特种加工PPT课件

特殊加工主要解决三个问题1。特殊加工是如何产生的以及“特殊”在哪里？主要特征。2、了解一般特殊加工的原理、主要分类和适用范围。3、特殊加工的应用，现代机械制造技术的影响和变化。第1章引言1-1:特种加工的产生和发展。特种加工技术是直接利用电能、光能、声能、光能、化学能、电化学能和特种机械能等各种能量或其复合应用来实现材料去除的加工方法。可用于加工高强度、高硬度、高韧性、高脆性、耐高温等材料。解决难加工材料的加工问题；各种复杂表面的加工问题；各种超精密、精加工和特殊要求零件的加工问题。应用：电火花加工、WEDM、电解加工、超声波加工、电铸和化学加工。2，3、特殊加工的主要特点，特殊加工的独特之处在于：非机械接触加工，动作时间短，热效应小，工件变形加工时刀具硬度可低于被加工材料的硬度，加工质量易于控制，可进行精密零件加工；无碎屑或粉末碎屑，易于自动加工；加工过程易于实现自动化。能量密度高，可以加工难以用传统切割方法加工的材料。简单的进给运动可以处理复杂的轮廓。4、适用范围：(1)。有些产品，如阀门、航空陀螺仪和光学透镜，尺寸精度为0.1m，粗糙度Ra为0.01 m。(2)有些材料具有高硬度、高强度、高脆性、高韧性和高熔点，如钛合金、高温合金、硬质合金、陶瓷、金刚石和玻璃。(3)加工一些结构特殊、形状复杂、尺寸小的零件，如型腔、发动机叶片、花键喷嘴等。(4)。细长轴和薄壁工件。上述四种情况的处理通常采用特殊的处理方法。5.特殊加工按用途分类：尺寸加工和表面加工。根据能量形式和工作原理，每一类可分为许多不同的加工方法。新型特殊加工方法：。复合特种加工：超声波电火花和电解磨削。改变工件表面粗糙度或表面性质的加工：离子束抛光和电子束表面强化。微纳加工：分子和原子单元的加工。不属于尺寸加工的成形方法：电磁成形、放电烧结、6，1-2。特种加工对机械制造业的影响以及特种加工的广泛应用，给机械制造领域带来了许多变化。1.材料的可加工性工件材料的可加工性与其硬度、强度和韧性、脆性等没有直接关系。2.改变零件的典型加工路线，避免加工后淬火变形，通常先淬火后加工。3.缩短新产品的试制周期。4.影响零件的结构设计。5.影响传统测量标准的结构可制造性的好坏。特种加工中需要解决的主要问题。特种加工技术是一个国家制造业发展的重要标志，但仍有一些问题需要解决。1.加工机理、参数选择和加工稳定性。2.加工产生的废液和废气的无害化处理。3.加工精度和生产率(快速成型、等离子弧加工等。)需要改进。4.经济。8，第2章：EDM 2-1。电火花加工原理和设备原理：在某种介质中，两个电极之间产生火花放电时的电蚀效应被用来腐蚀掉一些金属材料。电火花加工的基本原理如下图所示：8。电极：铜、钢、石墨加工介质：煤油、煤油和机油、水基工作流体脉冲电源。9。电火花加工应具备的条件：1)不同极性连接的工具和工件之间必须保持一定的距离，形成放电间隙；2)脉冲波形基本上是单向的；具有适当的脉冲间隔和脉冲宽度；3)排放必须在液体中进行，9，处理条件：脉冲电流波形，10、电火花加工，电火花加工特点1)易于加工的材料难以加工或无法加工；2)加工过程中电极与工件不接触，便于加工小孔、深孔和窄缝零件；3)电极材料不必比工件材料硬；4)直接利用电能和热能进行加工，便于实现加工过程的自动控制；5)广泛用于加工凹形模型孔和型腔。电火花加工方法的分类，电火花加工，普通电火花加工，电火花磨削，电极丝电火花加工，电火花生成加工，电火花平面磨削，电火花成型磨削，电火花线切割，电火花小孔加工，电火花内外圆磨削，电火花成型，电极丝电火花加工，电火花共轭生成，其他生成加工，电火花表面强化，电火花加工，电火花穿孔，电火花加工的机理包括：1)电离：电场强度大， 液体介质-电子和离子2)放电：电子阴离子阳极绝缘形成电通道3)热膨胀：电子和离子碰撞，阴极和阳极碰撞10000 12000工件表面熔化，汽化介质汽化，碳黑分离4)抛出金属：爆炸力使工件表面抛出金属，形成凹坑。 5)去离子：带电粒子转化为中性粒子，介质返回到绝缘状态进行下一步制备。(1)局部：结果，金属材料被局部熔化和蒸发。(2)瞬时：热量集中，无扩散时间，高能量密度，最后腐蚀掉金属形成放电坑。虽然火花放电的物理现象实际上可以通过在正极和负极之间增加电源来处理，但是必须满足某些条件。电火花加工中的一些基本规律，即影响放电材料腐蚀量的主要因素(一)极性效应的影响，即由于正负电极不同而导致腐蚀量不同的现象，称为极性效应。(二)电气参数对电蚀量的影响，15。单个脉冲释放的能量取决于电极间放电电压、放电电流和放电持续时间，因此单个脉冲的放电能量为：由于火花放电间隙电阻的非线性特性，击穿后间隙的火花维持电压是与电极对材料和工作流体类型相关的值。正负电极的腐蚀与平均放电电流和电流脉冲宽度成正比。增加电蚀量和生产率的主要方法是增加脉冲频率f；提高单脉冲能量脉宽调制；增加脉冲电流的幅度Ie；减小脉冲间隔T0；尝试改进系数Ka、Kc等。在图中，ti是脉冲宽度，to是脉冲间隔，tp是脉冲周期，ui是脉冲峰值电压或空载电压，以及，18，17。(三)金属材料的热物理常数对电腐蚀量的影响热物理常数包括熔点、沸点、热导率、比热容、熔化热、蒸发热等。当脉冲放电的电能相同时，金属的熔点、沸点、比热容、熔化热和汽化热越高，电蚀量越小，加工难度越大。(4)工作液对电蚀量的影响工作液具有良好的介电性能、高密度和高粘度，有利于压缩放电通道，提高放电能量密度，增强电蚀产物的抛撒效果。影响电蚀量的其他一些因素加工过程的稳定性采用由加工电流过大的电极材料的脉冲波形形成的碳黑膜的工作流体、放电加工的速度和工具的损耗速度，工件每单位时间的电蚀量称为加工速度，也称为生产率。单位时间内的电蚀量称为损失率。(一)提高加工速度的途径：。增加脉冲频率。增加单脉冲能量。提高工艺系数。提高工具电极的相对损耗速度和相对损耗比。具体来说，。正确选择极性。利用吸附效应。利用传热效应。选择合适的ma放电间隙的大小实际上是变化的，影响加工精度。工具电极损耗对尺寸和形状精度都有影响。二次放电：由于电腐蚀产物等的介入，在加工表面再次产生不必要的放电。导致加工深度方向上的倾斜和加工边缘以及钝边。22，图2-10当EDM锐角变圆时，23，图2-9当电火花加工斜率、二次放电、加工斜率、电极损耗、钝边时，24、电火花加工表面质量、表面粗糙度表面变化层表面机械性能、24、影响表面质量的主要因素、电火花加工表面质量、表面粗糙度、表面变质层、表面机械性能、单脉冲能量加工速度、熔化凝固层热影响层微裂纹、显微硬度、耐磨性、残余应力和抗疲劳性、25、2-4。电火花加工用脉冲电源，脉冲电源的功能：将工频交流电转换成一定频率的单向脉冲电流，以提供火花放电间隙所需的能量，腐蚀掉金属。脉冲电源对电火花加工生产率、表面质量、加工速度、加工过程稳定性和工具电极损耗有很大影响。一、电火花加工脉冲电源的分类。26，2。RC线脉冲电源的主要工作原理：利用电容充电储存电能，然后瞬间释放火花放电去除金属。它有两条电路。充电电路：ERC组成。放电电路：C工具电极放电间隙工件成分。当电源接通时，电容器的端电压按照指数曲线逐渐增加，Vc=Vg。电压继续上升，间隙被打破，电阻变得非常小。碳上储存的能量瞬间释放，形成较大的脉冲电流Ie。当电容器的能量释放时，电压瞬间降至接近零，间隙中的工作流体迅速恢复到绝缘状态，电流为零。RC线脉冲电源的最大优点是：(1)结构简单，成本低，可靠性高(2)。可以获得窄脉冲和小脉冲能量(3)。瞬时放电的主要缺点是峰值电流大：(1)放电速度快，不能获得大的脉冲宽度(2)。脉冲间歇系数大，生产率低(3)。不稳定的工艺参数主要应用于小功率精密加工或简单的电火花加工机床。28，3。RLC线脉冲电源法：将充电电阻分成两部分，一部分用作限流电阻，另一部分用电感代替，形成RLC线脉冲电源。简单电感对直流电的电阻很小，但对交流电或脉冲电流有电感电阻，起限流器的作用。主要优点：1。缩短充电、脉冲间隔时间并增加频率2。电压可以充电到电源电压并增加单脉冲能量*RCL线。短路后断开时，电感产生过压*并联几个电容耦合电路，可增加脉冲宽度、R、C、L、工件、RLC线脉冲电源、29，4:晶闸管型和晶体管型脉冲电源1。晶闸管式脉冲电源的原理：晶闸管式脉冲电源利用晶闸管作为开关元件来获得单向脉冲。特点：一旦启动，它不会自动关闭。要关闭，它需要施加反向电压或使其小于保持电流。为了满足加工精度的要求，可控硅脉冲电源还必须具有精密加工的高频特性。一般情况下，高频可控硅通过倍频来提高脉冲频率。晶体管脉冲电源原理：采用大功率晶体管作为开关元件，获得单向脉冲。主级Z是一个非对称多谐振荡器，它发射具有一定脉冲宽度和停留时间的矩形脉冲信号，这些信号被放大F，并最终推动最终功率晶体管导通或关断。最后一个晶体管充当开关。为了确保当放电间隙短路时晶体管不会被损坏，每个管都与限流电阻器串联，限流电阻器还起到管之间均流的作用。31，5:各种衍生脉冲电源1。高低压复合脉冲电源1。高压脉冲电路2。低压脉冲电路2。多回路脉冲电源4.高频分组和梳状波脉冲电源。加工仪表电源和智能自适应控制电源的自选择，32，2-5。电火花加工自动进给调节系统，1。自动进给调节系统的功能、技术要求和分类由于火花放电间隙S很小，与加工规格、加工面积和工件腐蚀速度有关，很难依靠人工进给，必须采用自动进给调节系统。该系统的主要任务是调整进给速度，使进给速度接近并等于烧蚀速度，从而保持一定的放电间隙S，保证正常稳定的电火花加工。在实际的电火花加工中，整个系统试图自动趋向于两条曲线的交点。33，自动进料控制系统的一般要求：1。宽速度控制和跟踪范围2。足够的灵敏度和速度3。必要的稳定性目前，电火花加工的自动进给控制系统有很多种，大致可分为：1。电液(喷嘴挡板型)2。3型步进电机。宽速度控制扭矩电机类型4。5型DC伺服电机。交流伺服电机类型。虽然这些类型和结构大不相同，但它们的基本组件是相同的。34，2。自动进给调节系统的基本部件、调节对象测量环节的基本部件、比较环节、放大驱动器执行环节、平均间隙电压测量方法、峰值电压检测方法、35、3。电液自动进给调节系统，电液自动进给调节系统以油缸和活塞为执行机构。它分为喷嘴挡板式和伺服阀式。液体的不可压缩性，活塞与油缸之间的摩擦力很小，系统的不敏感区域很小。机电自动调节系统，机电自动送料调节系统通常采用步进电机和力矩电机。电火花加工机床有多种设备，根据工艺过程的特点和用途、刀具和工件的相对运动来划分。一般分为：1。电火花机床(1)。积分型(2)。分离式(1)。油缸固定(2)。活塞固定(2)。电火花线切割加工(1)。快速走线(2)。慢走丝(3)。电火花，电火花螺纹加工机。38，2-7。EDM-:电火花穿孔成形，凹模型孔加工，38，直接匹配加工法，混合法，凸模(冲孔)法，二次电极法。39、电火花加工、电极设计、39、整体式、组合式、插入式、电极尺寸设计：横截面尺寸、长度尺寸、公差；电极材料：损耗低，加工稳定性好；其中，铜稳定性好，损耗大。钢：稳定性差，中等损耗；石墨：稳定性好，损耗低；凹模型孔的电火花加工示例：下图显示了用于冲裁电机定子板的凸模和凹模。凹型孔有24个凹槽，冲压件厚度为0.5毫米，配合间隙为0.03 0.07毫米(双侧)，模具材料为Cr12MoV，电极(凸模)的制造加工工艺为：锻造退火粗精刨淬火回火成形磨削。或：锻造退火刨(或铣)淬火和回火磨削上下平面线切割。阳模的长度应加长，以用作电火花加工的电极。长度值由阴模切割边缘的高度决定。凸模和凹模的加工工艺为：锻造、退火、粗车、精车(上下零件)、模板划线、加工螺孔、粗加工各槽孔、淬火回火、磨削平面、退磁、组合凸模电极、电火花加工槽孔。41，42、选择和转换电规、选择电规、42、根据工件的要求选择电极和材料加工工件的技术指标经济因素、转换电规：一般选择L档为粗规；一般来说，第二至第四档是为中等和精细规格选择的。通过调节电极的平动量来实现空腔的侧面修整。当使用单电极平移加工时，应相应调整电极的水平动量。电极材料：石墨和紫铜(黄铜、铸铁和钢由于加工过程中损耗大，不适合腔加工)，它们是，43，型腔模具EDM，凹型腔EDM，43，单电极平移法，多电极置换法，分解电极法，电极设计，紫铜石墨，44，电极尺寸测定，44，水平截面尺寸，垂直尺寸，排气孔，油冲洗孔，45，E