（本科）第12章 特种加工技术ppt课件（全）

1、第12章 特种加工技术第12章 特种加工技术设计制作人：陈妙婷 传统切削加工方法面临着更多、更新、更难的问题，体现在： 新型材料及传统的难加工材料，如碳素纤维增强复合材料、工业陶瓷、硬质合金、钛合金、耐热钢、镍合金、钨钼合金、不锈钢、金刚石、宝石、石英以及锗、硅等各种高硬度、高强度、高韧性、高脆性、耐高温的金属或非金属材料的加工； 各种特殊复杂表面，如喷气蜗轮机叶片、整体蜗轮、发动机机匣和锻压模的立体成型表面，各种冲模冷拔模上特殊断面的异型孔，炮管内膛线，喷油嘴、棚网、喷丝头上的小孔、窄缝、特殊用途的弯孔等的加工； 各种超精、光整或具有特殊要求的零件，如对表面质量和精度要求很高的航天、航空陀螺

2、仪，伺服阀以及细长轴、薄壁零件、弹性组件等低刚度零件的加工。12.1 概述特种加工与传统切削加工的不同点是： 主要依靠机械能以外的能量(如电、化学、光、声、热等)去除材料；多数属于“熔溶加工”的范畴；工具硬度可以低于被加工材料的硬度，即能做到“以柔克刚”；加工过程中工具和工件之间不存在显著的机械切削力；主运动的速度一般都较低，理论上，某些方法可能成为“纳米加工”的重要手段；加工后的表面边缘无毛刺残留，微观形貌“圆滑”。1. 使电极和工件之间距离充分变小；2. 使两者间发生短时间的脉冲放电；3. 要把电极和工件放人绝缘液体中；创造条件：1、电火花加工基本原理 4. 多次重复这种火花放电过程。12

3、.2 电火花加工 优 点1.适于难切削材料的加工 硬质合金、淬火钢等2.加工复杂形状或特殊零件 应用领域日益扩大 局限性1.主要加工金属等导电材料2.加工速度较慢3.有电极损耗，影响加工精度2、电火花加工的特点 机床本身的各种误差、工件和工具电极的定位、安装误差都会影响到电火花加工的精度。与电火花加工工艺有关的主要因素是放电间隙的大小及其一致性、工具电极的损耗及其稳定等。影响表面粗糙度的因素主要有：脉冲能量越大，加工速度越快，Ra值越大；工件材料越硬、熔点越高，Ra值越小；工具电极的表面粗糙度越大，工件的Ra值越大。3、影响电火花加工精度和表面质量的主要因素 4、电火花加工的工艺方法分类及其应

4、用1、激光加工 工作原理12.3 高能束加工激光应用1）激光打孔 激光打孔已广泛应用于金刚石拉丝模、钟表、宝石、轴承、陶瓷、玻璃等非 金属材料硬质合金、不锈钢等金属材料的小孔加工。激光打孔不需要工具，不存在工具损耗问题，适合于自动化连续加工。 2）激光切割激光切割的原理与激光打孔基本相同。不同的是工件与激光束要相对移 粕激光切割不仅具有切缝窄、速度快、热影响区小、省材料、成本低等优点，而且可以在任何方向上切割，包括内尖角。目前激光已成功地用于切割钢板、不锈钢、钛、钽、镍等金属材料，以及布匹、木材、纸张、塑料等非金属材料。 3）激光焊接 激光焊接与激光打孔的原理稍有不同，焊接时不需要那么高的能量

5、密使工件材料气化蚀除，而只要将工件的加工区烧熔使其粘合在一起。因此，激光焊接所需要的 能量密度较低，通常可用减小激光输出功率来实现。 4）激光热处理用大功率激光进行金属表面热处理是近几年发展起来的一项崭新工艺。激光金属硬化处理的作用原理是照射到金属表面上的激光能使构成金属表面的原子迅速蒸发，由此产生的微冲击波会导致大量晶格缺陷的形成，从而实现表面的硬化，激光处理法比高温炉处理、化学处理以及感应加热处理有很多独特的优点，如快速、不需淬火介质、硬化均匀、变形小、硬度高达60HRC以上、硬化深度可精确控制等。 2、电子束加工 工作原理电子束加工特点能量密度高。电子束聚焦点范围小，能量密度高，适合于加

6、工精微深孔和窄缝等。且加工速度快，效率高。工件变形小。适合于加工脆性、韧性、导体、半导体、非导体以及热敏性材料。加工点上化学纯度高。适合于加工易氧化的金属及合金材料，特别是要求纯度极高的半导体材料。可控性好。电子束的强度和位置均可由电、磁的方法直接控制，便于实现自动化加工。离子束加工特点易于精确控制。由于离子束可以通过离子光学系统进行扫描，使离子束可以聚焦到光斑直径lm以内进行加工，同时离子束流密度和离子的能量可以精确控制，因此能精确控制加工效果，如控制注入深度和浓度。加工洁净。因加工是在真空中进行，离子的纯度比较高，因此特别适合于加工易氧化的金属、合金和半导体材料等。加工应力变形小。离子束加

7、工是靠离子撞击工件表面的原子而实现的，这是一种微观作用，宏观作用力很小，不会引起工件产生应力和变形，对脆性、半导体#、高分子等材料都可以加工。3、离子束加工 1、电化学加工概述 工件(作为阳极)溶解去除金属材料的电解加工工件材料减少，包括电解加工和电解抛光。 工件(作为阴极)表层沉积金属的电镀、涂覆工件材料增加，包括电镀、局部涂镀、电铸和复合电镀。工件作为阳极溶解去除大量材料，具有磨、研等机械作用的阴极对阳极的进一步去除材料使阳极活化而形成的电化学机械复合工艺，有电解磨削、电解珩磨、电解研磨。其他复合工艺，如电解电火花复合工艺、电解电火花机械复合工艺。12.4 电化学加工工作原理电解加工特点不

8、受材料硬度的限制，能加工任何高硬度、高韧性的导电材料，并能以简单的进给运动一次加工出形状复杂的形面和型腔。 与电火花加工相比，加工形面和型腔效率高510倍。加工过程中阴极损耗小。加工表面质量好，无毛刺、残余应力和变形层。加工设备投资较大，有污染，需防护。电解加工的应用电解加工广泛应用于模具的型腔加工，枪炮的膛线加工，发电机的叶片加工、深孔加工，以及电解抛光、倒棱、去毛刺等。 1、超声波加工的原理 12.5 超声波加工超声波加工的特点适合脆性材料工件加工。材料越脆，加工效率越高，可加工脆性非金属材料，如玻璃、陶瓷、玛瑙、宝石、金刚石等，但硬度高、脆性较大的金属，如淬火钢、硬质合金等的加工效率低。

9、机床结构简单，较软工具可以复杂设制、成型运动简单。宏观力小的冷加工工艺，无热应力、无烧伤、可加工薄壁、窄缝、低刚度零件。思考题参考答案或提示 什么是特种加工? 它主要有哪几种类型?答：参见p169-170 简述电火花加工的原理及特点.答：参见171-172 电火花加工适于哪些零件和表面的加工?答：主要用于加工金属等导电材料,一定条件下也可以加工半导体和非导体材料. 电火花加工机床由哪几部分组成?答：电火花成型机床主要由脉冲电源、机体、自动调节系统和工作液循环系统等组成 电火花加工要具备什么条件?答：参见171 简述数控电火花线切割加工的原理及特点.答：参见171 数控电火花线切割机床由哪几部分组成? 如何才能加工出带锥度