金属加工机械中的特种加工与装备

汇报人：金属加工机械中的特种加工与装备2024-01-30目录特种加工技术概述激光加工技术及装备电火花加工技术及装备超声波加工技术及装备水射流切割技术及装备电子束和离子束加工技术及装备01特种加工技术概述Chapter特种加工是指直接利用电能、热能、声能、光能、化学能和电化学能，有时也结合机械能对工件进行的加工。根据不同的能量形式和加工原理，特种加工可分为电火花加工、电子束加工、离子束加工、激光加工、超声加工、快速成形技术等。特种加工定义特种加工分类特种加工定义与分类特种加工技术经历了从手工操作到自动化、从单一技术到复合技术的发展过程，不断推动着金属加工机械的技术进步。发展历程随着科技的不断进步，特种加工技术正朝着高精度、高效率、复合化、智能化和绿色化方向发展。发展趋势特种加工发展历程及趋势特种加工技术广泛应用于航空航天、汽车制造、模具制造、医疗器械等领域，为金属加工机械提供了更多高效的加工手段。例如，在航空航天领域，特种加工技术可用于制造发动机叶片、涡轮盘等复杂零件；在汽车制造领域，可用于加工模具和零部件等。特种加工在金属加工机械中应用应用案例应用领域02激光加工技术及装备Chapter通过受激辐射的光放大过程，产生高强度、单色性好的光束。激光产生原理激光加工设备组成激光器类型包括激光器、光束传输系统、工作台、控制系统等部分。根据工作物质和激励方式不同，可分为固体激光器、气体激光器、液体激光器等。030201激光加工原理及设备组成

激光切割、焊接、打孔等应用激光切割利用高能激光束将材料快速加热至熔化或汽化状态，同时用高速气流将熔化或汽化材料吹走，实现对材料的切割。激光焊接通过激光束将两个或多个材料连接在一起，具有能量密度高、焊接速度快、热影响区小等优点。激光打孔利用激光束在材料上打出微小孔洞，可用于精密加工和微孔加工领域。激光表面处理技术包括激光淬火、激光熔覆、激光合金化等，可改善材料表面性能，提高材料耐磨、耐腐蚀等性能。激光改性技术通过激光束与材料相互作用，改变材料表面的化学成分、组织结构和应力状态，从而达到改善材料性能的目的。激光表面处理与改性技术设备安全防护01激光加工设备应配备安全防护装置，如光闸、联锁装置等，确保设备在运行过程中不会对人员造成伤害。人员安全防护02操作激光加工设备的人员应穿戴防护服、护目镜等防护用品，避免激光直接照射皮肤或眼睛。环境安全防护03激光加工场所应设置警示标识和安全区域，避免无关人员进入激光加工区域。同时，应定期检查激光加工设备的运行状态和安全性能，确保设备正常运行。激光加工安全防护措施03电火花加工技术及装备Chapter原理电火花加工是利用浸在工作液中的两极间脉冲放电时产生的电蚀作用蚀除导电材料的特种加工方法。特点工具电极与工件不直接接触，无切削力；脉冲放电时间短，冷却作用好，加工表面热影响小；能加工任何导电材料和半导体材料，如硬质合金、淬火钢等。电火花加工原理及特点利用移动的细金属丝（铜丝或钼丝）作电极，对工件进行脉冲火花放电蚀除金属、切割成型。线切割用于加工各种孔，包括圆孔、方孔、多边形孔、异形孔等。穿孔用砂轮或磨料作工具电极对工件进行磨削，适用于高硬度、高韧性材料的加工。磨削电火花线切割、穿孔、磨削等应用电火花加工机床主要由主机、脉冲电源箱、工作液循环系统、数控系统等部分组成。结构定期检查机床各部件的紧固情况；保持工作液的清洁和稳定；定期清理机床内部的切屑和杂质；按照厂家要求定期更换润滑油和冷却液。维护保养电火花加工机床结构及维护保养01020304提高加工速度和效率，满足大批量生产的需要。高效化提高加工精度和表面质量，满足高精度零件的加工要求。精密化引入人工智能、机器学习等技术，实现加工过程的自动化和智能化控制。智能化采用环保型工作液和节能技术，减少加工过程中的环境污染和能源消耗。环保化电火花加工发展趋势04超声波加工技术及装备Chapter超声波加工原理及优势原理利用超声波振动产生的能量，通过工具头传递到工件表面，使工件材料产生微小的碎裂和去除，从而实现加工目的。优势加工精度高、表面质量好、加工效率高、适用于各种硬脆材料。利用超声波振动在工件上打孔，孔径小、精度高、无毛刺。钻孔利用超声波振动对工件表面进行磨削，可去除微小毛刺和凸起，提高表面光洁度。磨削利用超声波振动产生的空化效应，对工件表面进行清洗，去除油污和杂质。清洗超声波钻孔、磨削、清洗等应用根据加工需求选择合适的超声波加工设备，考虑功率、频率、振幅等参数。选型保持设备清洁、定期检查维护、调整合适的加工参数、注意安全操作。操作注意事项超声波加工设备选型及操作注意事项微纳制造需求随着科技的发展，微纳制造领域对加工精度和表面质量的要求越来越高，超声波加工技术具有独特的优势。发展前景超声波加工技术将在微纳制造领域发挥越来越重要的作用，未来可能实现更高精度、更高效率的加工。同时，随着新材料和新工艺的发展，超声波加工技术也将不断拓展其应用领域。超声波加工在微纳制造中前景05水射流切割技术及装备Chapter水射流切割原理及分类利用高压水流或混合磨料的高压水流进行切割，通过高速水流对材料的冲击、磨削和剪切作用实现材料分离。原理纯水射流切割和磨料水射流切割。纯水射流切割主要利用高速水流进行切割，适用于较软材料；磨料水射流切割在高速水流中加入磨料，提高切割能力和效率，适用于硬材料。分类纯水射流切割设备成本较低，但磨料水射流切割的运行成本较高，因为需要消耗磨料。磨料水射流切割效率更高，由于加入磨料，切割速度更快。磨料水射流切割能力更强，可切割更厚的材料和更硬的物质。纯水射流切割精度更高，因为没有磨料的干扰，切割面更光滑。切割效率切割能力切割精度使用成本高压水射流切割与磨料水射流切割比较VS包括高压泵、切割头、控制系统、工作台等部分。高压泵提供高压水流，切割头将高压水流聚焦成射流进行切割，控制系统控制设备运行，工作台支撑和移动被切割材料。操作要点保持设备清洁，定期检查和维护设备；根据材料选择合适的切割参数，如压力、流量、切割速度等；注意安全操作，避免高压水流对人体造成伤害。设备组成水射流切割设备组成及操作要点案例二在汽车制造领域，水射流切割被用于切割汽车座椅、地毯等内饰材料，以及切割发动机缸体、排气管等零部件。案例一在航空航天领域，水射流切割被用于切割钛合金、铝合金等航空材料，具有高精度、高效率、无热影响区等优点。案例三在金属艺术品制作领域，水射流切割被用于切割金属板材，制作各种金属艺术品和装饰品，具有创意性强、加工精度高等特点。水射流切割在金属加工中应用案例06电子束和离子束加工技术及装备Chapter03特点高精度、高速度、无接触、无切削力、热影响区小、可加工难加工材料等。01电子束加工原理利用高能电子束对材料表面进行轰击，使其熔化、蒸发或被激发，从而达到去除、改性或涂层的目的。02离子束加工原理利用高能离子束对材料表面进行轰击，通过物理或化学作用去除材料或改变其性能。电子束和离子束加工原理及特点电子束在材料去除中应用可用于打孔、切割、焊接、刻蚀等，特别适用于高温合金、陶瓷等难加工材料的精密加工。离子束在材料去除中应用主要用于超精密加工，如光学元件的修形、半导体材料的刻蚀等。电子束和离子束在材料去除中应用电子束在材料改性中应用可用于表面合金化、表面非晶化、表面淬火等，提高材料的硬度、耐磨性、耐蚀性等。要点一要点二离子束在材料改性中应用主要用于离子注入，改变材料表面的化学成分和结构，从而改善其性能，如提高半