近的工件上，使工件表面镀上一
32、层薄膜。薄膜。3.3. 离子镀离子镀( (离子溅射辅助沉积离子溅射辅助沉积) )：离子同时轰击靶材：离子同时轰击靶材和工件表面，可增强膜材与工件基材间的结合力。和工件表面，可增强膜材与工件基材间的结合力。4.4. 离子注入：离子束直接轰击被加工材料，由于离离子注入：离子束直接轰击被加工材料，由于离子能量相当大，离子就钻入被加工材料的表层。子能量相当大，离子就钻入被加工材料的表层。工件表面层含有注入离子后，就改变了化学成分，工件表面层含有注入离子后，就改变了化学成分，从而改变了工件表面层的机械物理性能。从而改变了工件表面层的机械物理性能。 是目前特种加工中最精密、最微细的加工。离子刻是目前特种加
33、工中最精密、最微细的加工。离子刻蚀可达纳米级精度，离子镀膜可控制在亚微米级精蚀可达纳米级精度，离子镀膜可控制在亚微米级精度，离子注入的深度和浓度亦可精确地控制。度，离子注入的深度和浓度亦可精确地控制。 在高真空中进行，污染少，特别适宜于对易氧化的在高真空中进行，污染少，特别适宜于对易氧化的金属、合金和半导体材料进行加工。金属、合金和半导体材料进行加工。 离子束加工是靠离子轰击材料表面的原子来实现的，离子束加工是靠离子轰击材料表面的原子来实现的，是一种微观作用，所以加工应力和变形极小，适宜是一种微观作用，所以加工应力和变形极小，适宜于对各种材料和低刚件零件进行加工。于对各种材料和低刚件零件进行加
34、工。 主要应用于刻蚀加工主要应用于刻蚀加工( (如加工空气轴承的沟槽，加如加工空气轴承的沟槽，加工极薄材料等工极薄材料等) )、镀膜加工、镀膜加工( (如在金属或非金属材料如在金属或非金属材料上镀制金属或非金属材料上镀制金属或非金属材料) )、注入加工、注入加工( (如某些特殊如某些特殊的半导体器件的半导体器件) )等。等。排水器喷嘴喷嘴阀阀控制器控制器蓄能器蓄能器供水器供水器过滤器过滤器泵泵增压器增压器液压装置液压装置工件工件射流射流dq 工作原理：q 加工装置q 喷嘴材料及工作条件 项目项目 材料材料 孔径孔径/mm 至工件距离至工件距离/mm 喷射角度喷射角度/参数参数金刚石，蓝宝金刚石
35、，蓝宝石，淬火钢石，淬火钢0.0750.42.550030利用超高压水（或水与磨料的混合液）对工件利用超高压水（或水与磨料的混合液）对工件进行切割（或打孔），又称高压水切割，或进行切割（或打孔），又称高压水切割，或“水刀水刀”。 数控设备控制下，进行任意图案切割；数控设备控制下，进行任意图案切割； 高压元件质量可靠，易损件质优价廉，维修成本低；高压元件质量可靠，易损件质优价廉，维修成本低； 钻孔及切割功能设备可一次完成，降低切割成本；钻孔及切割功能设备可一次完成，降低切割成本； 加工一次成型，切口光滑，可节省时间及制造成本；加工一次成型，切口光滑，可节省时间及制造成本； 无毒害、无粉尘、无污染
36、，为操作人员提供更健康的无毒害、无粉尘、无污染，为操作人员提供更健康的工作环境；工作环境； 切缝窄，可减少大量废弃材料的产生；切缝窄，可减少大量废弃材料的产生； 相对其它同类切割设备，加工成本低廉。相对其它同类切割设备，加工成本低廉。 根据设计及工件材质的不同，可以非常方便、快捷的根据设计及工件材质的不同，可以非常方便、快捷的进行调整，极大的缩短从接单至成品产出的时间，为进行调整，极大的缩短从接单至成品产出的时间，为您的企业带来更多的商机和更大的利润。您的企业带来更多的商机和更大的利润。 切割精度切割精度： 0.051-0.254mm,0.051-0.254mm,取决于机器精度、切割取决于机器
37、精度、切割工件大小及厚度。工件大小及厚度。 切割缝隙切割缝隙： 与工作材质大小厚薄和喷嘴有关。纯水与工作材质大小厚薄和喷嘴有关。纯水切割之切口约为切割之切口约为0.1-1.1mm0.1-1.1mm，磨料水混流切割之切口，磨料水混流切割之切口约为约为0.8-1.8mm0.8-1.8mm。磨料管的直径扩口，切口愈大。磨料管的直径扩口，切口愈大。 切割产生的斜边：切割产生的斜边： 取决于切割速度。好的切割品质取决于切割速度。好的切割品质单侧斜边为单侧斜边为0.076-0.102mm0.076-0.102mm。 应用：应用： 复杂曲线图案、厚、脆、易碎、怕热及多种复杂曲线图案、厚、脆、易碎、怕热及多种
38、材质复合之材料。材质复合之材料。 高压水射流切割大理石高压水射流切割大理石高压水射流加工的零件高压水射流加工的零件钻削的钻削的0.8mm 孔孔切割切割7cm 厚不锈钢厚不锈钢微小零件铣削微小零件铣削作业作业常用特种加工方法常用特种加工方法加工方法加工方法主要能量形式主要能量形式作用形式作用形式符号符号电火花电火花加工加工 电火花成型加工电火花成型加工 电火花线切割加工电火花线切割加工电化学电化学加工加工电解加工电解加工电解磨削电解磨削电解研磨电解研磨电铸电铸涂镀涂镀高能束高能束加工加工 激光束加工激光束加工电子束加工电子束加工 离子束加工离子束加工 等离子弧加工等离子弧加工 常用特种加工方法（
39、续上表）常用特种加工方法（续上表）加工方法加工方法主要能量形式主要能量形式作用形式作用形式符号符号物料切物料切蚀加工蚀加工 超声加工超声加工磨料流加工磨料流加工液体喷射加工液体喷射加工化学加化学加工工化学铣削化学铣削 化学抛光化学抛光 光刻光刻复合加复合加工工电化学电弧加工电化学电弧加工 电解电化学机械磨电解电化学机械磨削削加工方法加工方法 可加工可加工材料材料工具损耗率工具损耗率 /%/%最低最低/ /平均平均材料去除率材料去除率 mm3/minmm3/min最低最低/ /平均平均尺寸精度尺寸精度 mmmm最低最低/ /平均平均表面粗糙度表面粗糙度Ra mRa m最低最低/ /平均平均主要适用范围主要适用范围 电火花成电火花成型加工型加工电火花线电火花线切割加工切割加工电解加工电解加工 超声加工超声加工激光束加激光束加工工电子束加电子束加工工 离子束加离子束加工工 几种常见特种加工方法的综合比较几种常见特种加工方法的综合比较为什么特种加工是模具制造的重要方法为什么特种加工是模具制造的重要方法, ,特种加特种加工与一般加工方法有什么区别工与一般加工方法有什么区别? ? 作业作业
