第7章机械制造技术的发展

第7章制造技术的开展DevelopmentofManufacturingTechnology本章主要内容：机械制造技术的开展趋势、精细加工与超精细加工、非传统加工方法。17.1先进制造技术及开展AdvancedManufacturingTechnologyandDevelopment27.1.1现代机械制造技术的特点现代制造技术即用先进的制造技术(AdvancedManufacturingTechnology，AMT)来替代传统的制造技术。先进制造技术〔AMT〕是一种以优质、高效、低能耗、干净和灵敏性为典型特征的新的机械制造技术。注重、开展和运用这种先进的制造技术对于一个国家国民经济程度的开展有着艰苦的意义。3一、AMT的产生背景AMT首先由美国于20世纪80年代末提出。长期以来，美国政府只对根底研讨、卫生安康、国防技术等给予经费支持，而对产业技术不予支持，主张产业技术经过市场竞争，由企业自主开展20世纪70年代，一批美国学者不断鼓吹美国已进入“后工业化社会〞，以为制造业是“夕阳工业〞，主张经济重心由制造业转向高科技产业和第三产业4结果：导致美国在经济上的竞争力下降，贸易逆差巨增，日本家电、汽车大量涌入并占领了美国市场。〔20世纪60年代美国汽车产量占世界汽车总产量的2/3，而到了80年代下降到缺乏1/3〕。20世纪80年代,美国政府开场认识到问题的严重性。白宫一份报告称“美国经济衰退已要挟到国家平安〞MIT的一份报告写到“经济竞争归根结底是制造技术和制造才干的竞争〞，“一个国家要生活好，必需消费好〞，阐明美国知识界与政府之间获得了共识。5

1988年,美国政府投资进展大规模“21世纪制造企业战略〞研讨,并于其后不久提出了“先进制造技术〞开展目的，制定并实施了“先进制造技术方案〔ATP〕〞和“制造技术中心方案〔MTC〕〞1991年，白宫科学技术政策办公室发表“美国国家关键技术〞报告，重新确立了制造业的位置1993年，克林顿在硅谷发表题为“促进美国经济增长的技术——加强经济实力的新方向〞的演说，对制造业给予了本质性强有力的支持。6

“制造业仍是美国的经济根底，美国曾多年是制造业的世界领袖，不受挑战。但近十年我们的实力每况愈下…美国企业和政府对制造技术投资缺乏，与其它外国竞争者相比，美国公司在整个研讨开发方案中忽视了与工艺有关的研讨开发…忽视了现有技术和窍门的传播…〞随着美国在“先进制造技术方案〔ATP〕〞和“制造技术中心方案〔MTC〕〞的实施和推行，从而获得了明显的效果。7

汽车2mm工程，使轿车车身精度到达丰田程度。1994年，美国汽车产量重新超越日本，重新占领欧、美市场美国Inter公司成为世界最大的芯片制造商〔在此之前芯片消费也不敌日本，包括海湾战争中大出风头的“爱国者〞导弹上运用的芯片也是日本制造的〕20世纪90年代，经济继续增长，失业率降低到历史最低程度提出了一系列的先进制造技术的新实际、新思想，如：CE，LP，AM，…8

对AMT而言，至今尚无明确的和一致公认的定义，经过对其特征的分析和多年的实际总结，可以以为：◆AMT是制造业不断吸收信息技术和现代管理技术的成果，将其综合运用于产品设计、加工、检测、管理、销售、运用、效力乃至回收的制造全过程，以实现优质、高效、低耗、清洁、灵敏消费，提高对动态多变市场的顺应才干和竞争力的制造技术的总称。二、AMT的定义、要点和特征AMT的定义9提高制造企业对市场的顺应才干和竞争力；强调信息技术、现代管理技术与制造技术的有机结合信息技术、现代管理技术在整个制造过程中综合运用AMT要点AMT特征◆AMT是一项综合性技术AMT不是一项详细的技术，而是利用系统工程思想和方法将各种相关技术集合成一个整体的，特别强调计算机技术、信息技术等的综合运用以及人、技术、管理的有机结合。10

◆AMT是一项动态技术AMT没有一个固定的方式，它要与企业的详细情况相结合。同时AMT也不是一成不变的，而是动态开展的，它要不断地吸收和利用各种高新技术成果，并将其浸透到制造系统的各个部分和整个过程，使其不断趋于完善。◆AMT是面向工业运用的技术AMT有明显的需求导向特征，不以追求技术高新度为目的，重在实践效果。11

◆AMT是面向21世纪的技术AMT是制造技术开展的新阶段，它保管了传统制造技术中有效要素，吸收并充分利用了一切高新技术，使其产生了质的飞跃。AMT强调环保技术，符合可继续开展的战略。◆AMT是面向全球竞争的技术经过提高企业综合效益和对市场的快速反响才干，到达提高竞争力的目的。127.1.2现代机械制造技术的开展趋势◆信息技术对AMT开展起着越来越重要的作用信息技术是各种先进制造技术的重要支撑，信息技术向制造技术的注入与交融，必将促进AMT的不断开展。◆现代设计技术将迅速开展和不断完善包括CAD，CAE，DFX，强壮设计，优化设计，智能设计，反求工程，面向全生命周期的设计等。13

◆资料成形向精细、低耗、清洁方向开展资料成形技术将使毛坯从接近零件外形向直接制成工件精细成形或称净成形的方向开展。据国际机械加工技术协会预测，本世纪初，塑性成形与磨削加工相结合，将取代大部分中小零件的切削加工。运用改性技术，将获得各种特殊性能要求的外表〔涂〕层，同时减少能耗并消除污染。◆加工技术向超精细、超高速方向开展14

◆绿色制造将成为21世纪制造业重要特征包括：绿色产品设计技术〔产品在全生命周期符合环保、人类安康、能耗低、资源利用率高的要求〕；绿色制造技术〔在整个制造过程，对环境负面影响最小，废弃物和有害物质的排放最小，资源利用效率最高〕；产品的回收和循环再制造〔例如，汽车等产品的装配和回收技术，以及生态工厂的循环式制造技术等〕。◆虚拟制造将获得广泛运用用虚拟制造环境中生成的软产品原型替代传统的硬样品进展实验，从而缩短产品的设计与制造周期，降低本钱，提高系统快速呼应市场变化的才干。157.2精细制造技术PrecisionManufacturingTechnology167.2.1概述◆精细加工：在一定的开展时期，加工精度和外表质量到达较高程度的加工工艺。一、定义◆超精细加工：在一定的开展时期，加工精度和外表质量到达最高程度的加工工艺。17◆瓦特改良蒸汽机——镗孔精度1mm20世纪40年代——最高精度1μm20世纪末——精细加工：≤0.1μm，Ra≤0.01μm〔亚微米加工〕超精细加工：≤0.01μm，Ra≤0.001μm〔纳米加工〕◆微细加工——微小尺寸的精细加工超微细加工——微小尺寸的超精细加工二、加工精度的开展18图7-3到达的加工精度和年代的关系普通加工精细加工超精细加工超高精细磨床超精细研磨机离子束加工分子对位加工车床,铣床卡尺加工设备丈量仪器精细车床磨床百分尺比较仪坐标镗床坐标磨床气动测微仪光学比较仪金刚石车床精细磨床光学磁尺电子比较仪超精细磨床精细研磨机激光测长仪圆度仪轮廓仪激光高精度测长仪扫描电镜电子线分析仪加工误差〔μm〕10010110210-210-110-3190019201940196019802000年份19三、精细与超精细加工的意义精细与超精细加工技术是一个国家制造业程度的重要标志。例：美国哈勃望远镜外形精度0.01μm；超大规模集成电路最小线宽0.1μm，日本金刚石刀具刃口钝圆半径达2nm……精细加工与超精细加工技术是新技术的生长点。精细与超精细加工技术涉及多种根底学科和多种新兴技术，其开展无疑会带动和促进这些相关科学技术的开展。20精细加工与超精细加工技术是先进制造技术的根底和关键。例：美国陀螺仪球圆度提高一个数量级，使制造精度到达0.1μm，粗糙度Ra0.01μm，从而使洲际导弹的命中精度从500m控制在50～150m范围内；英国飞机发电机转子叶片加工误差从60μm降至12μm，使发电机紧缩效率从89%提高到94%；假设能齿形误差从3-4μm减小1μm，那么单位齿轮箱分量所能传送的扭矩可提高一倍……21四、精细与超精细加工的特点直接式进化加工：利用低于工件精度的设备、工具，经过工艺手段和特殊工艺配备，加工出所需工件。适用于单件、小批消费。间接式进化加工：借助于直接式“进化〞加工原那么，消费出第二代任务母机，再用此任务母机加工工件。适用于批量消费。◆“进化〞加工原那么背吃刀量小于晶粒大小，切削在晶粒内进展，与传统切削机理完全不同。◆微量切削机理22传统切削与磨削方法存在加工精度极限，超越极限需采用新的方法。◆特种加工与复合加工方法运用越来越多要到达加工要求，需综合思索工件资料、加工方法、加工设备与工具、测试手段、任务环境等诸多要素，是一项复杂的系统工程，难度较大。◆构成综合制造工艺广泛采用计算机控制、顺应控制、再线检测与误差补偿技术，以减小人的要素影响，保证加工质量。◆与自动化技术联络严密23精细与超精细加工设备造价高，难成系列。经常针对某一特定产品设计〔如加工直径3m射电天文望远镜的超精细车床，加工尺寸小于1mm微型零件的激光加工设备〕。◆与高新技术产品严密结合精细检测是精细与超精细加工的必要条件，并经常成为精细与超精细加工的关键。◆加工与检测一体化247.2.2精细加工与超精细加工的方法一、金刚石超精细加工技术切削在晶粒内进展切削力＞原子结合力〔剪切应力达13000N/mm2〕。刀尖处温度极高，应力极大，普通刀具难以接受。高速切削〔与传统精细切削相反〕，工件变形小，表层高温不会涉及工件内层，可获得高精度和好外表质量◆机理、特点25用于铜、铝及其合金精细切削〔切铁金属，由于亲协作用，产生“碳化磨损〞，影响刀具寿命和加工质量〕加工各种红外光学资料如锗、硅、ZnS和ZnSe等加工有机玻璃和各种塑料典型产品：光学反射镜、射电望远镜主镜面、大型投影电视屏幕、照像机塑料镜片、树脂隐形眼镜镜片等◆运用◆关键技术：加工设备和刀具26★加工设备要求高精度、高刚度、良好稳定性、抗振性及数控功能等。如美国Moore公司M-18AG金刚石车床，主轴采用空气静压轴承，转速5000转/分，径跳＜0.1μm；液体静压导轨，直线度达0.05μ/100mm；数控系统分辨率0.01μ。车床主轴装在横向滑台〔X轴〕上，刀架装在纵向滑台〔Z轴〕上。可处理两滑台的相互影响问题，而且纵、横两挪动轴的垂直度可以经过装配调整保证，消费本钱较低，已成为当前金刚石车床的主流规划。T形规划27金刚石车床主要性能目的数控系统分辩率/μm400×2005000～1000050000.1～0.01≤0.2/100≤0.1≤0.1≤1/150≤2/100径向1140轴向1020640720最大车削直径和长度/mm最高转速r/mm最大进给速度mm/min反复精度(±2σ)/μm主轴径向圆跳动/μm滑台运动的直线度/μm主轴前静压轴承〔φ100mm〕的刚度/〔N/μm〕主轴后静压轴承〔φ80mm〕的刚度/〔N/μm〕纵横滑台的静压支承刚度/〔N/μm〕表7-5金刚石车床主要性能目的主轴轴向圆跳动/μm横滑台对主轴的垂直度/μm28◆金刚石刀具超精切削刀具资料：天然金刚石，人造单晶金刚石金刚石的晶体构造：规整的单晶金刚石晶体有八面体、十二面体和六面体，有三根4次对称轴，四根3次对称轴和六根2次对称轴。a〕4次对称轴和〔100〕晶面L4〔100〕〔110〕L2L3〔111〕b〕2次对称轴和〔110〕晶面c〕3次对称轴和〔111〕晶面八面体的晶轴和镜晶面29金刚石刀具刃磨：通常在铸铁研磨盘上进展研磨；晶向选择应使晶向与主切削刃平行；圆角半径越小越好〔实际可到达1nm〕。金刚石车刀构造和刀具角度如下图30二、超硬磨料砂轮精细与超精细磨削◆砂轮资料：金刚石，立方氮化硼〔CBN〕可加工各种高硬度、高脆性金属及非金属资料〔铁金属用CBN〕耐磨性好，耐用度高，磨削才干强，磨削效率高磨削力小，磨削温度低，加工外表好◆特点：31分整形与修锐〔去除结合剂，显露磨粒〕两步进展常用方法—①用碳化硅砂轮〔或金刚石笔〕修整，获得所需外形；②电解修锐〔适用于金属结合剂砂轮〕，效果好，并可在线修整。◆砂轮修整：◆ELID〔ElectrolyticIn-ProcessDressing〕——由日本东京大学理化研讨所发明的电解在线修锐法的砂轮修锐效果为最好。32进给＋－ELID磨削原理电源金刚石砂轮〔铁纤维结合剂〕冷却液冷却液电刷运用ELID磨削，冷却液为一种特殊电解液。通电后，砂轮结合剂发生氧化，氧化层阻止电解进一步进展。在切削力作用下，氧化层零落，显露了新的锋利磨粒。由于电解修锐延续进展，砂轮在整个磨削过程坚持同一锋利形状。33砂带：带基资料为聚碳酸脂薄膜，其上植有细微砂粒。砂带在一定任务压力下与工件接触并作相对运动，进展磨削或抛光。有开式和闭式两种方式，可磨削平面、内外圆外表、曲面等。接触轮硬磁盘—装在主轴真空吸盘上砂带磨削表示图V砂带砂带轮卷带轮F-径向进给f-径向振动◆精细与超精细砂带磨削34几种砂带磨削方式a〕砂带无心外圆磨削〔导轮式〕工件导轮接触轮自动轮砂带工件接触轮自动轮砂带b〕砂带定心外圆磨削〔接触轮式〕c〕砂带定心外圆磨削〔接触轮式〕工件接触轮自动轮砂带接触轮砂带工件d〕砂带内圆磨削〔回转式〕工件支承板自动轮砂带任务台e〕砂带平面磨削〔支承板式〕f〕砂带平面磨削〔支承轮式〕支承轮工件砂带接触轮35砂带磨削特点1〕砂带与工件柔性接触，磨粒载荷小，且均匀，工件受力、热作用小，加工质量好〔Ra值可达0.02μm〕。3〕强力砂带磨削，磨削比〔切除工件分量与砂轮磨耗分量之比〕高，有“高效磨削〞之称。4〕制造简单，价钱低廉，运用方便。5〕可用于内外外表及成形外表加工。2〕静电植砂，磨粒有方向性，尖端向上，摩擦生热小，磨屑不易堵塞砂轮，磨削性能好。36微细加工——通常指1mm以下微细尺寸零件的加工，其加工误差为0.1μm～10μm。精度表示方法——普通尺寸加工，其精度用误差尺寸与加工尺寸比值表示；微细加工，其精度用误差尺寸绝对值表示。“加工单位〞——去除一块资料的大小，对于微细加工，加工单位可以到分子级或原子级。微切削机理——切削在晶粒内进展，切削力要超越晶体内分子、原子间的结合力，单位面积切削阻力急剧增大。7.2.3微细加工技术37热流动加工〔火焰，高频，热射线，激光〕压铸，挤压，放射，浇注微离子流动加工热外表流动粘滞性流动摩擦流动变形加工(流动加工)化学镀，气相镀〔电镀，电铸〕氧化，氮化〔阳极氧化〕〔真空〕蒸镀，晶体增长，分子束外延烧结，掺杂，渗碳，〔侵镀，熔化镀〕溅射堆积，离子堆积〔离子镀〕离子溅射注入加工化学(电化学)附着化学(电化学)结合热附着分散(熔化)结合物理结合注入结合加工(附着加工)车削，铣削，钻削，磨削蚀刻，化学抛光，机械化学抛光电解加工，电解抛光电子束加工，激光加工，热射线加工分散去除加工，熔化去除加工离子束溅射去除加工，等离子体加工机械去除化学分解电解蒸发分散与熔化溅射分别加工(去除加工)加工方法加工机理微细与超微细加工机理与加工方法38◆主要采用铣、钻和车三种方式，可加工平面、内腔、孔和外圆外表。◆刀具：多用单晶金刚石车刀、铣刀。铣刀的回转半径〔可小到5μm〕靠刀尖相对于回转轴线的偏移来得到。当刀具回转时，刀具的切削刃构成一个圆锥形的切削面。微细机械加工39微小位移机构，微量挪动应可小至几十个纳米。高灵敏的伺服进给系统。要求低摩擦的传动系统和导轨支承系统，以及高跟踪精度的伺服系统。高的定位精度和反复定位精度，高平稳性的进给运动。低热变形构造设计。刀具的稳定夹持和高的安装精度。高的主轴转速及动平衡。◆微细机械加工设备稳定的床身构件并隔绝外界的振动干扰。具有刀具破损检测的监控系统。40FANUCROBOnanoUi型微型超精细加工机床：机床有X、Z、C、B四个轴，在B轴回转任务台上添加A轴转台后，可实现5轴控制，数控系统的最小设定单位为1nm。可进展车、铣、磨和电火花加工。旋转轴采用编码器半闭环控制，直线轴那么采用激光全息式全闭环控制。为了降低伺服系统的摩擦，导轨、丝杠螺母副以及伺服电机转子的推力轴承和径向轴承均采用气体静压构造。41图7-36FANUC微型超精细加工机床42电极线沿着导丝器中的槽以5～10mm/min的低速滑动，可加工圆柱形的轴。如导丝器经过数字控制造相应的运动，还可加工出各种外形的杆件。◆线放电磨削法〔WEDG〕WEDG可加工的各种截形杆微细电加工WEDG任务原理Ⅰ－ⅠⅠⅠ工件金属丝导丝器43离子束4.刻蚀〔构成沟槽〕5.堆积〔构成电路〕6.剥膜〔去除光致抗蚀剂〕3.显影、烘片〔构成窗口〕窗口2.曝光〔投影或扫描〕掩膜电子束图7-41电子束光刻大规模集成电路加工过程◆光刻加工〔电子束光刻大规模集成电路〕1.涂胶〔光致抗蚀剂〕氧化膜光致抗蚀剂基片44要求：定位精度0.1μm，反复定位精度0.01μm导轨：硬质合金滚动体导轨，或液〔气〕静压导轨任务台：粗动—伺服电机+滚珠丝杠微动—压电晶体电致伸缩机构图7-42电致伸缩微开任务台XY0Py1Py2Px微开任务台任务台微动的构成：X运动：Py1＝Py2Px长度变化Y运动：Py1＝Py2Py1长度变化Z转动：Py1≠Py2◆加工设备〔电子束光刻大规模集成电路〕457.3特种加工技术NontraditionalmachiningTechnology467.3.1概述特种加工又称非传统加工，通常被了解为别于传统切削与磨削加工方法的总称。非传统加工方法产生于二次大战后，由于以下有两方面的问题传统机械加工方法难于处理：1〕难加工资料的加工问题。宇航工业等对资料高强度、高硬度、高韧性、耐高温、耐高压、耐低温等的要求，使新资料不断涌现。2〕复杂形面、薄壁、小孔、窄缝等特殊工件加工问题。47为处理上面两方面问题，出现了非传统加工方法。非传统加工方法将电、磁、声、光等物理量及化学能量或其组合直接施加在工件被加工的部位上，从而使资料被去除、累加、变形或改动性能等。非传统加工方法特点：非传统加工方法主要不是依托机械能，而是用其它能量〔如电能、光能、声能、热能、化学能等〕去除资料。非传统加工方法由于工具不受显著切削力的作用，对工具和工件的强度、硬度和刚度均没有严厉要求。48普通不会产生加工硬化景象。且工件加工部位变形小，发热少，或发热仅局限于工件表层加工部位很小区域内，工件热变形小，加工应力也小，易于获得好的加工质量。加工中能量易于转换和控制，有利于保证加工精度和提高加工效率。非传统加工方法的资料去除速度，普通低于常规加工方法，这也是目前常规加工方法仍占主导位置的主要缘由。49机械过程利用机械力，使资料产生剪切、断裂，以去除资料。如超声波加工、水放射加工、磨料流加工等。非传统加工方法分类〔按加工机理和采用的能源划分〕：热学过程经过电、光、化学能等产生瞬时高温，熔化并去除资料，如电火花加工、高能束加工、热力去毛刺等。50电化学过程利用电能转换为化学能对资料进展加工，如电解加工、电铸加工〔金属离子堆积〕等。化学过程利用化学溶剂对资料的腐蚀、溶解，去除资料，如化学蚀刻、化学铣削等。复合过程利用机械、热、化学、电化学的复协作用，去除资料。常见的复合方式有：◎机械化学复合——如机械化学抛光、电解磨削、电镀珩磨等。51◎机械热能复合——如加热切削、低温切削等。◎热能化学能复合——如电解电火花加工等。◎其它复合过程——如超声切削、超声电解磨削、磁力抛光〔以下图示〕等。工件〔陶瓷滚柱〕磁性资料磁极振动运动磁力抛光表示图NS52拓宽现有非传统加工方法的运用领域。探求新的加工方法，研讨和开发新的元器件。优化工艺参数，完善现有的加工工艺。向微型化、精细化开展。开展趋势采用数控、自顺应控制、CAD/CAM、专家系统等技术，提高加工过程自动化、柔性化程度。53EI收录文章数比较70年代80年代90年代20841104232142244424214441321252353316激光加工电火花加工超声加工电化学加工★以下图反映了学术界和工程界对几种非传统加工方法的关注程度。54任务原理：利用工具电极与工件电极之间脉冲性火花放电，产生瞬时高温，工件资料被熔化和气化。同时，该处绝缘液体也被部分加热，急速气化，体积发生膨胀，随之产生很高的压力。在这种高压作用下，曾经熔化、气化的资料就从工件的外表迅速被除去。◆4个阶段：1〕介质电离、击穿，构成放电通道；2〕火花放电产生熔化、气化、热膨胀；3〕抛出蚀除物；4〕间隙介质消电离〔恢复绝缘形状〕。7.3.2电火花加工55电极资料——要求导电，损耗小，易加工；常用资料：紫铜、石墨、铸铁、钢、黄铜等，其中石墨最常用。任务液——主要功能紧缩放电通道区域，提高放电能量密度，加速蚀物排出；常用任务液有煤油、机油、去离子水、乳化液等。放电间隙——合理的间隙是保证火花放电的必要条件。为坚持适当的放电间隙，在加工过程中，需采用自动调理器控制机床进给系统，并带开工具电极缓慢向工件进给。任务要素56脉冲宽度与间隔——影响加工速度、外表粗糙度、电极耗费和外表组织等。脉冲频率高、继续时间短，那么每个脉冲去除金属量少，外表粗糙度值小，但加工速度低。通常放电继续时间在2μs至2ms范围内，各个脉冲的能量2mJ到20J〔电流为400A时〕之间。电火花加工类型电火花线切割加工：用延续挪动的钼丝〔或铜丝〕作工具阴极，工件为阳极。机床任务台带开工件在程度面内作两个方向挪动，可切割出二维图形。同时，丝架作小角度摆动，可切割出斜面。57延续挪动的钼丝〔或铜丝〕作工具阴极，工件为阳极。机床任务台带开工件在程度面内作两个方向挪动，切割出二维图形。电火花线切割原理图XY储丝筒导轮电极丝工件58电火花线切割加工加工过程显示59电火花线切割机床60不受加工资料硬度限制，可加工任何硬、脆、韧、软的导电资料。加工时无显著切削力，发热小，适于加工小孔、薄壁、窄槽、形面、型腔及曲线孔等，且加工质量较好。脉冲参数调整方便，可一次装夹完成粗、精加工。易于实现数控加工。电火花加工特点61电火花加工运用电火花成形加工：电火花打孔常用于加工冷冲模、拉丝模、喷嘴、喷丝孔等。型腔加工包括锻模、压铸模、挤压模、塑料模等型腔加工，以及叶轮、叶片等曲面加工。电火花线切割：广泛用于加工各种硬质合金和淬硬钢的冲模、样板、各种外形复杂的板类零件、窄缝、栅网等。62任务原理：工件接阳极，工具〔铜或不锈钢〕接阴极，两极间加直流电压6～24V，极间坚持0.1～1mm间隙。在间隙处通以6～60m/S高速流动电解液，构成极间导电通路，工件外表资料不断溶解，溶解物及时被电解液冲走。工具阴极不断进给，坚持极间间隙。7.3.3电解加工63不受资料硬度的限制，能加工任何高硬度、高韧性的导电资料，并能以简单的进给运动一次加工出外形复杂的形面和型腔。加工形面、型腔消费率高〔与电火花加工比高5～10倍〕。采用振动进给和脉冲电流等新技术，可进一步提高消费效率和加工精度。阴极在加工中损耗小。加工外表质量好，无毛刺、剩余应力和变形层。设备投资大，有污染，需防护。电解加工特点64模具型腔、枪炮膛线、发电机叶片、花键孔、内齿轮、小而深的孔加工，电解抛光、倒棱、去毛刺等。电解加工运用工件与磨轮坚持一定接触压力，突出的磨料使磨轮导电基体与工件之间构成一定间隙。电解液从中流过时，工件产生阳极溶解，外表生成一层氧化膜，其硬度远比金属本身低，易被刮除，显露新金属外表，继续进展电解。电解作用与磨削作用交替进展，实现加工。电解磨削65

电解磨削效率比机械磨削高，且磨轮损耗远比机械磨削小，特别是磨削硬质合金时，效果更明显。导电磨轮电解液电刷任务台工件绝缘板导电基体磨料阳极膜66真空条件下，利用电流加热阴极发射电子束，经控制栅极初步聚焦后，由加速阳极加速，经过透镜聚焦系统进一步聚焦，使能量密度集中在直径5～10μm斑点内。高速而能量密集的电子束冲击到工件上，被冲击点处构成瞬时高温〔几分之一微秒时间内升高至几千摄氏度〕，工件外表部分熔化、气化直至被蒸发去除。1、电子束加工任务原理7.3.4高能束加工67电子束束径小〔最小直径可达0.01～0.05mm〕，而电子束长度可达束径几十倍，故可加工微细深孔、窄缝。资料顺应性广〔原那么上各种资料均能加工〕，特别适用于加工特硬、难熔金属和非金属资料。非接触加工，无工具损耗；无切削力，加工时间极短，工件无变形。加工速度高，切割1mm厚钢板，速度可达240mm/min。特点及运用在真空中加工，无氧化，特别适于加工高纯度半导体资料和易氧化的金属及合金。加工设备较复杂，投资较大。多用于微细加工。682、激光加工任务原理激光是一种受激辐射而得到的加强光。其根本特征：◎强度高，亮度大◎波长频率确定，单色性好◎相关性好，相关长度长◎方向性好，几乎是一束平行光当激光束照射到工件外表时，光能被吸收，转化成热能，使照射斑点处温度迅速升高、熔化、气化而构成小坑，由于热分散，使斑点周围金属熔化，小坑内金属蒸气迅速膨胀，产生微型爆炸，将熔融物高速喷出并产生一个方向性很强的反冲击波，于是在被加工外表上打出一个上大下小的孔。69加工资料范围广，适用于加工各种金属资料和非金属资料，特别适用于加工高熔点资料，耐热合金及陶瓷、宝石、金刚石等硬脆资料。加工性能好，工件可分开加工机进展加工，可透过透明资料加工，可在其他加工方法不易到达的狭小空间进展加工。非接触加工方式，热变形小，加工精度较高。可进展微细加工。激光聚焦后焦点直径实际上可小至1μ以下，实践上可实现φ0.01mm的小孔加工和窄缝切割。激光加工特点70加工速度快，效率高。激光加工不仅可以进展打孔和切割，也可进展焊接、热处置等任务。激光加工可控性好，易于实现自动控制。加工设备昂贵。激光加工运用激光打孔◎广泛运用于金刚石拉丝模、钟表宝石轴承、陶瓷、玻璃等非金属资料，和硬质合金、不锈钢等金属资料的小孔加工。71◎激光打孔具有高效率、低本钱的特点，特别适宜微小群孔加工。◎焦点位置对孔的质量影响：假设焦点与加工外表之间间隔很大，那么激光能量密度显著减小，不能进展加工。假设焦点位置偏离加工外表1mm，可以进展加工，此时加工出孔的断面外形随焦点位置不同而发生变化。图7-72焦点位置对孔外形影响72