《机械制造技术》-任务十

10.1项目任务书下一页返回10.1项目任务书上一页返回10.2特种加工的相关知识10.2.1电火花加工1.电火花加工的加工原理如图1

0－1所示，将工件和工具电极浸在工作液内，分别接上正极和负极，通以脉冲的电源，调节工件和工具的间隙（0.~0.01mm），使工作液瞬时被击穿形成放电通道，产生火花放电。由于放电区域很小，放电时间极短，能量高度集中，使放电区间的温度瞬时高达10000~12000℃，工件表面和工具电极表面的金属局部熔化甚至汽化蒸发。局部熔化和汽化的金属则在爆炸力的作用下抛入工作液中，下一页返回10.2特种加工的相关知识并被冷却为金属小颗粒，然后被工作液迅速冲离工作区，从而使工件表面形成一个微小的凹坑。一次放电后，介质的绝缘强度恢复并等待下一次放电。如此反复使工件表面不断被蚀除，并在工件上复制出工具电极的形状，从而达到成型加工的目的。返回上一页10.2特种加工的相关知识2.电火花加工的特点①加工中主要利用电能和热能，没有巨大的机械加工力，零件变形小，无残余应力存在，并且机床比较轻巧，机床的运动控制简单。②可以加工硬、韧、脆的材料，但必须是能导电的材料，不能加工有机玻璃、尼龙等绝缘材料。③电火花成形加工需要事先制作电极，通常用紫铜、石墨或钢制成，线切割加工则要首先编制加工程序，通常利用自动编程软件完成。上一页下一页返回10.2特种加工的相关知识④由于需要保证足够的放电间隙，因此不能由手动操作实现，必须用控制系统自动完成。⑤必须配备一个性能良好的脉冲电源，以保证均匀放电，以获得高精度的尺寸精度和表面质量。⑥可以减少机械加工工序，周期短，工人劳动强度低。10.2.2电火花线切割加工1.电火花线切割的加工原理及分类电火花线切割与电火花加工一样都是利用电腐蚀实现零件的加工的。将工件接脉冲电源的正极，细的金属丝接负极，控制工件与金属丝的间隙，在工作液的作用下形成火花放电，蚀除材料达到加工零件的目的。其工作原理图如图1

0－2所示。上一页下一页返回10.2特种加工的相关知识2.电火花线切割加工的特点①作为工具电极的是直径0.03~0.35mm的金属丝线，不需要制造特定形状的电极，使加工容易实现。并且金属丝的损耗较小，加工精度高。②轮廓加工所需加工的余量少，并且加工后剩余的材料可再次利用，有效地节约贵重的材料，降低成本。③无论被加工工件的硬度如何，只要是导体或半导体的材料都能实现加工。上一页下一页返回10.2特种加工的相关知识④任何复杂的零件，只要能编制加工程序就可以进行加工，因而很适合小批零件和试制品的生产加工，加工周期短，应用灵活。⑤但加工孔时必须是对预留孔进行加工。⑥采用四轴联动，可加工上、下面异形体、形状扭曲曲面体、变锥度和球形等零件。上一页下一页返回10.2特种加工的相关知识10.2.3电化学加工1.电化学加工的原理将工件和工具分别接正、负电极并放入电解液中，在电场作用下，电解液电离出正、负离子形成电流通道，在工件与工具上产生相应的化学反应。阳极上推动电子，产生氧化作用，在阳极溶解，蚀除材料；阴极上得到电子，正价的金属离子产生还原反应，在阴极表面上产生阴极沉积。上一页下一页返回10.2特种加工的相关知识2.电解加工及其特点电解加工中将工件接在直流电源的正极，工具电极（相当于刀具）接在负极。电解液由液泵经管路高速通过工件和阴极之间狭小的间隙。通电后工件发生电化学阳极溶解，当阳极均匀进给时，工件就可按照阴极的形状不断溶解，形成和阴极相反的型面和型腔，如图1

0－4所示。3.电铸加工及其特点电铸加工则把预先按所需的形状制成原模作为阴极接于直流电源的负极，用需电铸材料作为阳极接于电源的正极，一同放入与阳极材料相同的金属盐溶液中，通电后在电解作用下，原模表面逐渐沉积出金属电铸层，当达到所需的厚度后从溶液中取出工件，将电铸层与原模分离，便获得与原模形状相对应的金属复制件，如图1

0－5所示。上一页下一页返回10.2特种加工的相关知识10.2.4超声波加工1.超声波加工的原理超声波加工原理如图1

0－6所示，加工中通过超声波发生器将工频交流电能转变为有一定功率输出的1

6ｋＨｚ以上的超声频轴向振动，通过换能器将超声频电振荡转变为超声机械振动。2.超声波加工的特点①适用于加工脆硬材料（特别是不导电的硬脆材料），如玻璃，石英，陶瓷，宝石，金刚石，各种半导体材料，淬火钢，硬质合金钢等。②可采用比工件软的材料做成形状复杂的工具，加工各种复杂形状的型孔、型腔、型面。上一页下一页返回10.2特种加工的相关知识③去除加工余量是主要靠磨料瞬时局部的撞击作用，工具对工件加工表面宏观作用力小，热影响小，不会引起变形和烧伤，因此适合加工薄壁、薄片等不能承受较大机械应力、易变形零件及工件的窄槽、小孔。④被加工表面无残余应力，无破坏层，加工精度较高，尺寸精度可达0.01~0.05mm。⑤单纯的超声波加工，加工效率较低。采用超声复合加工（如超声车削，超声磨削，超声电解加工，超声线切割等），可显著提高加工效率。上一页下一页返回10.2特种加工的相关知识10.2.5激光加工1.激光加工的加工原理激光加工的原理如图1

0－7所示。当激光工作物质（二氧化碳气体、红宝石、钕玻璃等）受到光泵的激发后，光子受激辐射跃迁，造成光放大，再通过谐振腔内的全反射镜和部分反射镜的反馈作用产生振荡，最后由谐振腔的一端输出激光，激光通过透镜聚焦形成高能束作用在工件上，实现对工件的加工。一般地，激光加工经过三个主要过程：材料对激光的吸收和能量转换（主要向热能转换）；材料的加热汽化、熔化，达到蚀除效果；蚀除产物的抛出（主要靠加工区内产生的压力）。上一页下一页返回10.2特种加工的相关知识2.激光加工的特点①利用瞬时的热效应实现去除材料，适用于多种金属、非金属加工，特别是高硬度、高脆性及高熔点材料。并且激光束的能量及其移动速度均可调，因此可以实现多种加工的目的。②加工中并无实体的刀具，激光可视为“光刀”，加工工过程中无切削力存在，无刀具磨损。上一页下一页返回10.2特种加工的相关知识③激光束能量密度高，是局部加工，加工速度快，热影响区小，对非激光照射部位没有影响或影响极小。工件变形小，后续加工量小。④穿透性好，可以通过透明介质进行隔离加工。⑤使用激光加工，生产效率高，质量可靠，经济效益好。上一页返回10.3电火花线切割加工实践如图1

0－8所示的零件，工件材料为Q235薄板料，分析其工艺特点，拟订加工工艺。10.3.1零件工艺分析如图1

0－8所示五角星毛坯尺寸为60mm×60mm薄板料，采用电火花线切割加工。对刀位置必须设在毛坯之外，以图中Ｅ点坐标（－10，－10）作为对刀点，Ｏ点为起割点，采用逆时针方向走刀。10.3.2工艺参数的选择1.脉冲参数的选择脉冲参数的选择参见表1

0－2

。下一页返回10.3电火花线切割加工实践2.电极丝的选择钨丝抗拉强度高，直径在0.03~0.1mm范围内，一般用于各种窄缝的精加工，但价格昂贵。黄铜丝适用于慢速加工，加工表面粗糙度和平直度较好，但抗拉强度差，损耗大，直径在0.1~0.3mm范围内。钼丝抗拉强度高，适用于快走丝加工，直径在0.08~0.2mm范围内。3.工作液的选配采用乳化液和去离子水作为工作液。上一页下一页返回10.3电火花线切割加工实践10.3.3工件的装夹与调整1.工件的装夹工件在装夹时应注意：台面不带电；基准清洁无毛刺；装夹位置正确；夹紧力均匀。根据所要加工的五角星形零件的特点，选用悬臂式装夹。工件的装夹形式见表1

0－3。2.工件的调整工件装夹后，还必须配合找正法进行调整，使工件的定位基准面分别与机床的工作台面和工作台的进给方向x、y保持平行，以保证所切割的表面与基准面之间的相对位置精度。常用的找正方法见表1

0－4

。上一页下一页返回10.3电火花线切割加工实践3.电极丝位置的调整线切割加工之前，应将电极丝调整到切割的起始坐标位置上，其调整方法见表1

0－5。10.3.4加工设备采用HCK*250数控电火花线切割机。10.3.5操作步骤及内容①准备好加工工件毛坯及夹具。②开机，检查各系统是否正常，包括高频电源、工作液泵、储丝筒等的运行情况。③从键盘输入新的加工程序（或装入已有的加工程序）或输入图形生成加工程序。上一页下一页返回10.3电火花线切割加工实践④调用“校验画图”功能，对加工程序进行校验，并根据图形判断程序是否正确。⑤调用“模拟运行”功能，使加工程序空运行模拟实际加工，检查编程轨迹是否在机床允许的工作范围内，是否发生碰撞等现象。⑥装夹工件，根据工件厚度调整Ｚ轴至适当位置并锁紧。⑦进行储丝筒绕丝、穿丝和电极丝位置找正等操作。⑧移动Ｘ、Ｙ坐标确定切割起始点。⑨启动工作液泵，调整喷嘴流量。10.3电火花线切割加工实践⑩调出加工程序，开始运行加工程序，此时系统进入放电加工状态；加工时可根据需要调整加工参数，运行中其他操作参照屏幕提示。⒒当工件将切割完毕时，其与母体材料的连接强度势必下降，此时要注意固定好工件，防止因工作液的冲击使得工件发生偏斜，从而改变切割间隙，轻者影响工件表面质量，重者使工件报废。⒓卸下工件，对机床进行清洁保养，恢复机床正常状态。注意：机床运行中如发生异常故障，立即按红色的急停按钮。上一页返回10.4拓展知识———现代制造技术的概况10.4.1现代制造技术的定义1.发展背景现代制造技术是传统制造业不断吸收现代计算机技术、电子技术、信息技术、自动化生产技术、新材料、新能源技术以及现代管理技术的成果，多学科交叉融合，综合应用于产品的设计、加工、检测、生产管理、销售服务、使用及废品回收等制造全过程中的制造技术的总称，最终目的是实现优质、高效、低耗、灵活地生产模式，提高对动态多变的市场适用能力和竞争能力。下一页返回10.4拓展知识———现代制造技术的概况2.现代制造技术的构成现代制造技术主要由产品设计、制造和管理三大模块构成。（1）现代制造技术的设计技术（2）现代制造技术的工艺及自动化技术（3）现代制造技术的管理技术3.现代制造技术的特点现代制造技术都具以下明显的技术特征：（1）先进性（2）通用性上一页下一页返回10.4拓展知识———现代制造技术的概况（3）系统性（4）集成性（5）实用性（6）动态性10.4.2计算机辅助工艺设计1.

CAPP的概况CAPP是的简称，即计算机辅助工艺设计。上一页下一页返回10.4拓展知识———现代制造技术的概况2.

CIMS的功能构成CIMS系统应具有经营管理功能，工程设计自动化功能、生产制造自动化功能，质量保证自动化功能，开发一CIMS系统必须就包括能实现这四个方面功能的分系统：①管理信息分系统②技术信息分系统③制造自动化分系统④计算机辅助质量管理分系统

3.

CIMS的分类（1）离散型制造业CIMS上一页下一页返回10.4拓展知识———现代制造技术的概况（2）连续性制造业CIMS（3）混合型制造业CIMS（4）CIMS环境下的现代企业管理模式1）精益生产2）并行工程3）敏捷制造4）虚拟制造5）智能制造6）绿色制造上一页返回思考题1.特种加工技术指的是什么？它与传统的机械加工技术有何不同？2.电火花加工是基于什么原理实现加工的？对被加工零件有何要求？3.分析电解加工与电铸加工的特点和区别。4.超声波为何可以运用于机械加工？5.激光加工具有什么特点？可运用在什么场合？下一页返回思考题6.现代加工技术具有什么特点？7.要完成计算机辅助工艺设计ＣＡＰＰ系统具备哪些功能模块？8.试描述ＣＩＭＳ系统的功能构成情况。9.用电火花线切割在金属板料上切出一个制件（轮廓自定），并测量加工精度。上一页返回图1

0－1电火花工作原理图返回图1

0－2电火花线切割加工原理图返回图1

0－4电解加工原理图返回图1

0－5电铸加工原理图返回图1

0－6超声波加工原理图返回