M4-10 精密加工与特种加工

1、4.5 内容九 精密加工和特种加工简介4.5.1精密加工4.5.2特种加工4.5.1 精密加工按加工精度分：按加工精度分：一般加工：一般加工：即指传统的加工工艺，如车、铣、刨、磨等等精密加工：精密加工：是指加工精度10.1m ，表面粗糙度Ra0.10.02m 之间的加工方法；超精密加工超精密加工是指加工精度控制在0.1m 以下，表面粗糙度Ra0.01m的加工方法，又称为微细加工、超微细加工、光整加工、精整加工等。4.5.1 精密加工按加工切削性质分：按加工切削性质分：精整加工精整加工：在精加工之后从工件上切除很薄的材料层，以提高工件精度和减小表面粗糙度为目的的加工方法，如研磨和珩磨等。光整加工

2、光整加工：不切除或从工件上切除极薄材料层，以减小工件表面粗糙度为目的的加工方法，如超级光磨和抛光等。一、精整加工一、精整加工 1.研磨研磨1）研磨加工原理）研磨加工原理 研磨是将研磨剂放在研研磨是将研磨剂放在研具与工件之间，当研具与工件具与工件之间，当研具与工件在一定压力下发生相对运动时，在一定压力下发生相对运动时，研磨剂对工件表面进行精整加研磨剂对工件表面进行精整加工的方法。工的方法。图示研磨机工作原理：图示研磨机工作原理：偏心轴转动时，带动分隔盘偏心轴转动时，带动分隔盘和工件相对上下研磨盘作的和工件相对上下研磨盘作的平面运动，从而将工件上下平面运动，从而将工件上下平面研磨。平面研磨。3）研

3、磨加工的条件：）研磨加工的条件：（1）研磨时，研具在一定压力作用下与工件表面之间作复）研磨时，研具在一定压力作用下与工件表面之间作复杂的相对运动；杂的相对运动；（2）研具的材料应比工件材料软）研具的材料应比工件材料软 。2）研磨方法：）研磨方法：按运用设备情况：按运用设备情况： 手工研磨手工研磨机器研磨机器研磨按研磨剂状态分按研磨剂状态分 湿研湿研 将液状研磨剂涂敷或连续加注于涂敷或连续加注于研具表面，使磨料在工件与研具间不断地滑动与滚动，从而实现对工件的切削。湿研应用较多。 干研干研 将磨料均匀地压嵌压嵌在研具表层上，研磨时需在研具表面涂以少量的润滑剂。干研多用于精研。 半干研半干研 所用研

4、磨剂为糊状的研磨膏糊状的研磨膏，粗、精研均可采用。1.研磨研磨3）研磨剂）研磨剂研磨剂研磨剂由磨料、研磨液和辅助填料磨料、研磨液和辅助填料等混合而成，有液态、膏状和固态三种，以适应不同加工的需要。 1.研磨研磨（1）磨料主要起机械切削作用，是由游离分散的磨粒作自由滑动、滚动和冲击来完成的；（2）研磨液主要起冷却和润滑作用，并能使磨粒较均匀地分布在研具表面；（3）辅助填料可以使金属表面产生极薄的、较软的化合物薄膜，以便工件表面凸峰容易被磨粒切除，提高研磨效率和表面质量。 4）研磨工艺特点：）研磨工艺特点： （1）加工简单，不需复杂设备；（2）加工质量可靠。尺寸误差和形状误差可以小到0.10.3m

5、，表面粗糙度Ra值可达0.025m以下；偶合件对研对研，可提高配偶面间贴合程度。（3）生产率较低。研磨一般需要较长时间才能达到要求，加工余量一般不超过0.010.03mm。（4）研磨剂易于飞溅，污染环境。（5）研磨不能提高工件各表面间的位置精度。1.研磨研磨5）研磨应用：研磨应用很广，常见的表面如平面、柱面、锥面、螺纹表面、齿面等，都可以用研磨进行精整加工。精密配合偶件往往要经过两个配合件的配研才能达到要求，如柱塞泵的柱塞与泵体、阀心与阀套等。在现代工业中，常采用研磨作为精密零件的最终加工。 1.研磨研磨2、珩磨 1）加）加工原理工原理 珩磨是利用带有油石的珩磨头对表面进行精整加工的方法。 内

6、圆珩磨-单条油石运动轨迹 珩磨时，必须使用具有一定压珩磨时，必须使用具有一定压力的切削液（煤油、极压乳化力的切削液（煤油、极压乳化液）冲洗切屑。以防切屑堵塞液）冲洗切屑。以防切屑堵塞油石。油石。2）珩磨工艺特点：）珩磨工艺特点：（1）生产率较高；（2）精度高 ；（3）珩磨表面耐磨损 ；（4）珩磨头结构较复杂。 3）珩磨的应用）珩磨的应用 珩磨主要用于孔的精整加工，应用范围很广，珩磨还可以加工外圆、平面、球面和齿面等。珩磨不仅适合于大批大量生产，在单件小批生产中应用也较广泛。汽缸、缸套、连杆、液压油缸、炮筒等零件一般都需珩磨精加工 。二、光整加工 1、超级光磨 1）加工原理超级光磨又称超精加工，

7、是用装有细磨粒、低硬度油石的磨头，在一定压力下对工件表面进行光整加工的方法。 一般安排在精磨后，一般安排在精磨后，加工余量只有几微加工余量只有几微米。米。2）超级光磨工艺特点：（1）设备简单，操作方便；（2）加工余量极小；（3）生产率较高；（4）表面质量好。1、超级光磨、超级光磨3）超级光磨的应用 超级光磨的应用也很广泛，能加工轴类零件的外圆柱面，圆锥面、孔、平面和球面等。如汽车和内燃机零件、轴承、精密量具等小粗糙度表面常用超级光磨作光整加工。1、超级光磨、超级光磨2、抛光 1、加工原理 抛光是在高速旋转的抛光轮上涂以抛光膏，对工件表面进行光整加工的方法。抛光具有如下特点：（1）方法简便而经济

8、；（2）容易对曲面进行加工； （3）仅能减小表面粗糙度而不能保持或提高原加工精度；（4）工作重，污染大，劳动条件较差。抛光的应用：抛光主要用于零件表面的装饰加工，或者用抛光消除前道工序的加工痕迹，以提高零件的疲劳强度，而不是以提高精度为目的。抛光零件表面的类型不限，可以加工外圆、孔、平面及各种成形面等。为了保证电镀产品的质量，必须用抛光进行预加工；一些不锈钢、塑料、玻璃等制品，为得到好的外观质量，也要进行抛光。2、抛光 三、精加工方法比较：三、精加工方法比较：（1）研磨、珩磨、超级光磨和抛光所起的作用是不同的：抛光仅能提高工件表面的光亮程度，而对工件表面粗糙度的改善并无益处；超级光磨仅能减小工

9、件的表面粗糙度，而不能提高其尺寸和形状精度；研磨和珩磨则不但可以减小工件表面的粗糙度，也可以在一定程度上提高其尺寸和形状精度。 （2）从应用范围来看，研磨、珩磨、超级光磨和抛光都可以用来加工各种各样的表面，但珩磨则主要用于孔的精整加工。（3）从所用工具和设备来看，抛光最简单，研磨和超级光磨稍复杂，而珩磨则较为复杂。（4）从生产效率来看，抛光和超级光磨最高，珩磨次之，研磨最低。（5）实际生产中常根据工件的形状、尺寸和表面的要求，以及批量大小和生产条件等，选用合适的精整或光整加工方法。 4.5.2 特种加工 特种加工是指那些不属于传统加工工艺范畴的加工方法。它是将电、磁、声、光等物理能量、化学能量

10、或其组合直接施加在被加工的部位上，从而使材料被去除、变形或改变性能等，而不使用刀具、磨具等利用机械能去切除多余的材料。特点：1）不用机械能加工；2）工具不与工件直接接触加工；3）微细加工；4）加工区域温度低尺寸稳定分类：1）电火花加工；2）电解加工；3）超声波加工；4）激光加工；5）线切割加工。1、加工的基本原理电火花加工是基于脉冲放脉冲放电蚀除电蚀除原理产生的，所以也称放放电加工电加工或电蚀加工电蚀加工。自动进给调节装置使工具和工件间经常保持很小的放电间隙，当脉冲电压加到两极之间，在相对间隙最小处或绝缘强度最弱处击穿介质，局部产生火花放电，瞬时高温，形成高速运动的电子和质子流，轰击电极，使工

11、具和工件表面局部熔化或气化蒸发掉一小部分金属，形成一个小凹坑。脉冲放电结束后，工作液恢复绝缘后，第二个脉冲电压又加到两极上，又会在极间距离相对最近或绝缘强度最弱处击穿放电，又电蚀出一个小凹坑。一、电火花加工1、加工的基本原理在电火花加工过程中，工件和电极都将受到不同程度的腐蚀。生产中常把工件接在脉冲电源正极，介质中的电子质电子质轻先轰击正极；质子质重，未轻先轰击正极；质子质重，未到负极时即脉冲结束，负极基到负极时即脉冲结束，负极基本不受轰击。本不受轰击。这种加工称为“正极性加工正极性加工”。随着工具电极不断进给，工件被电子不断轰击而蚀除金属。工具电极的轮廓尺寸就被精确地“复印”在工件上，达到成

12、型加工的目的。若若脉冲宽度脉冲宽度较大，质子运动到负极，工具电极也将被告轰击，较大，质子运动到负极，工具电极也将被告轰击，工件形状将可能不正确。工件形状将可能不正确。电火花加工工具、工件形状示例：电火花加工工具、工件形状示例：2.电火花加工工艺特点： 1）可加工硬、脆、韧、软、高熔点的难加工的导电材料。2）可加工复杂截面加工的型孔、曲线孔、型腔、薄壁和精密微细加工。不受力学性能限制。3）加工质量高，热影响小。4）适应性广。可方便地调节脉冲参数，能在同一台机床上连续进行粗、半精、精加工。5）利于实现自动化控制。3.电火花加工的应用 加工型腔、孔、切断、切割、表面强化、打印记。二、电解加工 1.加

13、工的基本原理电解加工（电化学加工）是利用金属在电解液中产生阳极溶解的电化学反应原理，对金属材料进行成形加工的一种方法。 阳极反应：Fe-2eFe2+Fe(OH)2Fe2+2OH-阴极反应：H22H+2e电解加工常采用低电压（624V）大电流（有时可高达20000A）小间隙（0.10.8mm）高流速（560ms）。 电解加工时，工件为阳极（接直流电源正极），工具为阴极（接直流电源负极），在两极之间的狭小间隙内，有电解液通过。当工具阴极不断向工件进给时，在相对于阴极的工件表面上，金属材料按阴极型面的形状不断地溶解，电解产生物被高速电解液带走，于是在工件的相应表面上就加工出和阴极型面。1.加工的基本

14、原理加工的基本原理2.电解加工工艺特点：（1）加工范围广。能加工能力导电材料，不受力学性能限制。常用于加工高硬度、高强度、高韧性难切削材料。（2）生产率高，是电火花加工的510倍。（3）加工质量好。无残余应力变形，适合于易变形或薄壁零件的加工。（4)）工具阴极不损耗。（5）由于影响电解加工的因素较多，难于实现高精度的稳定加工。（6）电解液对机床有腐蚀作用，电解产物的处理和回收困难。（7）阴极、夹具设计制造、修正困难，不适用于单件小批量生产。电解加工和电火花加工在应用范围上有许多相似之处，所不同的是电解加工的生产效率较高，加工精度较低，机床费用较高。因此，电解加工适合于大批大量生产，而电火花加工

15、适用于小批量单件加工。电解加工和电火花加工比较：电解加工和电火花加工比较：三、超声加工1、加工的基本原理 超声加工是利用工具的高频振动，通过磨料对工件进行加工的。超声频小振幅振动的工具通过与工件之间的磨料对被加工表面的捶击作用，使工件材料表面逐步破碎的特种加工。1、加工的基本原理超声发生器产生高频电振荡（一般为16-25Khz）施加于超声换能器上，将高频电振荡转换成超声频振动。超声振动通过变幅杆放大振幅，并以一定的静压力压在工件表面上的工具产生相应频率的振动。工具端部通过磨料不断地捶击工件，使加工区的工件材料粉碎成很细的微粒，被循环的磨料悬浮液带走，工具便逐渐进入到工件中，从而加工出与工具相应的形状。2.超声加工特点与应用：（1）可加工各种不导电的硬脆材料。玻璃、石英、陶瓷、硅、锗、铁氧体、宝石和玉器的打孔、切割、开槽、套料、雕刻、成批小型零件去毛刺、模具表面抛光和砂轮修整等方面，对窄缝、深槽、不规则圆弧的抛光尤为适用。（2）易于加工出各种复杂形状的内表面和成形表面等。采用中空形状工具，还可以实现各种形状的套料。（3）工具对加工材料的宏观作用力小，热影响小，特别对于加工某些不能承受较大机械力的零件比较有利。（4）材料的碎除是靠磨料的直接作用，磨料硬度一般应比加工材料高