特种加工技术.ppt

1 解决各种难切削材料的加工问题2 解决各种复杂表面的加工问题3 解决各种超精或具有特殊要求的零件的加工问题 社会对制造业提出新的要求 特种加工的特点 1 主要利用电能 电化学能 声能 光能 热能等去除材料 而不是主要依靠机械能 2 工具硬度可以低于被加工材料的硬度 3 加工过程中工具和工件之间不存在显著的切削力 常用特种加工方法分类表 特种加工影像 点击播放 一 加工原理 1 工具与工件之间保持适当间隙 自动进给调节系统 2 火花放电必须是脉冲性放电 采用脉冲电源 3 在有一定绝缘性能的介质中放电 液体绝缘介质 两极之间 火花放电 电腐蚀 去除材料 创造条件 第二章电火花加工 图中ti为脉冲宽度 to为脉冲间隔 tp为脉冲周期 ui为脉冲峰值电压或空载电压 1 工件2 脉冲电源3 自动进给调节系统4 工具5 工作液6 过滤器7 工作液泵 图2 2电火花加工原理示意图 极性效应 工件正极 正极性加工 工件负极 负极性加工 精加工短脉冲ti 10 s 粗加工长脉冲ti 80 s 为充分利用极性效应 一般都采用单向脉冲电源 图2 9电火花加工时的加工斜度 二次放电 加工斜度 电极损耗 棱角变钝 图2 10电火花加工时尖角变圆 二 电火花加工设备 一 脉冲电源 二 自动进给调节装置 三 工具电极 四 液体介质 驰张式 闸流管式 晶闸管式 晶体管式 集成元件等 维持所需的 平均 放电间隙S 保证电火花加工正常进行 步进电机 伺服电机系统 常用石墨或铜作工具材料 价格低廉钨 钼或铜钨 银钨等复合材料 性能好价格贵 1 绝缘 击穿放电及消电离 2 压缩放电通道 能量集中 3 气化产生局部高压 利于蚀物排除 4 对工具 工件的冷却作用常用的工作液有煤油 机油等 优点 1 适于难切削材料的加工硬质合金 淬火钢等2 加工复杂形状或特殊零件应用领域日益扩大 局限性 1 主要加工金属等导电材料2 加工速度较慢3 有电极损耗 影响加工精度 三 电火花加工的特点及应用 高速小孔加工工艺 管状电极回转并沿轴向进给 1 5MPa高压工作液 去离子水 乳化液等 排屑 加工速度达60mm min左右 孔深径比可超过100 国外公司样品直径为3mm 深度达330mm 非接触加工 四 电火花加工工艺方法分类 第三章电解加工 第四章电解加工 一 电解加工原理利用金属在电解液中的电化学反应 阳极溶解 将工件加工成形 直流电源10 24V缓进保持间隙0 1 1mm电解液压力0 5 2MPa 10 24V 0 5 2MPa 二 电解加工特点 1 可加工任何硬度的金属材料 2 加工叶片 锻模等型面 加工易变形或薄壁零件 4 生产率约为电火花加工的5 10倍 3 加工表面质量好 无毛刺 变质层 残余应力 5 阴极工具无损耗可长期使用 缺点 1 加工精度 0 03mm 及稳定性不易提高 2 小孔 窄缝及棱角清晰零件难加工 3 电极设计制造较麻烦 需多次修整 4 附属设备多 一次性投资大 5 防腐蚀及电解泥渣 废液处理问题 电解加工工艺选用原则 1 难加工材料的加工 2 复杂形状零件的加工 3 批量大的零件加工 以上三项均满足时较合理 锻模的精度要求不高 需求量大 常选用 三 电解加工的应用 1 深孔扩孔加工 优点 设备简单 操作方便 生产率高缺点 电源功率较大 加工精度及Ra不太均匀 阴极刚性弱 2 型孔加工 用于形状复杂 尺寸较小的型孔加工 如四方孔 椭圆等非圆形状的通孔或不通孔的加工 多采用端面进给方式 阴极侧面须绝缘 内锥面高度1 5 3 5mm 3 型腔加工 用于尺寸较大 形状复杂的型腔加工 生产率高 表面质量好 但加工精度不太高 多用于锻模型腔加工 精度控制在 0 1 0 2mm 也采用端面进给法 阴极设计制造是关键 用成型精度高的电解液或混气加工时 阴极设计较易 为使流场均匀 阴极对应处加开增液孔 近年发展用简单形状电极的数控电解加工 柔性好 减少准备时间 电源容量小 但加工速度降低 4 套料加工 用于等截面的大面积异型孔或异型零件的加工 端面进给加工方式 零件尺寸精度由阴极片内腔口保证 偶尔短路烧伤时 只需更换阴极片 增液孔 1mm 5 叶片加工 叶片型面复杂 精度要求较高 加工批量大 电解加工效果好 加工方式有单面加工和双面加工 机床有立式和卧式两种 多用NaCl电解液混气加工 电解加工整体叶轮已普遍应用 直接在轮坯上套料加工叶片 等截面 叶轮强度高 质量好 加工周期大大缩短 数控展成电解加工整体叶轮 南航 6 电解倒棱去毛刺 机加工中去毛刺工作量很大 电解去毛刺效率高 节省费用 加工原理是尖角处电流密度最高 去毛刺时间与加工电压 加工间隙及电解液参数有关 智能控制的电化学齿轮修形工艺源于电解去毛刺和倒圆角 电解磨削 激光加工是一种利用光能进行加工的方法 激光是一种能量密度高 方向性强 单色性好的相干光 第五章激光加工 激光加工是利用光能经透镜聚焦以极高的能量密度靠光热效应加工各种材料的一种新工艺 简称LBM 激光是一束相同频率 相同方向和严格位相关系的高强度平行单色光 由于光束的发散角通常不超过0 1 因此在理论上可聚焦到直径为光波波长尺寸相近的焦点上 焦点处的能量密度可达108 1010W cm2 温度可高达摄氏1万度 从而使任何材料均在瞬时 10 3s 被急剧熔化乃至汽化 并产生强烈的冲击波被喷发出去 从而达到切除材料的目的 常用的激光器按激活介质的种类可分为固体激光器和气体激光器 为固体激光器结构示意图 一 激光加工原理 二 激光加工特点 1激光加工不需要工具 没有工具损耗 更换等问题 2工件无受力变形 易保证加工精度 3几乎能加工所有的金属和非金属材料4加工速度快 效率高 热影响区小5能进行细微加工6能够透过玻璃等透明介质进行加工 三 激光加工的应用 1 激光打孔金刚石拉丝模 宝石轴承 化纤喷丝头 不锈钢板打孔 2 激光切割 3 激光焊接4 激光表面处理5 激光快速成形 电子束加工 简称EBM 和离子束加工 简称IBM 是近年来得到高速发展的新兴特种加工 这两种加工主要用于精细加工领域 尤其是微电子领域 第六章电子束和离子束加工 1 电子束加工的原理 电子束加工原理图1 电源及控制系统2 抽真空系统3 电子枪系统4 聚焦系统5 电子束6 工件 2 电子束加工的特点 1 电子束加工属于精细加工 2 加工范围广 加工质量好 3 生产率高 4 加工过程易于实现自动化 离子束加工原理和特点 离子束加工的物理基础是 当离子束打击到材料表面上 会产生所谓撞击效应 溅射效应和注入效应 从而达到不同的加工目的 离子束加工装置中的主要系统是离子源 是其中一种 称为考夫曼型离子源 图8 8考夫曼型离子源1 真空抽气口2 灯丝3 惰性气体注入口4 电磁线圈5 离子束流6 工件7 阴极8 引出电极9 阳极10 电离室 第七章超声波加工 一 超声波加工原理利用振动频率超过16kHz的工具头 通过磨料悬浮液对工件进行成形加工的方法 二 超声波加工装置一般包括 1 超声发生器2 超声换能器3 变幅杆 振幅扩大棒 4 工具头5 磨料悬浮液循环系统 三 超声波加工特点及应用1 适于加工各种