精密加工的课件

3 高能束加工及复合加工技术,历史背景激光加工技术电子束加工技术离子束加工技术,主要内容,复合加工技术机械复合加工电化学复合加工电火花复合加工超声复合加工磨料水射流加工化学机械抛光,3.1 概述,历史背景高能束加工：材料性能日益提高，产品结构日趋复杂，新材料新结构及复杂形状的零件大量涌现，其形状复杂性、可加工性、加工精度、表面完整性等是一般机械加工难以实现的。复合加工：近50年来出现了电加工等不单纯凭机械能去除材料的方法，可以解决难加工材料的加工性等问题，但又有一些局限性。,3.1 概述,定义高能束加工(HEDM)：是利用高能量密度的束流(激光束、电子束、离子束)作为热源，对材料或构件进行加工的先进的特种加工技术。复合加工(CM)：是指对零件加工部位同时施加两种或多种不同类型的能量或加工方法，使被加工材料去除或改性的加工方法。,3.1 概述,优缺点高能束加工利用高能束热源、高能量密度、可精密控制微焦点和高速扫描的技术特点实现对材料的深穿透、高速加热、高速冷却的全方位加工。复合加工：弥补普通加工的不足，提高效率，兼顾加工精度、加工质量和工具损耗。,3.1 概述,应用：高能束加工：焊接、切割、打孔、喷涂、表面改性、刻蚀、精细加工复合加工：广泛应用于工业生产中,3.1 概述,意义：高能束加工具有常规加工无法比拟的优点，在高技术和国防工业中占有重要地位，是制造工艺发展的前沿领域和重要方向，也是航空航天军事等尖端领域以及微电子等高新技术领域必不可少的特种加工技术。复合加工：是制造工艺发展的前沿领域和重要方向，应用越来越广泛，向柔性化多功能方向发展。,高能束加工特点及应用领域,高能束加工特点：表3-1应用领域：图3-1工业领域、技术领域、国防工业领域：如重型装备、压力容器、运载工具飞行器焊接；微电子和精密器件制造，超大规模集成元件、航空航天航海仪表、陀螺、膜盒的制造和核动力装置燃料棒的高质量高效率密封；宇航动力装置上气膜冷却小孔层板结构的高效率高质量制造；太空焊接、钎焊、切割以及深水下加工；材料表面改性、非晶态化制备涂层和特殊材料等,复合加工特点及应用领域,复合加工方法特点：表3-2，优点应用：航空航天原子能等工业领域中难加工材料，精密机械和电子工业的硬脆材料和晶体材料，玻璃半导体等硬脆材料,3.2 激光加工技术,激光的产生及其特性激光的产生：发光原理：原子接受外来能量或向外释放能量时，核外电子的运动轨道半径将发生变化，即产生能级的变化，释放光子。激光是通过入射光子影响处于亚稳态高能级的原子、离子或分子跃迁到低能级而完成受激辐射时发出的光。激光特性：表3-3，高亮度、方向性、单色性、相干性,激光加工的基本原理和特点,激光加工的基本原理定义：它是利用材料在激光聚焦照射下瞬时急剧熔化和气化，形成很强的冲击波，使被熔化的物质爆炸式的喷溅来实现材料去除的加工技术。物理过程：光能吸收及能量转化材料无损加热材料熔化、气化及溅出，作用终止及加工区冷凝,激光加工的基本原理和特点,机制：能量密度1011W/cm2，104高温，光能转化热能，局部熔化气化蒸发，形成凹坑；热扩散使周围金属熔化；继续吸收光能，凹坑中金属蒸汽膨胀，压力增大，熔融物高速喷射；产生的反冲击压力形成冲击波，使熔化物质喷射去除。,激光加工的基本原理和特点,1-激光器2-光阑3-反射镜4-聚焦镜5-工件6-工作台7-电源,激光加工的基本原理和特点,激光加工的特点适应性强：任何材料精度高：微米级的聚焦光斑加工质量好：热变形小，非接触加工，无机械加工变形和工具损耗等问题速度快效率高：打孔0.01s，切割提高效率8-20倍，焊接提高效率30倍，微调薄膜电阻提高效率1000倍.容易实现自动化加工：传输方便，易于控制，便于与机器人、自动检测、计算机数字控制等技术结合,激光加工的基本原理和特点,通用性强：选择不同的导光系统及适当加工条件，即可完成多种加工节能和节省材料：能量利用率为常规热加工的10-1000倍，激光切割可节省材料15%-30%经济性好：不需设计制造工具，装置简单可通过透明介质进行加工重复精度低，表面粗糙度不易保证高热导率材料加工困难对表面光泽及透明材料，需先色化和打毛处理,激光加工的基本设备,包括：激光器，电源，光学系统和机械系统激光器：固体、气体、液体、半导体、自由电子激光器固体激光器：图3-3，工作物质、光泵、玻璃套管、虑光液、冷却水、聚光器和谐振腔等；工作物质：红宝石、铷玻璃、掺钕钇铝石榴石；光泵：氙灯聚光器：图3-4，球形，圆柱形，椭圆柱形，紧包裹形，镀银膜或金膜谐振腔：光学共振腔，常用平行平面谐振腔,激光加工的基本设备,气体激光器种类：氦-氖激光器，CO2激光器等工作物质：氦-氖混合气体， CO2没有光泵激励，靠高压电源使电子碰撞激发CO2激光器：放电管，谐振腔，冷却系统，激励电源优点：单色性好，频率稳定；能连续工作，谱线波长丰富；结构简单，成本低,激光加工的基本设备,激光电源,CO2激光器,激光加工的基本设备,激光器电源：为激光器提供能量及控制功能；固体激光器：连续，脉冲；气体激光器：直流、射频、微波、电容器放电等光学系统：包括激光聚焦系统和观察瞄准系统、补偿装置及分光装置；激光聚焦系统把激光束准确聚焦与加工位置；观察瞄准系统调整焦点位置；补偿装置用来补偿聚焦不一致造成的误差；分光装置用于同时加工多个工件时；机械系统：包括床身、工作台、机电控制系统等,激光加工技术的应用,范围：打孔，切割，焊接，动平衡去重，电阻微调，表面处理和改性等参数：功率密度，辐射延续时间，通过调节实现不同工艺规范，进行各种加工激光打孔：应用：火箭发动机和柴油机喷嘴、飞机机翼、航空发动机燃烧室、涡轮叶片、化学纤维喷丝板、宝石轴承、印刷电路板、过滤器、金刚石拉丝模、硬质合金、不锈钢、集成电路陶瓷衬托及手术针小孔等,激光加工技术的应用,特点：1）精度高，深径比大；2）微小孔加工；3）异型孔加工；4）所有材料打孔；5）易于自动化。打孔方式：单脉冲打孔，多脉冲打孔提高打孔精度的措施：投影法：在激光输出时用光栅将功率不足部分切去；光柱法：用光学系统将激光聚焦成光柱；激光脉冲的调制：超声波调制：调制为按一定规则排列的尖峰脉冲，增加了打孔深度改善粗糙度，提高效率；喷气加工：采用吹气装置，排除废屑，改善加工精度。,激光加工技术的应用切割,包括脉冲激光切割和连续激光切割，脉冲激光适于金属，连续激光适于非金属；精密加工用脉冲激光器；同轴吹气提高切割速度和质量特点：1）可切任何材料；2）精度高；3）非接触切割；4）切割速度高；5）深宽比大；6）切口质量好；7）可与计算机数控技术结合，实现自动化切割；,激光加工技术的应用切割,应用：航空航天工业：钛合金、铝合金、镍合金、不锈钢、复合材料、塑料、陶瓷、石英等；电子微电子制造：印刷电路板中表面安装用模板，半导体划片；化学纤维喷丝头型孔加工等。,激光加工技术的应用打孔、切割,切割打孔机及样品,切割机,切割打孔机,激光加工技术的应用焊接,分为脉冲激光焊接和连续激光焊接，脉冲输出的红宝石激光器和钕玻璃激光器适于点焊，连续输出的CO2激光器和YAG激光器适于缝焊，氩离子激光器用于集成电路引线焊接。优点：1）焊接迅速；2）具有熔化净化效应；3）能量密度高；4）可透过透明体焊接；5）光束偏转容易；,激光加工技术的应用焊接,应用：航空航天工业：涡轮发动机叶片、火箭壳体加强筋、导弹发射架、仪器壳体、压力容器、航天继电器等；汽车工业：齿轮箱、底盘、车轮钢圈等；在电子微电子工业：仪表壳体、显像管、微电机齿轮轴、微型接插件、测量仪器弹簧、军用锂电池、微型雷管和热敏元件、导线连接、仪表游丝、集成电路金属引线等；,激光加工技术的应用焊接,激光点焊机,激光烧焊机,激光烧焊样品,激光加工技术的应用热处理,定义：利用大功率连续波激光器对材料表面进行激光扫描，使金属表层相变或熔化。然后以极高的冷却速度使表面硬化，提高耐磨性耐蚀性和疲劳强度。采用激光器： CO2激光器， YAG激光器,激光加工技术的应用热处理,方式：激光相变硬化，激光表面合金化，激光冲去硬化和激光非晶化等激光淬火：103-105W/cm2，时间0.01min，升温速度105-106/s，冷却速度：104 /s；变形小，热应力小；表面合金化：在高能量密度激光束照射下，熔化合金元素，改变表层成分，形成合金化层提高耐磨耐蚀抗氧化性能，达到局部改性目的。104-106W/cm2，消耗少，速度快，变形小，效率高,激光加工技术的应用热处理,激光加工技术的应用激光微调,用于调整电路中某些参数，以保证电路的技术指标。主要是电阻微调。薄膜电阻和厚膜电阻：薄膜电阻厚度几十纳米至几微米，用钽或镍鉻合金制造；厚膜电阻厚度几微米至几十微米，用钯、钌、氧化铊制造，阻值偏差：5%-25%，要求1%,激光加工技术的应用激光微调,传统方法是机械磨蚀(厚膜)和电火花蚀除(薄膜)，精度和效率低两种激光微调方法：1）无损伤照射：结构变化改变阻值；2）高能量照射：使部分电阻膜气化去除，减少截面增加阻值；速度快，效率高，无污染，易于动态测量和自动化,激光加工技术的应用激光微调,激光调阻机,激光调阻样品,激光加工技术的应用军用激光武器,军用激光器,激光测量,激光核聚变装置,“国家点火装置”将汇聚其所有192束激光束同时射向一个氢燃料目标之上。“国家点火装置”呈球形(如图所示)，直径约为10米，重约130吨,把豌豆大小的氢燃料球压缩成一个直径只有人类头发丝截面直径大小的小点，它还能够将其加热到大约300万摄氏度的高温。,激光加工技术的应用其它,激光划片机及其产品案例,激光剥线机及其案例,激光加工技术的应用其它,IC激光打标,模具激光打标,金属激光打标,塑胶激光打标,陶瓷激光打标,钻头激光打标,激光打标机,3.3 电子束加工技术,原理及特点：原理：电子束加工是在真空条件下，利用电子枪中产生的电子经加速、聚焦后形成的能量密度极高的电子束流，以极高的速度轰击到被加工部位极小的面积上，在极短的时间内，其能量大部分转换为热能，引起材料局部熔化或气化，或利用能量密度较低的电子束轰击高分子材料，使它的分子链切断或重新聚合使高分子材料的化学性能和分子量发生变化，达到加工的目的。,3.3 电子束加工技术,特点：1）是微细加工方法，能加工微孔、窄缝、半导体集成电路等；2）加工范围广；3）加工精度好，表面质量好；4）生产率高；5）便于采用计算机控制，实现自动化加工；6）在真空中加工，污染少，不易氧化；7）需专用设备和真空系统，价格贵，成本高,电子束加工装置,包括电子枪、真空系统、控制系统、电源系统以及测试仪表和辅助装置等。电子枪系统：包括电子发射阴极，控制栅极和加速阳极等，发射阴极由纯钨或纯钽制成，控制栅极为中间有孔的圆筒，控制电子束强弱和预聚焦作用，加速阳极使电子加速。真空系统：保证电子束不与气体分子碰撞，保证高速运动，保证发射阴极不至于高温氧化，也避免加工表面氧化；加工时产生的金属蒸汽影响电子发射需抽出；一般由机械旋转泵和油扩散泵或涡轮分子泵两级组成；,电子束加工装置,控制系统：包括束流聚焦控制，束流位置控制，束流强度控制，工作台位移控制等；利用高压静电场和”电磁透镜“聚焦；位置控制是改变电子束方向，控制焦点位置，常用磁偏转方法使电子束按预定轨迹运动；强度控制用改变阴极负高压来实现；工作台位移是用伺服电机控制电源系统：电子束聚焦强度与电压波动关系密切，需要稳压设备。,电子束加工应用,分两类：热型：局部加热至熔化或气化，非热型：利用电子束化学效应进行刻蚀，参数：能量密度和能量注入时间，调整两者实现不同的加工目的；高速打孔：106-109W/cm2，0.003mm，深径比1001，斜度1-2，几千-几万个/秒；例如：喷气发动机套上的冷却孔，机翼吸附屏上的孔，玻璃纤维喷丝头、人造革塑料上的大量微孔，玻璃、陶瓷、宝石等脆性材料打孔。,电子束加工型孔及特殊表面、焊接、刻蚀,切割复杂型面：切口宽3-6微米，粗糙度0.5微米喷丝头及喷丝板上的型孔，离心过滤机、造纸化工设备中钢板上锥孔，燃烧室混气板及某些透平机叶片上的斜孔，弯孔及立体曲面等。电子束焊接：难熔金属焊接：钽铌钼，活泼金属焊接：钛镐铀等，薄的厚的以及异种金属焊接，在火箭及核反应堆、半导体、电气技术领域等应用广电子束刻蚀：微电子器件：陶瓷半导体材料刻出许多微细沟槽和小孔；在混合电路电阻金属镀层时刻出40微米宽线；用于制版；,电子束光刻,定义：用低功率密度的电子束，入射电子与高分子材料碰撞，导致分子链切断或重新聚合，使化学性质和分子量变化，这种现象叫电子束曝光。利用电子束曝光进行加工的方法叫电子束光刻电子束曝光分为电子束扫描曝光和电子束投影曝光。电子束扫描曝光：图3-10，利用图形发生器将聚焦在1m以内的电子束在0.5-5mm的范围内按程序扫描，在光致抗蚀剂上写图，主要用于掩膜或基片的图形制作。常用光致抗蚀剂有甲基丙烯酸甲酯(PMMA)；电子束投影曝光：图3-11，是利用电子束作为光源，先通过原版，再以1/10-1/5的比例缩小投影到光致抗蚀剂上进行图形的曝光。图形精度高，速度快生产率高，成本低，可在基片或掩膜上复印。,SEM+NPGS 典型成果图例,SEM+NPGS 系统组成,3.4 离子束加工技术,离子束加工原理分类特点：原理：与电子束加工类似，不同的是离子带正电荷，质量比电子大数千数万倍，它是靠微观的机械撞击能量来加工工件的。分类：离子束加工的物理基础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；离子束加工按所利用的物理效应和达到目的的不同可分为四类：利用离子撞击效应，溅射效应的离子刻蚀、离子溅射沉积、离子镀以及利用注入效应的离子注入。,3.4 离子束加工技术,特点：1）精度高，纳米级的刻蚀、亚微米级的镀膜、精密可控的注入深度；2）污染少，抗氧化；3）适用材料范围广；4）加工应力热变形极小，表面质量好；5）易于实现自动化；6）加工设备成本高、费用高、效率低，应用受限,离子束加工装置,与电子束加工装置类似，包括离子源、真空系统、控制系统、电源等。离子源：图3-12，利用原子电离产生离子束流；把要电离的气态原子注入电离室，经高频放电、电弧放电、等离子体放电或电子轰击，使气态原子电离为等离子体。常用考夫曼型离子源和双等离子管型离子源。,离子束加工的应用,离子刻蚀加工：图3-13，是通过撞击从工件去除材料的过程；入射离子动能传递到靶原子，传递能量超过原子间键合力时，靶原子就从工件表面溅射出来，达到刻蚀的目的。为避免入射离子与工件发生反应，应使用惰性元素的离子。通常用氩离子。参数：入射能量，束流大小，离子入射角度，工作室气压等，根据不同需要选择参数；300-500eV，=40-60刻蚀率最高。,特点：1）有极高的分辨率，0.1m；2）极高的加工精度，5nm以下；3）可加工任何材料；4）污染少，无应力，可消除其它方法产生的加工应力。,离子束加工的应用,离子镀覆定义：将一定能量的离子束轰击靶材，将靶材粒子击出，使其镀覆在靶材附近的工件表面。原理：图3-14特点：离子镀的膜层附着力强，组织致密，可镀材料广泛：金属、非金属、合金、化合物、半导体、高熔点材料、合成材料应用：耐磨镀层、抗腐蚀镀层、耐热镀层、润滑镀层、装饰镀层等,离子束加工的应用,离子注入用离子轰击工件表面，使离子钻入表面内，以改变表面层性能的方法。优点：1）注入元素数量及深度可控；2）注入元素的选配不受限制；3）数量不受溶解度限制；4）注入表面元素均匀性好、纯度高，不受温度限制；5）设备贵成本高，生产率低，要求较高的安全性，可靠性。,应用：1）注入金属表面的元素种类数量不受合金系统平衡相图中固溶度限制，可获得一般冶金工艺无法得到的表面合金；2）半导体渗杂：在单晶硅中形成不同导电型的P型或N型和制造PN节。,单晶圆离子注入设备,离子束加工的应用,3.5 复合加工技术,定义：以常规机械加工为主，辅助其它加工方法，应用机械、化学、光学、电力、磁力、流体力学、声波等多种能量进行综合加工。复合方式：机械-超声、机械-激光、机械-磁力、机械-化学、机械-超声-电火花、机械-电化学-电火花等复合加工方法：在线电解修整磨削、电火花修整磨削、超声切削、超声磨料加工、激光辅助切削和磨削、磁力研磨、机械化学研磨和抛光、超声电火花磨削、电解电火花磨削等,3.5.1 机械复合加工,在线电解修整磨削,在线电解修整磨削(Electrolytic In-process Dressing, ELID)：日本理化所，大森正博士意义：解决了细粒度砂轮修整的难题，为其工业应用创造了条件。原理：图3-15，由电源、砂轮、电解液、电极组成；应用：几乎适合所有工件材料，表面粗糙度大纳米级；生产率远超过抛光加工，在许多场合取代了抛光工序。,在线电解修整磨削,ELID组成砂轮金属结合剂：铁基，铸铁纤维，铜基；金属树脂结合剂无磨粒铸铁基砂轮 树脂结合剂陶瓷结合剂：树脂-稻糠（Rice Bran）结合剂 橡胶结合剂：导电橡胶类金刚石(DLC)薄膜导电砂轮,在线电解修整磨削,ELID组成ELID磨削液 冷却、润滑、清洗、防锈、电解钝化脆性材料磨削液塑性材料磨削液青铜结合剂金刚石砂轮专用磨削液绿色、环保、可回收重复利用的ELID磨削液最小磨削液流量ELID磨削（半干式：MQL）,在线电解修整磨削,ELID组成ELID磨削电极参数：电极形状，面积，材料导电性圆弧电极砂轮表面控制修整电极喷射电极箔电极ELID磨削系统内孔磨削电极：筒形修整电极成形磨削电极拆卸移动电极无电极ELID磨削系统外置电解电极,在线电解修整磨削,在线电解修整磨削,在线电解修整磨削,在线电解修整磨削,在线电解修整磨削,ELID组成ELID电源直流电源：粗加工脉冲电源：精加工高度集成，大功率电源,在线电解修整磨削,ELID组成ELID应用金属硬脆材料，硬质合金非金属硬脆材料，陶瓷；塑性材料，钛合金；生物材料，纳米人工骨；光学分光镜，太空望远镜,在线电解修整磨削,在线电解修整磨削,纳米陶瓷,光学玻璃,GCr15,纳米硬质合金,普通硬质合金,在线电解修整磨削,SiC with 360mm in diameter.,Astro-F has the primary mirror with 710mm in diameter cooled down to 6K,SPICA has the primary mirror with 3.5m in diameter cooled down to 4.5K,在固结磨料研磨抛光领域的应用,ELID单面研磨抛光机,ELID双面研磨抛光机,ELID磨削技术在珩磨领域的应用,ELID磨削技术在精密切割领域的应用,ELID磨削技术在微小机械加工领域的应用,超声切削磨削研磨抛光,定义：在普通机械加工中引入超声振动形成的复合加工方法。超声振动切削是通过把超声振动引入车、钻、锪、铰、攻丝、切断等加工过程中，给刀具(工件)以适当方向、一定频率和振幅的振动，以加速切削过程和改善切削效能的方法。分类：以断屑为目的，在进刀方向施加低频大振幅的振动；以改善加工精度和表面粗糙度、提高效率、扩大切削加工范围为目的，主要为高频小振幅振动。优点：降低摩擦，提高塑性；减小切屑变形，降低切削温度、切削力、切削功率；消除减轻自激振动；提高加工精度，降低表面粗糙度，改善表面质量；延长刀具寿命，提高效率；扩大切削加工范围：耐热合金、不锈钢、钛合金、陶瓷、玻璃等高强度高硬度材料的切削成为可能。也可加工细长轴、小径细孔、薄壁、薄盘零件、精密螺纹等,超声切削磨削研磨抛光,超声磨削：图3-17，在磨削时利用砂轮的强迫振动进行磨削的工艺方法有扭转振动和纵向振动，一般将振动施与砂轮上，使沿轴向做高频振动；优点：磨削力小，磨削温度低，砂轮不易堵塞等振动钻削：钻孔时通过振动装置使钻头与工件产生可控的相对运动。振动方式：轴向振动、扭转振动、复合振动激励方式：超声波振动、机械振动、液压振动、电磁振动；超声波振动为高频振动，其它为低频振动。优点：参数合理匹配，明显提高钻孔精度、圆度、表面质量、减少出口毛刺，降低切削力及切削温度，延长钻头寿命。由于具有优良机械物理性能的新材料不断出现，加工普遍困难，变参数振动切削工艺提供了较好的解决方案。,加热切削,定义：在机械加工中引入热能的复合加工方法。图3-18，用热源加热待加工区，改善切削加工性，使难加工材料的加工顺利进行。优点：减小切削力，提高切削速度，减少刀具磨损，降低表面粗糙度，提高表面质量。热源种类：一般热源：通电加热、焊炬加热、整体加热、火焰和感应局部加热、及导电加热；缺点：加热区大，热效率低，温控困难，加工质量难以保证；其它热源：等离子弧热源和激光束热源。加热方式选择：毛坯加工：整体加热；粗加工：等离子弧加热，半精加工及精加工：导电加热和激光加热。,加热切削,等离子弧加热：定义：用等离子弧喷枪中的钨作阴极，工件做阳极，通电后感应区形成高温等离子弧，对工件进行局部加热。优点：功率密度大，温度高，升温快，加热区域小，电流、喷嘴直径、气体流量易于调整，缺点：加热效果难控制，加工条件恶劣，需防护装置激光加热：定义：以激光束作为热源，对工件局部加热优点：热量集中，升温迅速；热量逐渐渗透，刀具与工件交界面热量较低；激光束焦点位置形状大小可调，便于局部加热。缺点：激光器价格贵，能量转化率低，经济性差。导电加热切削(electric hot machining, EHM)：定义：利用刀具和工件构成回路，通以低压大电流，切削区因焦耳热软化，使切削变得顺利进行。优点：设备简单，操作安全；降低切削力；改善加工性；消除积屑瘤和鳞刺，使切屑连续，降低表面粗糙度；热影响区小，时间短效率高；刀具耐用度高；实现以车代磨；缺点：不适合断续切削；不适合自动化生产线。,磁力研磨,定义：磁性磨料在磁场中形成磁性刷子，对工件表面进行精加工的方法。原理：图3-19，研磨方式：切削，磁场力切削力；滑动，滚动，磁场力切削力；特点：改变磁场强度可方便的调节研磨压力和磁性磨料保持力，磁性磨料的自动供给排出回收可控；能研磨复杂曲面及多面研磨；去毛刺和表面精加工；自锐性好，磨削能力强效率高；能改善形状精度；表面粗糙度能达到或超过抛光；温升小变形小；机床改造简单；磨粒无飞散，工作环境好应用：光整加工，棱边倒角，去毛刺；外圆表面，平面，内表面，复杂曲面；如：液压元件精密耦合件去毛刺倒角，模具三维曲面抛光，容器、管道内表面抛光,超声电火花磨削,是超声加工和电火花加工同时作用于磨削过程的复合加工方法。原理：图3-20，优点：磨削力小；砂轮锋利度好；适于磨削导电陶瓷材料和超硬材料；仅能加工导电材料,电解电火花机械磨削,机械磨削(mechanical grinding)+电解(electrolysis)+电火花(electrical discharge)+复合(combined)=MEEC组成：导电砂轮，辐射状铜电极+树脂结合剂金刚石砂轮，整体导电砂轮；复合电源，既是电火花加工电源又是电解加工电源；专用磨削液，满足电解要求及电火花加工要求，还应有冷却液功能；进给控制及主轴绝缘系统原理：图3-21电解作用电火花放电加工工件及修整砂轮高温软化工件作用机械磨削作用改进的MEEC复合加工系统：图3-22，MEEC+ELID，利用ELID技术修整砂轮，保持砂轮锋利度,3.5.2 电化学复合加工,以电化学加工为主，辅助其它加工方法，应用机械、电力、磁力、流体力学、声波等多种能量进行综合加工。复合方式：电化学-机械、电化学-电火花、电化学-电弧、电化学-超声、电化学-磁力、电化学-机械超声等复合加工工艺：电解钻孔、电解铣削、电解珩磨、电解磨削、电解研磨抛光、电解电火花加工、电解电弧加工、电解超声加工、场致电化学加工、电解超声磨削等,电解磨削、电解珩磨、电解研磨,靠阳极金属的电化学腐蚀作用和机械磨削作用相结合进行加工的，比电解加工有更好的加工精度和表面质量，比机械磨削有更高的生产率。原理：图3-23，砂轮接阴极，工件接阳极，由于电解作用工件表面形成氧化膜，并不断的被砂轮刮除，电解与刮除往复进行，最终得到一定的尺寸精度和表面粗糙度；特点：加工范围广效率高；磨削力、磨削热、消耗功率小，不会产生烧伤裂纹和毛刺，比电解加工更高的精度和表面质量；砂轮磨损小，成本低；需增加辅助设备：电源，电解液循环系统，吸雾装置等应用：磨削内圆、外圆、平面、成形表面；高硬度材料；易产生加工硬化及热敏感材料电解珩磨：图3-25，与电解磨削相似，用于小孔、深孔及薄壁套筒精密加工电解研磨：图3-26，与电解磨削相似，采用钝化型电解液，形成钝化膜，分为固定磨料加工和游离磨料加工；,电解电火花加工,是利用电化学腐蚀作用和电火花蚀除作用同时进行的加工方法。原理：图3-27，电极对接低压直流电源，实现电解加工，同时脉冲发生器提供脉冲电压，保证电火花作用。有电化学溶解和火花放电综合作用机制。应用：导电非导电材料优点：合理选择工艺参数：加工导电材料效率高，质量好，损耗小，精度好；缺点：气体相形成速度慢，加工非导电材料，效率低，能耗大气体电解电火花加工：利用高速旋转齿电极的气流吸附及涡流作用或采用可充气的方法，形成电解液中火花放电所需的非导电相。优点：解决了气体相形成缓慢的缺点，可高效加工非导电硬脆材料。特点：气体相形成快，击穿放电延时10-6-10-5s；减少电解能，增强火花放电蚀除作用，提高效率；可高效加工非导电硬脆材料；软电极加工高硬高强度高耐磨的非导电材料；异形腔和复杂形状加工；硬脆材料不易破碎，成品率高，粗糙度低；电极损耗小,电解超声加工,电化学阳极溶解和超声振动磨粒的机械作用结合起来的复合加工方法。原理：图3-28，工件接正极，工具接负极，电解液中加入一定比例微小磨粒形成悬浮液，被加工表面产生阳极溶解，并被超声振动工具和磨粒刮除，超声空化作用加速了钝化膜的破坏和含磨粒电解液的更新，促进了阳极溶解的进行，大大提高了加工速度和质量。电解超声磨削：图3-29，在电解磨削基础上，引入超声振动，以超声振动工具破坏电解氧化膜，同时空化作用加速了钝化膜的破坏和电解液的循环，促进了阳极溶解，大大提高了加工速度和质量。,电火花复合加工,以电火花蚀除为主，结合不同的机械运动方式或结合超声等作用形成的加工方法。电火花磨削电火花平面磨削，电火花内圆磨削，电火花成型磨削和电火花小孔磨削等。应用：硬质合金，高温难加工材料，双金属复合材料等的加工。电火花超声加工综合利用电火花加工和超声波加工的优点而进行的复合加工。原理：图3.31优点：强化加工过程，促使电腐蚀产物的排除，使间隙稳定；空蚀现象进一步强化加工过程；超声振动有效的提高放电脉冲利用率。应用：硬质合金，聚晶金刚石，导电陶瓷。小孔，深孔，窄缝，异型孔,直流电源,超声复合加工,以超声加工为主，辅助其它方法，应用机械、电力、磁力、流体力学等多种能量进行的综合加工，可提高效率，减小磨损。超声旋转加工：以超声作用为主，结合不同的机械运动方式和不同的机械切削作用形成的复合加工方法。分类：采用离散磨料和固结