微细与特种加工技术6

1、线切割加工加工设备 主要由：机床本主要由：机床本体、脉冲电源、体、脉冲电源、控制系统、工作控制系统、工作液循环系统和机液循环系统和机床附件等组成床附件等组成 在老式单板机系在老式单板机系统中脉冲电源和统中脉冲电源和控制系统是分离控制系统是分离的，而在新型的的，而在新型的系统中控制系统系统中控制系统集成于脉冲电源集成于脉冲电源柜之中，但功能柜之中，但功能上还是独立的。上还是独立的。线切割加工工艺及其扩展 线切割加工主要加工三类型线切割加工主要加工三类型面面:切割直壁二维型面切割直壁二维型面有锥度的型面有锥度的型面变锥度的型面或上下异型面变锥度的型面或上下异型面 扩展功能扩展功能增加一个旋转轴增加

2、一个旋转轴此轴可以伺服此轴可以伺服电化学加工简介电化学加工简介 电化学加工电化学加工 electrochemical machining(ecm) 利用电化学反应进行的金属去除和沉积利用电化学反应进行的金属去除和沉积的加工的加工 有关理论是在有关理论是在19世纪末建立的，在世纪末建立的，在20世世纪纪3050年代才得到广泛应用。我国在年代才得到广泛应用。我国在50年代开始应用年代开始应用,用于炮管内的膛线加用于炮管内的膛线加工工,喷气发动机叶片加工和汽车拖拉机喷气发动机叶片加工和汽车拖拉机行业的型腔模具加工。行业的型腔模具加工。 电化学加工主要有两大类：电化学加工主要有两大类：从工件上去除金属

3、的电解加工从工件上去除金属的电解加工向工件上沉积金属、涂覆加工向工件上沉积金属、涂覆加工 电解加工时利用金属在电解液中的电化学阳电解加工时利用金属在电解液中的电化学阳极溶解，将工件加工成形的。极溶解，将工件加工成形的。电解加工过程及特点d d电解加工特点 加工范围广加工范围广 电解加工的生产率较高电解加工的生产率较高 可以达到较好的表面粗糙度可以达到较好的表面粗糙度(ra1.250.2)和和100um左右的平均左右的平均加工精度加工精度 加工过程中不存在机械切削力，没加工过程中不存在机械切削力，没有残余应力和变形，没有毛刺。有残余应力和变形，没有毛刺。 工具电极理论上不损耗，可长期使工具电极理

4、论上不损耗，可长期使用。用。电解加工工艺及应用 深孔扩孔加工深孔扩孔加工 型孔加工型孔加工 型腔加工型腔加工 套料加工套料加工 叶片加工叶片加工 电解倒棱去毛刺电解倒棱去毛刺 电解刻字电解刻字 电解抛光电解抛光 数控展成电解加工数控展成电解加工电极平均直径35m，长约6000m，长径比达170，锥度约0.3。电解加工的纯红铜微细电极电解加工的纯红铜微细电极 钼作为微细电极材料，实现了直径为12m，沿微细轴直径变化不超过2m，长约4.5mm，长径比达到375的微细电极的制备 超声加工简介超声加工简介 ultrasonic machining(usm)，又，又称超声波加工称超声波加工 应用：应用：

5、超声加工可以加工硬质合金、淬超声加工可以加工硬质合金、淬火钢、玻璃、陶瓷、半导体等脆火钢、玻璃、陶瓷、半导体等脆硬材料（电火花加工、电化学加硬材料（电火花加工、电化学加工只能加工金属导电材料）工只能加工金属导电材料）超声加工可以用于清洗、焊接和超声加工可以用于清洗、焊接和探伤等探伤等超声波及其特性 声波：声波：1616000hz，是一种纵波，是一种纵波 超声波：超声波：16000hz 与声波相同，可在气体、液体和与声波相同，可在气体、液体和固体中纵向传播。具有反射、折固体中纵向传播。具有反射、折射、共振及损耗等现象。射、共振及损耗等现象。 传播速度：传播速度：331m/s(空气空气) 1430

6、m/s(水水) 5850m/s(铁铁)超声波在不同材料中传播体现出不超声波在不同材料中传播体现出不同的波长同的波长超声加工的基本原理超声加工的基本设备超声发生器（超声电源）超声发生器（超声电源）超声振动系统超声振动系统 换能器、变幅杆（振幅扩大换能器、变幅杆（振幅扩大棒）、工具棒）、工具机床本体机床本体工作液及循环系统和换能器冷工作液及循环系统和换能器冷却系统却系统超声加工的特点 适合于各种硬脆材料的加工适合于各种硬脆材料的加工 机床较简单，只需要一个方向的机床较简单，只需要一个方向的轻压进给，工具材料相对较软。轻压进给，工具材料相对较软。 加工是靠极小的磨粒瞬时局部的加工是靠极小的磨粒瞬时局

7、部的撞击作用，故宏观作用力小，切撞击作用，故宏观作用力小，切削力小，切削热也小，不会引起削力小，切削热也小，不会引起变形和烧伤，表面粗糙度好变形和烧伤，表面粗糙度好ra10.1um，加工精度可达，加工精度可达0.010.02um超声加工的应用 型孔、型腔加工型孔、型腔加工 切割加工切割加工 复合加工（与其他方法结合）复合加工（与其他方法结合） 超声清洗超声清洗激光加工简介激光加工简介 laser beam maching(lbm) 20世纪世纪60年代初发展起来的一门年代初发展起来的一门新兴科学新兴科学,可以用于打孔、切割、可以用于打孔、切割、电子器件的微调、焊接、热处理以电子器件的微调、焊接

8、、热处理以及激光存储等及激光存储等 激光加工不需要工具、加工速度快、激光加工不需要工具、加工速度快、表面变形小，可加工各种材料。表面变形小，可加工各种材料。 激光加工是利用光的能量经过透镜激光加工是利用光的能量经过透镜聚焦后在焦点上达到很高的能量密聚焦后在焦点上达到很高的能量密度，靠光热效应来加工的。度，靠光热效应来加工的。为什么激光可以用于加工？ 普通太阳光聚焦后可以点燃木材、普通太阳光聚焦后可以点燃木材、纸张，但不能用于加工，原因是：纸张，但不能用于加工，原因是：地面上的太阳光的能量密度不地面上的太阳光的能量密度不高高太阳光不是单色光，聚焦后不太阳光不是单色光，聚焦后不在同一平面内在同一平

9、面内 激光视可控的单色光，强度高，激光视可控的单色光，强度高，能量密度大，可以在空气介质中能量密度大，可以在空气介质中高速加工各种材料。高速加工各种材料。激光的特性 激光据有关的共性（反射、折射、绕激光据有关的共性（反射、折射、绕射及干涉等等）射及干涉等等） 普通光源的发光是自发辐射，基本上普通光源的发光是自发辐射，基本上是无秩序的、相互独立地产生光发射。是无秩序的、相互独立地产生光发射。发出的光波的方向、相位和偏振状态发出的光波的方向、相位和偏振状态都不同。都不同。 激光是受激辐射，有组织、相互关联激光是受激辐射，有组织、相互关联地产生发射，发出的光波具有相同的地产生发射，发出的光波具有相同

10、的频率、方向、偏振状态和严格的相位。频率、方向、偏振状态和严格的相位。 激光具有强度高、单色性好、相干性激光具有强度高、单色性好、相干性好和方向性好。好和方向性好。激光加工的原理和特点 1）聚焦后，激光的功率密度很高，光能转化）聚焦后，激光的功率密度很高，光能转化为热能，几乎可以熔化任何材料。为热能，几乎可以熔化任何材料。 2）继光光斑大小可以达到为密集，输出功率）继光光斑大小可以达到为密集，输出功率可调，可以用于精密微细加工。可调，可以用于精密微细加工。 3）工具是激光束，无损耗，无接触，无明显）工具是激光束，无损耗，无接触，无明显的机械力。加工速度快、热影响区小，容易实的机械力。加工速度快

11、、热影响区小，容易实现自动化现自动化 4）与电子束相比，加工装置较简单）与电子束相比，加工装置较简单 5）激光加工是一种瞬时、局部熔化、气化的）激光加工是一种瞬时、局部熔化、气化的热加工，影响因素很多。热加工，影响因素很多。 精微加工时的精度，尤其是重复精度和表面粗糙精微加工时的精度，尤其是重复精度和表面粗糙度不易保证。度不易保证。 由于光的反射作用，对于表面光泽或透明的材料由于光的反射作用，对于表面光泽或透明的材料的加工，需要先进行色化或打毛处理。激光无法的加工，需要先进行色化或打毛处理。激光无法加工出非常光泽的表面。加工出非常光泽的表面。 6）加工中产生的金属气体及火星等飞溅物，）加工中产

12、生的金属气体及火星等飞溅物，要注意通风抽走，操作者应戴防护眼镜。要注意通风抽走，操作者应戴防护眼镜。激光加工的基本设备激光加工机的组成激光加工机的组成 激光器激光器 重要设备，把电能庄变为重要设备，把电能庄变为光能光能 激光器电源激光器电源 光学系统光学系统 聚焦和瞄准系统聚焦和瞄准系统 机械系统机械系统 应该是三坐标数控系统应该是三坐标数控系统常用的激光器常用的激光器 固体激光器固体激光器 红宝石、钕玻璃、掺红宝石、钕玻璃、掺钕钇铝石榴石钕钇铝石榴石 气体激光器气体激光器 co2 、氩离子、氩离子激光加工工艺及应用 激光打孔激光打孔 激光切割激光切割 其他激光加工其他激光加工 激光焊接激光焊