金属材料的机加工和特种加工

关于金属材料的机加工和特种加工第二章金属材料及其加工技术第一节常用金属材料及其特性第二节金属材料成型与工艺性第三节金属表面处理与装饰技术第2页,共49页，2024年2月25日，星期天2.2.1铸造加工及其工艺性2.2.2压力加工及其工艺性2.2.3连接技术及其工艺性2.2.4切削加工及其工艺性2.2.5特种加工及其工艺性第二节金属材料成型与工艺性第3页,共49页，2024年2月25日，星期天2.2.2切削加工及其工艺性切削加工

用刀具从金属材料上切去多余的金属，从而获得符合要求的几何形状、尺寸精度和表面粗糙度的机械零件的加工方法主要包括车、镗、刨、铣、磨、钳等机床加工和少量的手工工具加工。车削主要加工回转体表面镗削主要加工内圆表面刨削主要加工面积较大的长条平面铣削主要加工组合型面等第4页,共49页，2024年2月25日，星期天第5页,共49页，2024年2月25日，星期天切削运动：切削时刀具与工件之间的相对运动称为切削运动主运动：使工件与刀具产生相对运动以进行切削的最基本运动进给运动：为保持切削的连续进行，以逐渐切削出整个工件表面所需的运动切削加工中的术语第6页,共49页，2024年2月25日，星期天车削加工成型原理第7页,共49页，2024年2月25日，星期天车削包括粗车、精车。车削加工成型原理车削的成型运动：主运动：工件绕卡盘回转轴线的旋转运动；进给运动：车刀沿卡盘回转轴线的纵向走刀运动和垂直于卡盘回转轴线的横向吃刀运动。第8页,共49页，2024年2月25日，星期天车削加工特点？车削主要加工回转体表面；套类零件的内圆表面；圆锥外（内）表面；螺纹外（内）表面；内、外沟槽；成型表面；攻丝；钻孔等。第9页,共49页，2024年2月25日，星期天第10页,共49页，2024年2月25日，星期天铣削加工成型及原理第11页,共49页，2024年2月25日，星期天铣削加工成型及原理铣削主要加工小的平面、圆柱面、曲面和复杂型面等。在理论上，如采用三轴联动可以加工除底面（安装表面）以外五个面的任意自由曲面（如人脸轮廓的雕刻）铣削的成型运动：主运动：刀具绕自身轴线的回转运动进给运动：工件的直线或曲线运动（依具体情况而定）第12页,共49页，2024年2月25日，星期天第13页,共49页，2024年2月25日，星期天铣削是平面加工中应用最普遍的方法，可以铣削平面、沟槽、弧形面、螺旋槽、齿轮、凸轮和特形面。铣削加工特点？第14页,共49页，2024年2月25日，星期天铣刀由多个刀齿组成，各刀齿依次切削，没有空行程，且铣刀高速回转，与刨削相比，铣削生产率高，在中批以上生产中多用铣削加工平面。铣削加工特点？第15页,共49页，2024年2月25日，星期天第16页,共49页，2024年2月25日，星期天其他切削方式钻削用于扩孔、锪孔，铰孔或进行攻丝等加工及孔系的加工镗削完成精度高、孔径大或孔系的加工，此外，还可铣平面、沟槽、钻孔、扩孔、铰孔和车端面、外圆、内外环形槽及车螺纹等刨床主要用于加工平面、沟槽和成型面磨削磨削各种加工表面、工件形状。外圆磨床可磨削工件的外圆柱面、外圆锥面、内圆柱面及锥度较大的内外圆锥面；内圆磨床可磨削内圆柱面、内圆锥面及端面等；平磨床可用来磨削工件的平面。第17页,共49页，2024年2月25日，星期天各种常见切削加工方法中主运动和进给运动的分析及其特点

切削加工时，主运动只有一个，通常是速度最高，消耗功率最大的运动。进给运动可以是一个或多个，速度较低，消耗功率较小。

第18页,共49页，2024年2月25日，星期天切削加工产品的适用材料等级名称种类代表材料1很容易切削材料一般有色金属5-5-5铜铝合金，9-4铝铜合金，铝镁合金2容易切削材料宜切削钢退火15Gr，自动机钢3较易切削钢正火30钢，4普通材料一般钢及铸铁45钢，灰铸铁5稍难切削材料2Gr13调质，85钢6较难切削材料较难切削材料45Gr调质，65Mn调质7难切削材料50GrV调质，1Gr18Ni9Ti，某些钛合金8很难切削材料某些钛合金，铸造镍基高温合金第19页,共49页，2024年2月25日，星期天切削加工零件的结构工艺性1.应便于装夹第20页,共49页，2024年2月25日，星期天2.应减少工件的安装次数切削加工零件的结构工艺性第21页,共49页，2024年2月25日，星期天3.应减少刀具的调整次数切削加工零件的结构工艺性第22页,共49页，2024年2月25日，星期天4.应采用标准工具，减少刀具种类切削加工零件的结构工艺性第23页,共49页，2024年2月25日，星期天5.应尽量避免零件内表面的加工切削加工零件的结构工艺性第24页,共49页，2024年2月25日，星期天6.应便于加工时的进刀和退刀第25页,共49页，2024年2月25日，星期天7.零件的结构应有利于提高刀具的刚度、寿命第26页,共49页，2024年2月25日，星期天8.应尽可能减少加工表面数和缩小加工表面面积第27页,共49页，2024年2月25日，星期天切削加工产品的设计有哪些特点？第28页,共49页，2024年2月25日，星期天切削加工产品的设计有哪些特点？形体的结构工艺性结构工艺性是指所设计的外形结构能通过可以实现的加工途径加工出来，能通过车、铣、刨、磨等切削方法加工出来，即符合机床的成型规律。很多造型是利用机床的成型规律来反映造型的美感的。如：欧式床的床头圆球装饰、蜡烛灯台等都是以圆形为主调的，既是功能的需要，也是造型美的需要，同时也是结构工艺性的需要。第29页,共49页，2024年2月25日，星期天烛台锥座台灯第30页,共49页，2024年2月25日，星期天在表面肌理上质感的要求在造型设计中占有十分重要的作用，利用切削加工方法可获得许多种质感，并且它们有时也是功能的需要。切削加工产品的设计有哪些特点？门锁的保险销旋钮第31页,共49页，2024年2月25日，星期天第32页,共49页，2024年2月25日，星期天第33页,共49页，2024年2月25日，星期天2.2.1铸造加工及其工艺性2.2.2压力加工及其工艺性2.2.3连接技术及其工艺性2.2.4切削加工及其工艺性2.2.5特种加工及其工艺性第二节金属材料成型与工艺性第34页,共49页，2024年2月25日，星期天特种加工直接利用电能、化学能、声能、光能、热能等，或再同时使用机械能等形式，去除坯料或工件上多余的材料,以获得所要求的几何形状、尺寸精度和表面质量的加工方法。目前常用的有电火花加工（电能）电化学加工（电能）超声波加工（声能）激光加工（光能）等2.2.5特种加工及其工艺性第35页,共49页，2024年2月25日，星期天电火花加工

利用工具电极与工件电极在绝缘体中靠近时形成的脉冲放电，瞬时产生大量热能，使工件局部金属熔化甚至气化，并在放电爆炸力的作用下，把熔化的金属抛出，从而达到蚀除金属的目的。常见的电火花加工有成型、穿孔、电火花切割、电火花磨削、雕刻等2.2.5特种加工及其工艺性第36页,共49页，2024年2月25日，星期天

工脉冲电压加于两极之间，在某一间隙最小处或介质绝缘强度最低处击穿介质，在该局部产生火花放电，瞬时高温使工具与工件表面都蚀除掉一小部分金属，各自形成一个小凹坑。脉冲放电结束后，经过一段间隔，工作液恢复绝缘后，第二个脉冲电压又加上,又会击穿放电，蚀出第二个小凹坑，之后依此重复。电火花型腔加工模具工件第37页,共49页，2024年2月25日，星期天电火花线切割第38页,共49页，2024年2月25日，星期天激光加工

利用单色性好，方向性强、相干性好、有良好的聚焦性能的激光，经聚焦后的高强度、高密度和高温度（1万℃）小光斑照射被加工材料时在瞬间熔化或气化，且产生强烈的冲击波爆炸式地除去材料。可加工坚硬的金属和非金属材料，加工速度高，自动化程度高，属非接触式加工，无机械加工变形。主要用于加工宝石轴承、陶瓷、玻璃硬质合金不锈钢材料上的小孔（孔径一般为0.01—1mm,最小孔径可达0.001mm；孔深可达50—100mm）。还可用于激光切割和激光打标等。第39页,共49页，2024年2月25日，星期天激光切割件第40页,共49页，2024年2月25日，星期天激光雕刻、打标第41页,共49页，2024年2月25日，星期天激光雕刻、打标第42页,共49页，2024年2月25日，星期天超声波加工利用工具作超声频振动，冲击磨料进行撞击和抛磨工件，从而达到加工目的。磨料：SiC，Al2O3，B4C(碳化硼)，金刚石等。精度：正负0.01-0.05mm，光洁度0.1-0.01微米级。缺点：加工工具的制造、安装比较复杂，加工工具自身容易磨损，从而对加工尺寸、形状和精度有一定的影响。超声波加工适用于各种不导电的硬脆材料、易碎材料包括陶瓷、玻璃、钨铬钴合金、硅、石墨、复合材料和宝石等，易于加工出各种复杂形状的、不能承受较大机械应力的薄壁、薄片零件2.2.5特种加工及其工艺性第43页,共49页，2024年2月25日，星期天超声波加工-硬质材料切削的量子飞跃超声波加工原理第44页,共49页，2024年2月25日，星期天采用高频超声波轧纹、压花复合先进工艺，经加工后的产品具有柔软，耐水洗，牢度高、节省电能、效率高等特点。超声波加工的陶瓷功能件

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