机械制造工程原理(第九章)

1、第九章 精密超精密加工和特种加工9.1 金刚石超精密切削金刚石刀具是有色金属（软金属）精加工的主要方法。达到Ra0.01m，尺寸精度0.1m金刚石刀具种类：天然金刚石1)人造金刚石：涂层金刚石（薄膜、厚膜），聚晶金刚石。 金刚石刀具特点：（1）金刚石钻头切削刃锋利性好。金刚石钻头由金刚石刀片承担切削任务，金刚石刀片及其锋利，刃口半径非常小，一般新刃磨好的金刚石刀具，其切削刃刃口半径=0.10.5m。（2）金刚石刀片的摩擦小。金刚石与各种金属、非金属材料摩擦的磨损量仅为硬质合金试件的1/501/800，极低的摩擦系数可减小切削力和变形量，从而获得良好的加工表面质量。（3）金刚石硬度高，耐磨性好。

2、（4）金刚石导热性好，降低了钻削区温度。 金刚石车刀 金刚石刀具刃磨：金刚石砂轮，铸铁研磨盘 9.2 精密磨削加工9.2.1 金刚石砂轮和CBN砂轮磨削 金刚石砂轮精密磨削用于：玻璃、陶瓷等脆性材料 CBN砂轮精密磨削用于：钢9.2.2 精密砂带抛光 开式砂带抛光 表面粗糙度可达Ra0.02m9.2.3 游离磨料研磨抛光 已加工表面可达Ra0.005m，尺寸精度0.01m 研磨剂：W40W0.5的磨料润滑剂 研具：软材料铸铁、铜、软钢9.2.4 珩磨 大批大量生产中孔的精加工方法 珩磨对象：铸铁、钢 9.2.5 超精研 存在三个运动 研磨过程分四个阶段：强烈切削阶段、正常切削阶段、微弱切削阶段

3、、自动停止切削阶段 9.3 超声波加工 利用工件端面存在的超声波振动（1625kHz），使工作液中的悬浮磨粒撞击工件表面，实现加工 换能器磁致伸缩原理，振幅0.0050.01mm 变幅杆扩大振幅，到0.010.15mm变幅杆增幅原理：截面积减小，导致能量密度增大，引起振幅增大能量密度W能量S变幅杆截面积K系数221kASWJ 应用：加工硬脆的非金属材料，如玻璃、陶瓷、石英、金刚石等 9.4 电解加工 加工原理：金属在电解液中“阳极溶解” 工件接正极，工具接负极 两极间保持间隙0.11mm 直流电源：525V 工具进给速度：0.53mm/min 电解液：NaCl电解液 优点：不受材料硬度、强度和

4、韧性限制，可加工难加工材料；可加工复杂形面；无切削力，可加工薄壁零件 缺点：设备投资大、耗电量大，电解液有腐蚀性。 9.5 电铸加工（1）电铸加工原理电铸是在原模上电解沉积金属，然后分离以制造和复制金属制品的加工工艺。其基本原理与电镀相同，但过程有不同之处（2）电铸加工的特点和应用范围 优点：能准确复制表面轮廓和微细纹路；能获得好的尺寸精度和表面粗糙度。 缺点：生产周期长。 应用范围：制造形状复杂、精度高的空心零件；复制精细的表面轮廓9.6 电火花与线切割9.6.1 电火花加工 利用工具电极和工件电极间瞬间放电所产生的高温来熔蚀工件表面材料 工作液：煤油、机油 工件与工具间的放电间隙：0.01

5、0.20mm 放电区瞬间温度在10000以上 每秒钟放电数千次到数万次 电火花加工适用于导电性好的金属材料。例如，耐火钢、淬火钢、硬质合金等9.6.2 线切割加工 加工原理与电火花加工相同，其区别只是电极为钼丝。 钼丝：一般切割机0.080.12mm，大型切割机0.3mm9.7 电子束加工和离子束加工9.7.1 电子束加工加工原理：将具有很高速度和能量的电子射线聚焦到被加工材料上，电子动能大部分转化为热能，被冲击部分瞬时溶化、气化、蒸发加工特点：o适合微孔、窄缝等细小处o工件应力、应变很小1)在真空中加工，故适合易氧化金属、合金及高纯度半导体材料加工 加工装置：电子枪、真空系统、控制系统、电源

6、系统9.7.2 离子束加工 加工原理：经过加速、聚焦的离子束，冲击加工表面，实现加工目的 离子质量大，速度低，撞击工件材料时，将引起变形、分离、破坏等机械作用。 9.8 激光加工激光单色性、方向性好，通过光学系统可以聚焦成极小的光斑（直径几m几十m）被照射斑点内材料在千分之几秒或更短的时间内迅速被溶化、气化 固体激光器、CO2激光器 激光加工特点： 1) 无刀具，无排屑、断屑等问题 2) 可对难加工材料进行加工 3) 热变形、热影响区很小 4) 通用性强：打孔、切割、焊接9.9 快速成形制造技术9.9.1 快速成形制造原理 三维CAD模型分层、切片分层制造“层积成体” 9.9.2 快速成形制造