精密加工及特种加工1107

1、青岛工学院金属工艺学金属工艺学青岛工学院 2011年11月7 青岛工学院第四章 精密加工和特种加工简介精密加工和特种加工简介青岛工学院 第一节：精密加工第一节：精密加工精整加工：精整加工： 精加工后从工价上切除很薄的材料层，目的是提高精加工后从工价上切除很薄的材料层，目的是提高工件精度和减小表面粗糙度值如研磨和珩磨等工件精度和减小表面粗糙度值如研磨和珩磨等光整加工：光整加工： 不切除或少切除极不切除或少切除极薄材料层，目的是薄材料层，目的是 减小表面粗糙减小表面粗糙度值，如超级光磨和抛光等度值，如超级光磨和抛光等青岛工学院 精密加工精密加工一、研磨一、研磨IT5IT1, Ra值值0.10.01

2、 m 研磨是在研具与工件之间置以研磨剂，对工件表面进行精磨加工的方法。研磨是在研具与工件之间置以研磨剂，对工件表面进行精磨加工的方法。研磨加工研磨加工6青岛工学院研磨剂：研磨剂：1.磨料：机械切削作用（氧化铝、碳化硅、金刚石磨料：机械切削作用（氧化铝、碳化硅、金刚石 ）2.研磨液：冷却、润滑作用（煤油、汽油、机油）研磨液：冷却、润滑作用（煤油、汽油、机油）3.辅助填料：使金属表面产生极薄、较软的化合物薄膜（硬辅助填料：使金属表面产生极薄、较软的化合物薄膜（硬脂酸、油酸）脂酸、油酸）研具：研具：1.比工件材料软比工件材料软2.涂敷、镶嵌磨料涂敷、镶嵌磨料3.用铸铁、软钢、黄铜、塑料或硬木制造（铸

3、铁常用）用铸铁、软钢、黄铜、塑料或硬木制造（铸铁常用）一、研磨一、研磨 精密加工精密加工青岛工学院研磨的特点及应用研磨的特点及应用1.研磨所用的设备和研具简单，成本低研磨所用的设备和研具简单，成本低2. 可提高尺寸精度、形状精度，不能提高位置精度可提高尺寸精度、形状精度，不能提高位置精度3. 研磨生产率低，余量不应超过研磨生产率低，余量不应超过0.010.03mm4.研磨剂易于飞溅，污染环境研磨剂易于飞溅，污染环境5. 应用范围广（平面、圆柱面、圆锥面、螺纹表面、齿轮应用范围广（平面、圆柱面、圆锥面、螺纹表面、齿轮齿面等）齿面等）一、研磨一、研磨 精密加工精密加工青岛工学院二、珩磨二、珩磨IT

4、6IT4, Ra值值0.20.05 m主要是利用带有油石的珩磨头主要是利用带有油石的珩磨头对孔进行精磨加工的方法。对孔进行精磨加工的方法。 精密加工精密加工珩磨加工珩磨加工4青岛工学院二、珩磨二、珩磨 精密加工精密加工青岛工学院 油石用粘结剂与油石座油石用粘结剂与油石座固结在一起，油石两端固结在一起，油石两端用弹簧圈箍住。用弹簧圈箍住。 调整珩磨头的工作尺寸、调整珩磨头的工作尺寸、油石对孔壁的工作压力油石对孔壁的工作压力 通过调整锥和顶销，通过调整锥和顶销，使油石胀开，使油石胀开，向下调整螺母，向下调整螺母，二、珩磨二、珩磨 精密加工精密加工青岛工学院珩磨的特点及应用珩磨的特点及应用1.珩磨效

5、率高珩磨效率高2.可提高尺寸精度、形状精度，不能提高位置精度可提高尺寸精度、形状精度，不能提高位置精度3.可提高零件的耐磨性可提高零件的耐磨性4.珩磨头结构较复杂珩磨头结构较复杂二、珩磨二、珩磨 精密加工精密加工青岛工学院三、超级光磨三、超级光磨Ra值值0.10.001 m 用装有细磨粒、低硬度油石的磨头，在一定压力下对工用装有细磨粒、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件表面进行光整加工的方法 精密加工精密加工超级光磨超级光磨4青岛工学院 当油石最初与比较粗糙的工当油石最初与比较粗糙的工件表面接触时，不能形成完整的件表面接触时，不能形成完整的油膜；油膜； 随着工件表面被

6、逐渐磨平，随着工件表面被逐渐磨平，细微切屑等嵌入油石空隙，形成细微切屑等嵌入油石空隙，形成完整的润滑油膜，切削作用逐渐完整的润滑油膜，切削作用逐渐减弱，经过光整抛光阶段，最后减弱，经过光整抛光阶段，最后自动停止切削作用自动停止切削作用,这种现象是超这种现象是超精加工特有的。精加工特有的。三、超级光磨三、超级光磨 精密加工精密加工青岛工学院青岛工学院超精加工的工艺特点超精加工的工艺特点1.设备简单，也可用通用机床改装，自动化程度高，操作简便设备简单，也可用通用机床改装，自动化程度高，操作简便2.加工余量极小（加工余量极小（310um）3.生产率高生产率高4.加工表面耐磨性好加工表面耐磨性好三、超

7、级光磨三、超级光磨 精密加工精密加工青岛工学院四、抛光四、抛光 抛光是在高速旋转的抛光轮上涂磨膏，对工件表面进行抛光是在高速旋转的抛光轮上涂磨膏，对工件表面进行光整加工的方法，即光整加工的方法，即是在磨光的基础上，对物体表面进行光是在磨光的基础上，对物体表面进行光亮化处理亮化处理 。表面粗糙度值可达表面粗糙度值可达0.10.012 m橡皮砂轮抛光磨头橡皮砂轮抛光磨头 精密加工精密加工抛光抛光6青岛工学院 精密加工精密加工青岛工学院成型面车削和表面修光成型面车削和表面修光实例实例14青岛工学院金属工艺学金属工艺学青岛工学院 2011年11月10青岛工学院 第二节：特种加工第二节：特种加工青岛工学

8、院特种加工特种加工青岛工学院特种加工特种加工一、电火花加工一、电火花加工两极之间两极之间火花放电火花放电电腐蚀电腐蚀去除材料去除材料电火花工作机理电火花工作机理2青岛工学院电火花加工的常用术语电火花加工的常用术语电火花加工中常用的主要名词术语和符号如下：电火花加工中常用的主要名词术语和符号如下：电火花加工示意图电火花加工示意图41231工具电极；2工件；3脉冲电源；4伺服进给系统1工具电极工具电极 电火花加工用的工具是电电火花加工用的工具是电火花放电时的电极之一，故称火花放电时的电极之一，故称为工具电极，有时简称电极。为工具电极，有时简称电极。电极的材料常常是铜。电极的材料常常是铜。青岛工学院

9、电火花加工示意图电火花加工示意图41231工具电极；2工件；3脉冲电源；4伺服进给系统2放电间隙放电间隙 放电间隙是放电时工具放电间隙是放电时工具电极和工件间的距离，它的电极和工件间的距离，它的大小一般在大小一般在0.010.5 mm之间，之间，粗加工时间隙较大，粗加工时间隙较大，精加工时则较小。精加工时则较小。电火花加工的常用术语电火花加工的常用术语电火花加工中常用的主要名词术语和符号如下：电火花加工中常用的主要名词术语和符号如下：青岛工学院3脉冲宽度脉冲宽度ti(s) 脉冲宽度简称脉宽，是加到电极和工件上放电间脉冲宽度简称脉宽，是加到电极和工件上放电间隙两端的隙两端的电压脉冲的持续时间电压

10、脉冲的持续时间。 为了防止电弧烧伤，电火花加工只能用断断续续为了防止电弧烧伤，电火花加工只能用断断续续的脉冲电压波。一般来说，的脉冲电压波。一般来说，粗加工时可用较大的脉宽，粗加工时可用较大的脉宽，精加工时只能用较小的脉宽。精加工时只能用较小的脉宽。 电火花加工的常用术语电火花加工的常用术语电火花加工中常用的主要名词术语和符号如下：电火花加工中常用的主要名词术语和符号如下：青岛工学院电火花加工的常用术语电火花加工的常用术语电火花加工中常用的主要名词术语和符号如下：电火花加工中常用的主要名词术语和符号如下：4脉冲间隔脉冲间隔to(s) 脉冲间隔简称脉间或间隔，它是脉冲间隔简称脉间或间隔，它是两个

11、电压脉冲之间的间两个电压脉冲之间的间隔时间隔时间。 间隔时间过短，容易产生电弧放电，烧伤电极和工件；间隔时间过短，容易产生电弧放电，烧伤电极和工件；脉间选得过长，将降低加工生产率。加工面积、加工深度脉间选得过长，将降低加工生产率。加工面积、加工深度较大时，脉间也应稍大。较大时，脉间也应稍大。青岛工学院电火花加工的常用术语电火花加工的常用术语电火花加工中常用的主要名词术语和符号如下：电火花加工中常用的主要名词术语和符号如下：5放电时间放电时间(电流脉宽电流脉宽)te(s) 放电时间是工作液介质击穿后放电间隙中流过放放电时间是工作液介质击穿后放电间隙中流过放电电流的时间，即电流脉宽，它比电压脉宽稍

12、小，二电电流的时间，即电流脉宽，它比电压脉宽稍小，二者相差一个击穿延时者相差一个击穿延时td。 ti（脉冲宽度）（脉冲宽度）和和te对电火花加工的生产率、表面粗糙对电火花加工的生产率、表面粗糙度和电极损耗有很大影响，但实际起作用的是电流脉度和电极损耗有很大影响，但实际起作用的是电流脉宽宽te。青岛工学院电火花加工的常用术语电火花加工的常用术语电火花加工中常用的主要名词术语和符号如下：电火花加工中常用的主要名词术语和符号如下：6击穿延时击穿延时td(s) 从间隙两端加上脉冲电压后，一般均要经过一小从间隙两端加上脉冲电压后，一般均要经过一小段延续时间段延续时间td，工作液介质才能被击穿放电，这一小

13、，工作液介质才能被击穿放电，这一小段时间段时间td称为击穿延时。称为击穿延时。青岛工学院电火花加工的常用术语电火花加工的常用术语电火花加工中常用的主要名词术语和符号如下：电火花加工中常用的主要名词术语和符号如下：7脉冲周期脉冲周期tP(s) 一个电压脉冲开始到下一个电压脉冲开始之间的时间一个电压脉冲开始到下一个电压脉冲开始之间的时间称为脉冲周期，显然称为脉冲周期，显然tP=ti(脉冲宽度脉冲宽度)+to(脉冲间隔脉冲间隔)。 8脉冲频率脉冲频率fP(Hz) 脉冲频率是指单位时间内电源发出的脉冲个数。显然，脉冲频率是指单位时间内电源发出的脉冲个数。显然，它与脉冲周期它与脉冲周期tP互为倒数，即互

14、为倒数，即pp1tf青岛工学院9有效脉冲频率有效脉冲频率fe(HZ) 有效脉冲频率是单位时间内在放电间隙上发生有效放有效脉冲频率是单位时间内在放电间隙上发生有效放电的次数，又称工作脉冲频率。电的次数，又称工作脉冲频率。10脉冲利用率脉冲利用率 脉冲利用率脉冲利用率是有效脉冲频率是有效脉冲频率fe与脉冲频率与脉冲频率fp之比，之比，又称频率比，即又称频率比，即peff电火花加工的常用术语电火花加工的常用术语电火花加工中常用的主要名词术语和符号如下：电火花加工中常用的主要名词术语和符号如下：青岛工学院特种加工特种加工青岛工学院成型面加工成型面加工青岛工学院电火花加工的特点：电火花加工的特点：1.1

15、.加工导电材料，也可加工半导体材料加工导电材料，也可加工半导体材料2.2.工具与工件不接触，作用力极小工具与工件不接触，作用力极小3.3.脉冲放电时间短，冷却作用好，加工表面热影响小脉冲放电时间短，冷却作用好，加工表面热影响小特种加工特种加工青岛工学院电火花线切割电火花线切割电火花线切割电火花线切割4快速走丝快速走丝8慢速走丝慢速走丝10青岛工学院青岛工学院特种加工特种加工青岛工学院电火花线切割加工的特点：电火花线切割加工的特点：1.1.加工导电材料，也可加工半导体材料加工导电材料，也可加工半导体材料2.2.工具与工件不接触，作用力极小工具与工件不接触，作用力极小3.3.脉冲放电时间短，冷却作

16、用好，加工表面热影响小脉冲放电时间短，冷却作用好，加工表面热影响小4.4.无需成型的工具电极无需成型的工具电极5.5.电极丝较细，切缝较窄电极丝较细，切缝较窄6.6.不能加工盲孔零件或阶梯形成型表面不能加工盲孔零件或阶梯形成型表面特种加工特种加工青岛工学院特种加工特种加工电解加工是在工具和工件之间接上直流电源，工件接阳极，电解加工是在工具和工件之间接上直流电源，工件接阳极，工具接阴极。工具接阴极。 工具极一般用钢或不锈钢等材料制成，两极间外加直流工具极一般用钢或不锈钢等材料制成，两极间外加直流电压电压6 624 V24 V， 极间间隙保持极间间隙保持0.10.11 mm1 mm，在间隙处通以，

17、在间隙处通以6 660 60 m ms s的高速流动电解液，形成极间导电通路，的高速流动电解液，形成极间导电通路， 产生电流，工产生电流，工件阳极表面的材料不断产生溶解，其溶解物被高速流动的电解件阳极表面的材料不断产生溶解，其溶解物被高速流动的电解液及时冲走，工具阴极不断进给，保持极间间隙。液及时冲走，工具阴极不断进给，保持极间间隙。电解加工电解加工2青岛工学院电解加工电解加工特种加工特种加工青岛工学院（1）加工型面、型腔生产率高，比电火花加工高）加工型面、型腔生产率高，比电火花加工高510倍。倍。 （2）阴极在加工中损耗极小，但加工精度不及电火花加工，棱）阴极在加工中损耗极小，但加工精度不及

18、电火花加工，棱角，小圆角（角，小圆角（r0.2 mm）很难加工出来。）很难加工出来。 （3）加工表面质量好，表面无毛刺、残余应力和变形层。）加工表面质量好，表面无毛刺、残余应力和变形层。（4）设备要求防腐蚀、防污染，应配置废水处理系统。）设备要求防腐蚀、防污染，应配置废水处理系统。电解加工的特点电解加工的特点特种加工特种加工青岛工学院超声加工超声加工特种加工特种加工超声加工超声加工4机械撞击机械撞击+抛磨抛磨+空化作用空化作用青岛工学院超声加工的特点：超声加工的特点：1.1.加工各种不导电硬脆材料加工各种不导电硬脆材料2.2.加工效率低加工效率低3.3.切削力小，切削热少，特别对于加工某些不能

19、承受较大切削力小，切削热少，特别对于加工某些不能承受较大机械力的零件比较有利。机械力的零件比较有利。特种加工特种加工青岛工学院激光加工激光加工特种加工特种加工激光加工激光加工青岛工学院激光加工的特点：激光加工的特点：1.1.加工能量密度高，可加工任何硬度的金属和非金属材料，包加工能量密度高，可加工任何硬度的金属和非金属材料，包括陶瓷、石英、金刚石等括陶瓷、石英、金刚石等2.2.便于自动控制连续加工，加工效率高，加工变形和热变形小便于自动控制连续加工，加工效率高，加工变形和热变形小3.3.可进行激光打孔、激光切割、激光雕刻等可进行激光打孔、激光切割、激光雕刻等特种加工特种加工青岛工学院电子束加工电子束加工1特种加工特种加工在真空条件下，利用电流在真空条件下，利用电流加热阴极发射电子束，经控制加热阴极发射电子束，经控制栅极初步聚焦后，由加速阳极栅极初步聚焦后，由加速阳极加速，加速， 并通过电磁透镜聚焦装置进一步聚焦，使能量密并通过电磁透镜聚焦装置进一步聚焦，使能量密度集中到直径为度集中到直径为510 m的斑点内。高速而能量密集的的斑点内。高速而能量密集的电子束冲击到工件上，使被冲击部分的材料温度在几分电子束冲击到工件上，使被冲击部分的材料温度在几分之一微秒内升高到几千摄氏度以上，这时热量还来不及之一微秒内升高到几千摄氏度以上，这时热量还来不及向周围扩散就可以