现代制造技术导论(一)

第 4讲 现 代 制 造 技 术 导 论 现 代 制 造 技 术 包 括 ： 现 代 制 造 工 艺 技 术（ 对 应 教 材 第 3章 ） 、 制 造 自 动 化 技 术 （ 对 应教 材 第 4章 ） 、 先 进 制 造 生 产 模 式 （ 对 应 教 材第 5章 ） 。 （ 注 :为 了 同 学 们 把 所 讲 内 容 与 书 对应 起 来 ， 这 一 讲 的 讲 解 按 第 3章 、 第 4章 、 第 5章 来 排 序 ）第 3章 现 代 制 造 工 艺 技 术第 4章 制 造 自 动 化 技 术第 5章 先 进 制 造 生 产 模 式 第 3章 先 进 制 造 工 艺 先 进 制 造 工 艺 就 是 机 械 工 厂 普 遍 能 够 采 用 ，具 有 直 接 推 广 价 值 或 广 阔 应 用 前 景 的 一 系 列 优 质 、高 效 、 低 耗 、 洁 净 、 灵 活 工 艺 的 总 称 . 1） .先 进 性n 先 进 制 造 工 艺 的 先 进 性 主 要 表 现 在 优 质 、 高 效 、 低 耗 、 洁净 、 灵 活 （ 柔 性 ） 五 个 方 面 。 n 优 质 ： 加 工 制 造 出 的 零 件 或 整 机 质 量 高 ， 性 能 好 ； 零 部 件尺 寸 精 确 ， 表 面 光 洁 ， 内 部 组 织 致 密 ， 无 缺 陷 及 杂 质 ， 使用 性 能 好 ； 整 机 的 结 构 、 色 彩 美 观 宜 人 ， 使 用 寿 命 和 可 靠性 高 。 n 高 效 ： 生 产 效 率 及 劳 动 生 产 率 高 ， 大 大 降 低 了 操 作 者 的 劳动 强 度 。 n 低 耗 ： 节 省 原 材 料 及 能 源 。 n 洁 净 ： 生 产 过 程 不 污 染 环 境 ， 零 排 放 或 少 排 放 。 n 灵 活 ： 能 快 速 对 市 场 变 化 及 产 品 设 计 的 更 改 作 出 反 应 ， 适应 多 品 种 柔 性 生 产 。 2） .实 用 性n 先 进 制 造 工 艺 的 实 用 性 主 要 表 现 在 两 个 方面 :n 一 是 应 用 普 遍 性 ， 它 是 当 今 或 不 久 将 来 机械 工 厂 量 大 面 广 的 看 家 工 艺 ；n 二 是 经 济 适 用 性 ， 它 一 般 投 资 不 高 ， 且 有不 同 档 次 ， 宜 于 工 厂 根 据 本 身 的 条 件 通 过技 术 改 造 予 以 采 纳 。 3） .前 沿 性n 先 进 制 造 工 艺 的 前 沿 性 主 要 表 现 在 ： 先 进制 造 工 艺 是 高 新 技 术 产 业 化 或 传 统 工 艺 高新 技 术 化 的 结 果 ， 它 们 是 制 造 工 艺 研 究 最为 活 跃 的 前 沿 领 域 。 部 分 先 进 制 造 工 艺 可能 目 前 应 用 还 不 广 泛 ， 但 是 它 们 代 表 着 某些 发 展 方 向 ， 而 且 可 望 会 得 到 越 来 越 广 泛的 应 用 。 6表 3-1 精 密 加 工 的 尺 寸 精 度 和 表 面 粗 糙 度尺 寸 精 度 / m 表 面 粗 糙 度 / m精 密 加 工 3 0.3 0.3 0.03超 精 密 加 工 （ 亚 微 米 加 工 ） 0.3 0.03 0.3 0.005纳 米 加 工 0.03 0.005 1.熔 模 铸 造 2.压 力 铸 造零 件 轧 制 成 型 9 n (1)平 面 分 层 。 这 种 分 层 比 较 简 单 易 行 ， 也 最n 常 用 ， 现 在 的 快 速 成 形 制 造 大 多 采 用 这 种 方 式 。n (2)曲 面 分 层 。 这 种 分 层 比 较 复 杂 ， 但 形 状 精n 度 较 高 ， 有 时 可 减 少 因 层 厚 产 生 的 台 阶 效 应 。n (3)卷 绕 分 层 。 RPM原 理 图 RP工 作 流 程 示 意 图 速 原 型 制 造 技 术 的 基 本 过 程 激 光 快 速 成 型 机 SLA250最 大 加 工 尺 寸 250mm250mm250mm 产 地 品 牌 ： 美 国 3D Systems 可 使 用 材 料 ： SL5220光 敏 树 脂 最 小 层 厚 ： 0.1mm n 原 型 制 作 完 毕 ， 需 进 行 剥 离 ， 以 便 去 除 废 料 和 支 撑 结 构 ， 有时 还 需 进 行 后 固 化 、 修 补 、 打 磨 、 抛 光 、 表 面 涂 覆 、 表 面 强化 处 理 等 ， 这 些 工 序 统 称 为 后 处 理 。n 由 于 刚 制 作 的 原 型 强 度 较 低 ， 需 要 通 过 进 一 步 固 化 处 理 ， 才能 达 到 需 要 的 性 能 。 后 固 化 工 序 是 采 用 很 强 的 紫 外 光 源 使 刚刚 成 形 的 原 型 件 充 分 固 化 ， 这 一 工 序 可 以 在 紫 外 烘 干 箱 中 进行 。 固 化 时 间 根 据 制 件 的 尺 寸 大 小 、 形 状 和 树 脂 特 性 而 定 ，一 般 不 少 于 30min。 叠 层 实 体 制 造 工 艺 系 统 组 成下 图 所 示 为 清 华 大 学 企 业 集 团 下 属 的 高 科 技 企 业 生 产 的 SSM-800叠 层 实 体制 造 设 备 。 它 由 工 控 机 （ P586） 及 控 制 系 统 、 卷 筒 材 料 送 放 装 置 、 热 压系 统 、 激 光 切 割 系 统 、 可 升 降 工 作 台 、 机 床 本 体 等 组 成 。 l-X、 Y轴 ； 2-热 压 系 统 ； 3-测 高 装 置 ； 4-收 纸 辊 ；5-Z轴 ； 6-送 纸 辊 ； 7-工 作 平 台 ； 8-激 光 头 LOM应 用 举 例 SLS工 艺 原 理 图1-CO2激 光 束 ； 2-扫 描 镜 ； 3- CO2激 光 器 ； 4-粉 末 ； 5-平 整 滚 筒 AFS 300型 选 择 性 激 光 烧 结 主 机 结 构 示 意 图1-激 光 室 ；2-铺 粉 机 构 ；3-供 料 缸 ；4-加 热 灯 ；5-成 形 料 缸 ；6-排 尘 装 置 ；7-滚 珠 丝 杆 螺 母 机 构 ；8-料 粉 回 收 箱该 系 统 北 京 隆 源 自 动成 型 系 统 有 限 公 司 研 制 选 择 性 激 光 烧 结 机 光 路 系 统 29 FDM系 统 组 成主要包括喷头、送丝机构、运动机构、加热成形室、工作台五部分熔 融 沉 积 造 型 设 备（ MEM-250- ）1-加 热 喷 头 ；2-X扫 描 机 构 ；3-丝 盘 ；4-送 丝 机 构 ；5-Y扫 描 机 构 ； 6-框 架 ；7-工 作 平 台 ；8-成 形 室 32 观 感 评 价 销 售 模 型功 能 测 试 CAD数 据 检 查装 配 校 核 可 制 造 性 检 查（ 一 ）快速原型 RP系 统 的 成 形 原 理 比 较成 形系 统 成 形 材 料 制 件 性 能 主 要 用 途 扫 描 路 径SLA 液 态 光 敏树 脂 相 当 于 工程 塑 料 或蜡 模 高 精 度 塑 料 件 、铸 造 用 蜡 模 、样 件 或 模 型 截 面 轮 廓线 所 包 围的 区 域LOM 涂 敷 有 热敏 胶 的 纤维 纸 相 当 于 高级 木 材 快 速 制 造 新 产品 样 件 、 模 型或 铸 造 用 木 模 截 面 轮 廓线SLS 工 程 塑 料粉 末 相 当 于 工 程 塑 料 、 蜡 模 、砂 型 塑 料 件 、 铸 造用 蜡 模 、 样 件或 模 型 截 面 轮 廓线 所 包 围的 区 域FDM 固 体 丝 状工 程 塑 料 相 当 于 工程 塑 料 或蜡 模 塑 料 件 、 铸 造用 蜡 模 、 样 件或 模 型 截 面 轮 廓线 所 包 围的 区 域 RP工 艺 优 缺 点 比 较 技术类型 精度 表面质量 材 料价 格 材 料 利用 率 运行成本 生产效率 设 备费 用 市 场占 有率 (%)SLA 好 好 较 贵 接 近100% 较高 高 较 贵 78LOM 一般 较差 较 便宜 较 差 较低 高 较 便宜 7.3SLS 一般 一般 较 贵 接 近100% 较高 一般 较 贵 6.0 FDM 较差 较差 较 贵 接 近100% 一般 较低 较 便宜 6.1 39 40（ 二 ）模具制造注 射 模 具硅 橡 胶 模树 脂 型 复 合 模 冲 压 模 具消 失 模陶 瓷 型 精 铸 模 41 42 43 44（ 三 ）模 型制 造 医 学 模 型 艺 术 模 型建 筑 模 型 45 46快 速 原 型 制 造 技 术 发 展 趋 势 RPM发 展 趋 势一 、 研 制 更 适 合 于 RPM的 新 型 材 料二 、 面 向 制 造 的 RPM三 、 RPM技 术 的 智 能 化 、 桌 面 化 和 网 络 化四 、 功 能 强 大 的 RPM软 件 的 开 发五 、 生 物 制 造 和 生 长 成 形 研 制 更 适 合 于 RPM的 新 型 材 料 目 前 商 业 化 应 用 的 成 形 材 料 有 ： 丙 烯 酸 基 光 固 化 树 脂 、 环 氧基 光 固 化 树 脂 、 涂 覆 纸 、 纤 维 混 纺 料 、 精 铸 石 蜡 、 聚 脂 石 蜡、 ABS、 MABS、 纤 细 尼 龙 、 尼 龙 复 合 物 (NylonComposite)、 聚碳 酸 脂 (Polycarbonate)、 金 属 粉 末 、 覆 膜 陶 瓷 粉 等 。 用 于 快 速 模 具 制 造 和 功 能 零 件 的 材 料 还 不 成 熟 ， 强 度 、 精 度、 性 能 和 寿 命 方 面 还 达 不 到 使 用 要 求 。 以 材 料 科 学 、 有 机 化 学 等 为 基 础 ， 研 究 开 发 性 能 相 当 甚 至 超过 金 属 材 料 的 复 合 材 料 、 陶 瓷 材 料 ， 与 医 学 、 生 物 学 结 合 开发 具 有 活 性 的 生 物 材 料 ， 用 快 速 原 型 技 术 制 造 人 体 内 脏 器 官或 四 肢 以 辅 助 医 疗 诊 断 和 外 科 手 术 等 都 已 成 为 RPM发 展 方 向 。 面 向 制 造 的 RPM 研 究 新 的 成 形 工 艺 和 完 善 现 有 的 制 造 工 艺 与 传 统 的 制 造 工 艺 结 合 ， 形 成 快 速 的 产 品 开发 /制 造 系 统 提 高 制 造 精 度 和 表 面 质 量 提 高 制 造 速 度 RPM技 术 的 智 能 化 、 桌 面 化 和 网 络 化 研 究 加 工 参 数 的 智 能 设 定 可 降 低 操 作 人 员 对 经 验 的 依赖 ， 稳 定 加 工 的 质 量 。 适 当 引 入 人 工 智 能 （ AI） 和 专家 系 统 ， 自 动 选 择 出 最 佳 的 工 艺 参 数 。 此 外 智 能 选 择系 统 可 根 据 用 户 的 需 求 ， 综 合 考 虑 各 项 指 标 ， 选 择 出最 适 合 用 户 要 求 的 低 成 本 、 短 周 期 、 材 料 适 宜 的 RPM系 统 。 总 之 ， 智 能 化 是 RPM技 术 发 展 的 必 然 趋 势 。 桌 面 化 网 络 化 ： 远 程 设 计 和 制 造 ， 全 球 协 作 。 功 能 强 大 的 RPM软 件 的 开 发 随 着 RPM技 术 的 不 断 发 展 ， 软 件 所 面 临 的 问 题 日 益突 出 ， 特 别 是 STL文 件 自 身 的 缺 陷 和 不 足 ， 所 以 开发 一 种 功 能 强 大 且 具 备 RPM数 据 处 理 （ 分 层 处 理 ）方 法 的 应 用 软 件 尤 显 重 要 。 软 件 可 以 将 目 前 平 面 等 厚 的 分 层 方 式 拓 宽 为 曲 面 分层 、 非 均 匀 分 层 或 直 接 从 曲 面 模 型 中 分 层 ， 此 外 可采 用 更 精 确 、 快 速 的 数 学 算 法 来 提 高 成 形 精 度 。 五 、 生 物 制 造 和 生 长 成 形 生 物 制 造 是 将 生 物 技 术 、 生 物 医 学 和 制 造 科 学 相互 结 合 从 而 解 决 人 类 的 健 康 保 健 问 题 。 研 究 的 是如 何 制 造 能 够 改 变 或 复 现 生 命 体 或 者 一 部 分 功 能的 “ 生 命 零 件 ” 。 53 超 精 密 加 工 技 术 是 指 被 加 工 零 件 的 尺 寸 精 度 高 于 0.1 m，表 面 粗 糙 度 Ra在 0.1-0.025 m之 间 ， 以 及 所 用 机 床 定 位 精度 的 分 辨 率 和 重 复 性 高 于 0.01 m的 加 工 技 术 ， 亦 称 之 为亚 微 米 级 加 工 技 术 ， 且 正 在 向 纳 米 级 加 工 技 术 发 展 。 目 前 ，超 精 密 加 工 从 单 一 的 金 刚 石 车 削 ， 到 现 代 的 超 精 密 磨 削 、研 磨 、 抛 光 等 多 种 方 法 的 综 合 运 用 ， 已 成 为 现 代 制 造 技 术中 的 一 个 重 要 组 成 部 分 。超 精 密 加 工 技 术 主 要 包 括 :超 精 密 加 工 的 机 理 ， 超 精 密 加工 的 设 备 制 造 技 术 ， 超 精 密 加 工 工 具 及 刃 磨 技 术 ， 超 精 密测 量 技 术 和 误 差 补 偿 技 术 ， 超 精 密 加 工 工 作 环 境 等 。 54图 3-1 精 密 加 工 与 超 精 密 加 工 的 发 展 普 通 加 工精 密 加 工超 精 密 加 工 超 高 精 密 磨 床超 精 密 研 磨 机离 子 束 加 工分 子 对 位 加 工车 床 ,铣 床 卡 尺加 工 设 备 测 量 仪 器精 密 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 密 磨 床 光 学 磁 尺电 子 比 较 仪超 精 密 磨 床精 密 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（m） 10010110210-210-110 -31900 1920 1940 1960 1980 2000 年 份 55结 合 加 工 分 类 加 工 机 理 加 工 方 法 示 例去 除 加 工 电 物 理 加 工 电 火 花 加 工 （ 电 火 花 成 形 ， 电 火 花 线 切 割 ）电 化 学 加 工 电 解 加 工 、 蚀 刻 、 化 学 机 械 抛 光力 学 加 工 切 削 、 磨 削 、 研 磨 、 抛 光 、 超 声 加 工 、 喷 射 加 工热 蒸 发 （ 扩 散 、 溶 解 ） 电 子 束 加 工 、 激 光 加 工附 着 加 工注 入 加 工 化 学 化 学 镀 、 化 学 气 相 沉 积电 化 学 电 镀 、 电 铸热 熔 化 真 空 蒸 镀 、 熔 化 镀化 学 氧 化 、 氮 化 、 活 性 化 学 反 映电 化 学 阳 极 氧 化热 熔 化 掺 杂 、 渗 碳 、 烧 结 、 晶 体 生 长力 物 理 离 子 注 入 、 离 子 束 外 延连 续 加 工 热 物 理 激 光 焊 接 、 快 速 成 形化 学 化 学 粘 接 变 形 加 工 热 流 动 精 密 锻 造 、 电 子 束 流 动 加 工 、 激 光 流 动 加 工粘 滞 流 动 精 密 铸 造 、 压 铸 、 注 塑分 子 定 向 液 晶 定 向 表 3-2 精 密 与 超 精 密 加 工 分 类 56。 “ 进 化 ” 加 工 原 则背 吃 刀 量 小 于 晶 粒 大 小 ， 切 削 在 晶 粒 内 进 行 ， 与 传 统 切削 机 理 完 全 不 同 。微 量 切 削 机 理特 种 加 工 与 复 合 加 工 方 法 应 用 越 来 越 多传 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 。q 精 密 与 超 精 密 加 工 特 点 57 要 达 到 加 工 要 求 ， 需 综 合 考 虑 工 件 材 料 、 加 工 方 法 、 加 工设 备 与 工 具 、 测 试 手 段 、 工 作 环 境 等 诸 多 因 素 ， 是 一 项 复杂 的 系 统 工 程 ， 难 度 较 大 。形 成 综 合 制 造 工 艺广 泛 采 用 计 算 机 控 制 、 适 应 控 制 、 在 线 检 测 与 误 差 补 偿 技术 ， 以 减 小 人 的 因 素 影 响 ， 保 证 加 工 质 量 。与 自 动 化 技 术 联 系 紧 密精 密 与 超 精 密 加 工 设 备 造 价 高 ， 难 成 系 列 。 常 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 密车 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 紧 密 结 合加 工 与 检 测 一 体 化精 密 检 测 是 精 密 与 超 精 密 加 工 的 必 要 条 件 ， 并 常 常 成 为 精密 与 超 精 密 加 工 的 关 键 。 58 波 及 工 件 内 层 ， 可 获 得 高 精 度 和 好 表 面 质 量照 像 机 塑 料 镜 片 、 树 脂 隐 形 眼 镜 镜 片 等应 用机 理 、 特 点 59 加 工 设 备关 键 技 术 图 3-2 Moore金 刚 石 车 床回 转 工 作 台 工 件刀 具 主 轴 传 动 带主 轴 电 机空 气 垫刀 具 夹 持 器 60 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 解决 两 滑 台 的 相 互 影响 问 题 ， 而 且 纵 、横 两 移 动 轴 的 垂 直度 可 以 通 过 装 配 调整 保 证 ， 生 产 成 本较 低 ， 已 成 为 当 前金 刚 石 车 床 的 主 流布 局 。 图 3-3 T形 布 局 的 金 刚 石 车 床X轴 滑 台 主 轴 刀 架 光 路 护 罩基 座z轴 滑 台 周 缘 护 板 T形 布 局 （ 图 3-3） 61 金 刚 石 车 床 主 要 性 能 指 标 （ 表 7-5）数 控 系 统 分 辩 率 /m 400 2005000 1000050000. 1 0.010. 2/1000. 10. 11/1502/100径 向 1140轴 向 1020 640720最 大 车 削 直 径 和 长 度 /mm最 高 转 速 r/mm最 大 进 给 速 度 mm /min重 复 精 度 ( 2) / m主 轴 径 向 圆 跳 动 / m滑 台 运 动 的 直 线 度 / m主 轴 前 静 压 轴 承 （ 100mm） 的 刚度 /（ N/m）主 轴 后 静 压 轴 承 （ 80mm） 的 刚 度 /（ N/m）纵 横 滑 台 的 静 压 支 承 刚 度 /（ N/m）表 7-5 金 刚 石 车 床 主 要 性 能 指 标主 轴 轴 向 圆 跳 动 / m横 滑 台 对 主 轴 的 垂 直 度 / m 62 金 刚 石 刀 具a） 4 次 对 称 轴 和 （ 100） 晶 面L4 （ 100） （ 110）L2 L3（ 111）b） 2 次 对 称 轴和 （ 110） 晶 面 c） 3 次 对 称 轴和 （ 111） 晶 面图 3-4 八 面 体 的 晶 轴 和 镜 晶 面 63 金 刚 石 晶 体 的 （ 111） 晶 面 面 网 密 度 最 大 ， 耐 磨 性 最 好 。（ 100） 与 （ 110） 面 网 的 面 间 距 分 布 均 匀 ； （ 111） 面 网的 面 间 距 一 宽 一 窄 （ 图 3-5） 图 3-5 （ 111） 面 网 C原 子 分 布 和 解 理 劈 开 面 劈 开 面在 距 离 大 的 （ 111）面 之 间 ， 只 需 击 破 一 个共 价 键 就 可 以 劈 开 ， 而在 距 离 小 的 （ 111） 面之 间 ， 则 需 击 破 三 个 共价 键 才 能 劈 开 。在 两 个 相 邻 的 加 强（ 111） 面 之 间 劈 开 ，可 得 到 很 平 的 劈 开 面 ，称 之 为 “ 解 理 ” 。 64 单 晶 金 刚 石456.46.4 12A A6 6A-A 35RR=1.6 4.8 6.46.4 5B1 6B-B 110 120RR=0.5 1.2 B0 00 0 0 0000图 3-6 金 刚 石 刀 具 角 度 65金 刚 石 车 床 加 工 4.5mm陶 瓷 球图 3-7 金 刚 石 车 床 及 其 加 工 照 片 66 砂 轮 材 料 ： 金 刚 石 ， 立 方 氮 化 硼 （ CBN）特 点 ：砂 轮 修 整 ： 67进 给 图 3-8 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ELID（ Electrolytic In-Process Dressing） 电 解 式 线 上 削 锐 研 磨 68 塑 性 （ 延 性 ） 磨 削 69接 触 轮硬 磁 盘 装 在 主 轴真 空 吸 盘上 图 3-9 砂 带 磨 削 示 意 图V砂 带 砂 带 轮 卷 带 轮F-径 向 进 给 f-径 向 振 动精 密 与 超 精 密 砂 带 磨 削 70 71 几 种 常 见 砂 带 磨 削 方 式 （ 图 3-11） 图 3-11 几 种 砂 带 磨 削 形 式a） 砂 带 无 心 外 圆 磨 削（ 导 轮 式 ） 工 件导 轮 接 触 轮 主 动 轮砂 带 工 件 接 触 轮 主 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 主 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 主 动 轮砂 带 工 作 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 72 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 0.02m） 。 3） 强 力 砂 带 磨 削 ， 磨 削 比 （ 切 除 工 件 重 量 与 砂 轮 磨 耗 重 量之 比 ） 高 ， 有 “ 高 效 磨 削 ” 之 称 。 4） 制 作 简 单 ， 价 格 低 廉 ， 使 用 方 便 。5） 可 用 于 内 外 表 面 及 成 形 表 面 加 工 。磨 粒 规 格 涂 层粘 接 剂 基 带图 3-12 静 电 植 砂 砂 带 结 构2） 静 电 植 砂 ， 磨 粒有 方 向 性 ， 尖 端 向上 （ 图 3-12） ， 摩 擦生 热 小 ， 磨 屑 不 易堵 塞 砂 轮 ， 磨 削 性能 好 。 73工 件 小 间 隙 加 压 抛 光 轮悬 浮 液微 粉 (磨 粒 )图 3-13 弹 性 发 射 加 工 原 理抛 光 轮 与 工 件 表 面 形成 小 间 隙 ， 中 间 置 抛光 液 ， 靠 抛 光 轮 高 速回 转 造 成 磨 料 的 “ 弹性 发 射 ” 进 行 加 工 。游 离 磨 料 加 工 74 抛 光 工 具图 3-14 液 体 动 力 抛 光 小 间 隙工 件工 具 运 动 方 向抛 光 液 磨 粒抛 光 工 具活 性抛 光 液 图 3-15 机 械 化 学 抛 光 小 间 隙工 件工 具 运 动 方 向加 压 Solid State Reaction)1、 定 义 ：广 义 ： 凡 是 有 固 相 参 与 的 化 学 反 应 。 例 ： 固 体 的 分 解 氧 化 固 体 与 固 体 的 化 学 反 应 固 体 与 液 体 的 化 学 反 应 狭 义 ： 常 指 固 体 与 固 体 间 发 生 化 学 反 应 生 成 新 固体 产 物 的 过 程 . L1 L2S1 S2扩 散 快 反 应 快 均 相 中 反 应 一 般 室 温 下 反 应扩 散 慢 反 应 慢 界 面 上 反 应 高 温 下 反 应 2、 特 点 ： 固 体 质 点 间 作 用 力 很 大 ， 扩 散 受 到 限 制 ， 而 且 反 应 组 分 局限 在 固 体 中 ， 使 反 应 只 能 在 界 面 上 进 行 ， 反 应 物 浓 度 不 很 重要 ， 均 相 动 力 学 不 适 用 。 77 q 激 光 测 量 78受 射 透 镜平 行 光 管 透 镜 边 缘 传 感闸 门 电 路计 数 器 显 示 图震 荡 器伺 服 系 统 扫 描 镜 工 件测 定 区 光 检 测 器激 光 发生 器采 用 平 行 光 管 透 镜 将 激 光 准 确 地 调 整 到 多 角 形 旋 转 扫 描 镜上 聚 焦 。 通 过 激 光 扫 描 被 测 工 件 两 端 ， 根 据 扫 描 镜 旋 转 角 、 扫描 镜 旋 转 速 度 ， 透 镜 焦 距 等 数 据 计 算 出 被 测 工 件 的 尺 寸 。 图 3-16 激 光 扫 描 尺寸 计 量 系 统激 光 高 速 扫 描 尺 寸 计 量 系 统 （ 图 3-16） 79 双 频 激 光 测 量 （ 图 7-33） 固 定 反射 棱 镜 图 3-17 双 频 激 光 测 量 系 统 原 理 图 干 涉 测 量 仪f2 +f2f1氦 氖 激 光 器轴 向 强 磁 场N S 1/4波 片 分 光 镜透 镜 组f1 f2 f1 f2 移 动 反射 棱 镜f2f2 +f2偏 振 分 光 镜f1 f1f f +f2 由 于 移 动 反 射 棱 镜 随 被 测 件 移 动 ， 频 率 f2变 成 f2 f2 。 两路 反 射 回 来 的 光 经 偏 振 分 光 镜 汇 合 一 起 ， 再 经 反 射 镜 和 干涉 测 量 仪 获 得 拍 频 信 号 ， 其 频 率 为 ：f1 （ f2 f2 ） = f + f2 经 分 光 镜 ， 折 射 一 小 部 分 ， 经 干 涉 测 量 仪 获 得 拍 频 f（ = f1 f2） 的 参 考 信 号 。 大 部 分 激 光 到 偏 振 分 光 镜 ： 垂 直 线 偏 振 光 f1被反 射 ， 再 经 固 定 反 射 棱 镜 反 射 回 来 ； 水 平 线 偏 振 光 f2全 部 透 射 ，再 经 移 动 反 射 棱 镜 反 射 回 来 。该 信 号 与 参 考 信 号 比 较 ， 获 得 f2 的 具 有 长 度 单 位 当 量的 电 信 号 。 由 于 使 用 频 率 差 f 进 行 测 量 ， 使 其 不 受 环 境 变化 影 响 ， 可 获 得 高 的 测 量 精 度 和 测 量 稳 定 性 。氦 氖 激 光 器 发 出 的 激 光 ， 在 轴 向 强 磁 场 作 用 下 ， 产 生 频 率 f 和f2旋 向 相 反 的 圆 偏 振 光 ， 经 1/4波 片 形 成 频 率 f1的 垂 直 线 偏 振 光和 频 率 f2的 水 平 线 偏 振 光 。 经 透 镜 组 成 平 行 光 束 。 80图 3-18 双 频 激 光 测 量 系 统 81 要 求 ： 1 0.01 实 现 方 法 ： 大 、 小 恒 温 间 +局 部 恒 温 （ 恒 温 罩 ，恒 温 油 喷 淋 ） 要 求 ： 相 对 湿 度 35% 45%， 波 动 10% 1% 实 现 方 法 ： 采 用 空 气 调 节 系 统 要 求 ： 10000 100级 （ 100级 系 指 每 立 方 英 尺空 气 中 所 含 大 于 0.5m尘 埃 个 数 不 超 过 100） 实 现 方 法 ： 采 用 空 气 过 滤 器 ， 送 入 洁 净 空 气要 求 ： 消 除 内 部 、 隔 绝 外 部 振 动 干 扰 实 现 方 法 ： 隔 振 地 基 ， 隔 振 垫 层 ， 空 气 弹 簧隔 振 器 q 精 密 与 超 精 密 加 工 环 境 82 1978年 ， CIRP(国 际 生 产 工 程 协 会 )提 出 以 线 速 度 为5007000m/min的 切 削 为 高 速 切 削 。 ISO1940标 准 规 定 ， 主 轴 转 速 高 于 8000rev/min为 高 速切 削 。 德 国 Darmstadt工 业 大 学 提 出 以 高 于 510倍 普 通 切 削速 度 的 切 削 定 义 为 高 速 切 削 。主 轴 轴 承 孔 直 径 与 主 轴 最 大 转 速 乘 积 达(52000) 105mmrev/min 83 84 不 同 加 工 工 艺 的 高 速 /超 高 速 切 削 速 度 范 围加 工 工 艺 切 削 速 度 范 围 /(m/min)车 7007000铣 3006000钻 2001100拉 3075铰 20500锯 50500磨 500010000 各 种 材 料 高 速 /超 高 速 切 削 速 度 范 围加 工 材 料 切 削 速 度 范 围 /(m/min)铝 合 金 20007500铜 合 金 9005000钢 6003000铸 铁 8003000耐 热 合 金 500以 上钛 合 金 1501000纤 维 增 强 塑 料 20009000 85 1931年 4月 德 国 切 削 物 理 学 家 萨 洛 蒙 (Carl Salomon)曾 根 据 一 些 实 验曲 线 ， 即 人 们 常 提 及 的 著 名 的 “ 萨 洛 蒙 曲 线 ” (图 3-2)， 提 出 了 超 高 速切 削 的 理 论 。 图 3-2 切 削 速 度 和 切 削 温 度 关 系 曲 线 86 超 高 速 切 削 的 概 念 可 用 图 3-3表 示 。 萨 洛 蒙 指 出 ： 在 常 规 切 削 速 度 范围 内 (图 3-3中 A区 )， 切 削 温 度 随 切 削 速 度 的 增 大 而 升 高 。 但 是 ， 当 切 削速 度 增 大 到 某 一 数 值 vc之 后 ， 切 削 速 度 再 增 加 ， 切 削 温 度 反 而 降 低 。 图3-3中 B区 在 美 国 被 称 为 “ 死 谷 ” (Dead valley)。 如 果 能 越 过 这 个 “ 死 谷 ”而 在 超 高 速 区 (图 3-3中 C区 )进 行 加 工 ， 则 有 可 能 用 现 有 刀 具 进 行 超 高 速切 削 。 图 3-3 超 高 速 切 削 概 念 示 意 图 87 弹 道 切 削 试 验 得 出 结 论 为 ： 随 切 削 速 度 提 高 ， 塑 性 材 料 的 切 屑 形 态 将 从带 状 或 片 状 向 碎 屑 状 演 变 ， 单 位 切 削 力 初 期 呈 上 升 趋 势 ， 而 后 急 剧 下 降 ，超 高 速 条 件 下 刀 具 磨 损 比 普 通 速 度 下 减 少 95%， 且 几 乎 不 受 切 削 速 度 的 影响 ， 金 属 切 除 效 率 可 提 高 501000倍 。 而 美 国 空 军 和 海 军 的 超 高 速 铣 削 实验 研 究 表 明 ， 铣 削 力 减 少 70%， 成 功 实 现 了 厚 度 为 0.33mm的 薄 壁 件 的 铣削 ， 刀 具 磨 损 主 要 取 决 于 刀 具 材 料的 导 热 性 。 日 本 人 的 超 高 速 切 削 试验 结 果 表 明 ， 超 高 速 下 切 屑 的 形 成完 全 是 剪 切 作 用 的 结 果 ， 随 着 切 削速 度 的 提 高 ， 剪 切 角 急 剧 增 大 ， 工件 材 料 的 变 质 层 厚 度 与 普 通 速 度 下相 比 降 低 了 50%， 加 工 表 面 残 余 应力 及 塑 性 区 深 度 可 分 别 减 少 9095% 和 8590%。 88 和 常 规 切 削 加 工 相 比 ， 高 速 切 削 加 工 切削 力 至 少 可 降 低 30 ， 这 对 于 加 工 刚 性 较 差 的 零 件 (如 细 长 轴 、 薄 壁 件 )来说 ， 可 减 少 加 工 变 形 ， 提 高 零 件 加 工 精 度 。 同 时 ， 采 用 超 高 速 切 削 ， 单位 功 率 材 料 切 除 率 可 提 高 40 以 上 ， 有 利 于 延 长 刀 具 使 用 寿 命 ， 通 常 刀具 寿 命 可 提 高 约 70 。 95 以 上 的 切 削 热 来 不 及 传 给 工 件 ， 而被 切 屑 迅 速 带 走 ， 零 件 不 会 由 于 温 升 导 致 弯 翘 或 膨 胀 变 形 。因 而 ， 超 高 速 切 削 特 别 适 合 于 加 工 容 易 发 生 热 变 形 的 零 件 。超 高 速 切 削 加 工 比 常 规 切 削 加 工 的 切 削 速 度高 5 10倍 ， 进 给 速 度 随 切 削 速 度 的 提 高 也 可 相 应 提 高 5 10倍 ， 这 样 ， 单 位 时 间 材 料 切 除 率 可 提 高 36倍 ， 因 而 零 件 加工 时 间 通 常 可 缩 减 到 原 来 的 1 3 。 89 由 于 超 高 速 切 削 加 工 的 切 削 力和 切 削 热 影 响 小 ， 使 刀 具 和 工 件 的 变 形 小 ， 工 件 表 面 的 残 余应 力 小 ， 保 持 了 尺 寸 的 精 确 性 。 同 时 ， 由 于 切 屑 被 飞 快 地 切离 工 件 ， 可 以 使 工 件 达 到 较 好 的 表 面 质 量 。 超 高 速 旋 转 刀 具 切 削 加 工 时 的 激 振 频 率 高 ，已 远 远 超 出 “ 机 床 一 工 件 一 刀 具 ” 系 统 的 固 有 频 率 范 围 ， 不会 造 成 工 艺 系 统 振 动 ， 使 加 工 过 程 平 稳 ， 有 利 于 提 高 加 工 精度 和 表 面 质 量 。 高 速 加 工 通 常 采 用 干 切 削 方 式 ， 使 用 压缩 空 气 进 行 冷 却 ， 无 需 切 削 液 及 其 设 备 ， 从 而 降 低 了 成 本 ，是 绿 色 制 造 技 术 。 90 汽 车 工 业 （ 发 动 机 , 齿 轮 箱 ） 航 空 航 天 工 业 （ 整 体 结 构 件 、框 体 、 薄 壁 件 ）模 具 工 具 制 造 （ 钢 及 铸 件 的 半精 /精 加 工 ）难 加 工 材 料 （ 陶 瓷 、 复 合 材 料 、钛 合 金 、 镍 基 高 温 合 金 、 不 锈 钢 ）超 精 密 微 细 切 削 加 工 （ 精 密 零件 ， 群 孔 ） 铝 制 磁 通 补 偿 器尺 寸 : 80 x 100 x 40mmq 技 术 数 据 :粗 铣 : 8 min精 铣 : 11 min铣 方 孔 : 3 min刚 性 攻 丝 :1 min总 加 工 时 间 :23 min总 费 用 : 约 60 US$采 用 铸 模 法 的 预 算铸 模 费 用 : 5000 US$铸 造 费 用 : 20 US$加 工 费 用 : 10 US$ 91 高 速 切 削 对 机 床 的 特 殊 要 求主 轴 转 速 高 ， 输 出 功 率 大 ： 常 规 机 床 转 速 一 般 为2000r/min， 而 高 速 切 削 机 床 则 为 10000-100000 r/min；主 轴 电 动 机 功 率 为 15-80kW进 给 速 度 高 ： 约 为 常 规 机 床 的 10倍 （ 60-100 m/min ）主 轴 转 速 和 进 给 速 度 的 加 速 度 高 ： 从 启 动 到 达 到 最 高 转速 要 在 1-2s内 完 成 ， 工 作 台 的 加 、 减 速 度 有 常 规 的 0.1-0.2g提 高 到 1-2g。机 床 静 、 动 态 特 性 好 ： 除 具 有 足 够 的 静 刚 度 外 ， 还 必 须有 很 高 的 动 刚 度 和 热 刚 度其 它 功 能 部 件 性 能 高 ： 快 速 换 刀 、 快 速 工 作 台 交 换 、 快速 排 屑 装 置 、 安 全 保 护 、 检 测 装 置 92 93 Key Elements ofHigh Speed Machining 94 高 速 主 轴 部 件 的 性 能 直 接 决 定 了 机 床 所 能 达 到 的 切 削 速 度 、 加 工 精 度 和应 用 范 围 ， 是 高 速 机 床 的 核 心 部 件 。 高 速 主 轴 一 般 做 成 电 主 轴 (数 控 机 床 领域 出 现 的 将 机 床 主 轴 与 主 轴 电 机 融 为 一 体 的 新 技 术 )的 结 构 形 式 ， 其 关 键 技术 包 括 ： 高 速 主 轴 轴 承 、 无 外 壳 主 轴 电 动 机 及 其 控 制 模 块 、 润 滑 冷 却 系 统 、主 轴 刀 柄 接 口 、 刀 具 夹 紧 方 式 和 刀 具 动 平 衡 等 。普 通 机 床 主 轴 ： 电 动 机到 主 轴 的 中 间 传 动 链 长 、转 动 惯 量 大 、 对 运 动 指令 的 反 应 滞 后 、 噪 声 污染 严 重高 速 机 床 电 主 轴 ： 电 动机 和 机 床 主 轴 合 而 为 一 ，传 动 链 长 度 为 零 ； 主 轴运 动 灵 敏 度 、 运 动 精 度和 工 作 可 靠 性 高 ； 可 从 机 床 传 动 系 统 的 整 体 结构 中 相 对 独 立 出 来 做 成主 轴 单 元 瑞 士 ： IBAG, FISHER德 国 ： GMN,FAG 冷 却移 动 轴 承固 定 轴 承 95陶 瓷 轴 承 高 速 主 轴 结 构 陶 瓷 球 轴 承 密 封 圈 旋 转 变 压 器电 主 轴 陶 瓷 球 轴 承 冷 却 水 出 口冷 却 水 入 口 96 普 通 NC机 床 的 进 给 系 统 ： 滚 珠 丝 杠 副 +旋 转 伺 服 电 机丝 杠 扭 转 刚 度 低 ， 限 制 了 运 动 速 度 和 加 速 度 的 提 高 ； 进 给 系 统 机 械 传 动 链 较 长 ，各 环 节 误 差 相 叠 加 会 形 成 较 大 的 综 合 传 动 误 差 和 非 线 性 误 差 ， 影 响 加 工 精 度 ； 机械 传 动 存 在 链 结 构 复 杂 、 机 械 噪 声 大 、 传 动 效 率 低 、 磨 损 快 。高 速 进 给 系 统 ： 高 速 滚 珠 丝 杠 螺 母 +旋 转 伺 服 电 机采 用 大 导 程 、 多 头 高 速 滚 珠 丝 杠 ， 并 进 行 预 拉 伸 ， 提 高 丝 杠 的 刚 度 ； 采 用 小 直 径氮 化 硅 陶 瓷 球 滚 珠 ， 减 少 其 运 动 时 的 离 心 力 和 陀 螺 力 矩 ； 丝 杠 采 用 中 空 结 构 ， 并采 用 空 心 强 冷 却 技 术 以 减 少 高 速 滚 珠 丝 杠 运 转 时 由 于 摩 擦 产 生 温 升 而 造 成 的 丝 杠热 变 形 ； 采 用 传 感 器 对 螺 母 的 预 紧 力 进 行 检 测 ， 实 现 对 螺 母 预 加 载 荷 的 自 适 应 控制 ； 丝 杠 和 螺 母 副 的 制 造 难 度 较 大 ， 速 度 和 加 速 度 存 在 一 定 的 非 线 性 特 征 ， 全 闭环 时 系 统 稳 定 性 不 易 得 到 保 证 。直 线 电 机 进 给 驱 动 系 统 ： 直 线 电 机 作 为 进 给 伺 服 系 统 的 执 行 元 件电 动 机 直 接 驱 动 机 床 工 作 台 ， 传 动 链 长 度 为 零 ； 不 受 离 心 力 的 影 响 ， 结 构 简 单 、 重 量 轻 ， 容 易 实 现 很 高 的 进 给 速 度 （ 80-180m/min） 和 加 速 度 （ 2-10g重 力 加 速度 ） ； 动 态 性 能 好 、 运 动 精 度 高 （ 0.1-0.01 m） 、 运 动 行 程 不 影 响 系 统 的 刚 度 ；无 机 械 磨 损 。 97 数 字 主 轴 控 制 系 统 和 数 字 伺 服 轴 驱 动 系 统 应 该 具 有 高 速响 应 特 性 ； 采 用 气 浮 、 液 压 或 磁 悬 浮 轴 承 时 ， 要 求 主 轴 支撑 系 统 能 根 据 不 同 的 加 工 材 料 、 不 同 的 刀 具 材 料 以 及 加 工过 程 中 的 动 态 变 化 自 动 调 整 相 关 参 数 ； 工 件 加 工 的 精 度 检测 装 置 应 选 用 具 有 高 跟 踪 特 性 和 分 辨 率 的 检 测 元 件 （ 双 频激 光 干 涉 仪 ） 。进 给 驱 动 的 控 制 系 统 应 具 有 很 高 的 控 制 精 度 和 动 态 响 应特 性 ， 以 满 足 高 进 给 速 度 和 高 进 给 加 速 度 。为 适 应 高 速 切 削 ， 要 求 单 个 程 序 段 处 理 时 间 短 ； 为 保 证高 速 下 的 加 工 精 度 ， 要 有 前 馈 和 大 量 的 超 前 程 序 段 处 理 功能 ； 要 求 快 速 行 程 刀 具 路 径 ， 刀 具 路 径 尽 可 能 圆 滑 ， 走 样条 曲 线 而 不 是 逐 点 跟 踪 ， 少 转 折 点 、 无 尖 转 点 ； 程 序 算 法应 保 证 高 精 度 ； 遇 到 干 扰 能 迅 速 调 整 ， 保 持 合 理 的 进 给 速度 ， 避 免 刀 具 振 动 。 98 机 床 的 床 身 第 一 代 高 速铣 龙 门 结 构铸 铁 床 身第 二 代 高 速 铣O形 结 构 人 造大 理 石 床 身 大 质 量 的 人 造 大 理 石 床 身 极 高 的 热 稳 定 性 保 证 了 极 好 的 零件 加 工 精 度 良 好 的 吸 振 性 能 ， 是 铸 铁 的 6倍 可 降 低 刀 具 的 磨 损 ， 延 长 刀 具 寿命 99 高 速 切 削 时 ， 可 转 位 面 铣 刀 不 允 许 采 用 摩 擦 力 夹 紧 方 式 ，而 采 用 带 中 心 孔 的 刀 片 ， 使 用 合 适 的 预 紧 力 用 螺 钉 夹 紧 ； 还可 采 用 带 卡 位 的 空 刀 槽 ， 以 保 证 刀 具 的 精 确 定 位 合 高 速 旋 转时 的 可 靠 连 接 。 刀 体 的 设 计 应 减 轻 质 量 ， 减 小 直 径 ， 增 加 高 度 ； 铣 刀 结 构尽 量 避 免 采 用 贯 通 式 刀 槽 ， 以 减 少 尖 角 和 应 力 集 中 ； 对 刀 具 、夹 头 、 主 轴 及 其 组 合 分 别 进 行 静 、 动 平 衡 （ 刀 体 径 向 上 安 装微 调 螺 钉 进 行 微 细 平 衡 ） ， 以 避 免 高 速 回 转 刀 具 的 动 不 平 衡影 响 机 床 主 轴 和 轴 承 的 使 用 寿 命 ， 影 响 工 件 已 加 工 表 面 的 质量 和 刀 具 寿 命 。 100 高 速 刀 具 的 夹 头 基 本 要 求 ： 刀 具 与 夹 头 的 连 接 精 度 要 高 、 夹 紧 力 要 大 、 夹头 几 何 尺 寸 要 小 、 夹 头 的 结 构 对 称 性 要 好 。传 统 的 刀 具 与 主 轴 的 连 接 采 用 7： 24的 锥 孔 配 合 方 式 ， 主 轴 内 锥 孔 和 刀柄 在 离 心 力 的 作 用 下 发 生 膨 胀 ， 且 前 者 大 于 后 者 ， 造 成 总 的 锥 度 连 接刚 度 降 低 ， 在 拉 杆 拉 力 作 用 下 ， 刀 具 的 轴 向 位 置 会 发 生 变 化 ， 从 而 影响 主 轴 的 动 平 衡 。高 速 切 削 刀 具 与 主 轴 的 连 接 类 型 ：德 国 HSK系 列 刀 柄 、 美 国 KM系 列 刀 柄 、 日 本 NC5刀 柄 ： 抛 弃 原 有 的 7：24标 准 锥 度 而 采 用 新 的 设 计 思 路美 国 WSU系 列 、 日 本 BIG-PLUS， 3CLOCK刀 柄 ： 对 原 有 的 7： 24标 准 锥 度进 行 改 进 ， 从 而 降 低 成 本 101 高 速 切 削 材 料 高 应 变 率刀 具 -切 屑 间 的 高 速 摩 擦 磨 损高 温高 冲 击刀 具 高 速 旋 转 高 热 硬 性抗 热 硬 冲 击高 硬 度 、 高 强 度 和 高 韧 性良 好 的 化 学 稳 定 性陶 瓷 刀 具 ： 金 属 陶 瓷 、 Al2O3、 Si3N4、 Sialon加 工 高 温 合 金立 方 氮 化 硼 (CBN, PCBN)：金 刚 石 ： 单 晶 (SPD)、 聚 晶 (PCD)、 薄 膜 (CVD)、 厚 膜 (TFD)涂 层 刀 具 ： 基 体 ： 高 速 钢 、 硬 质 合 金 、 陶 瓷 涂 层 （ 硬 ） ： TiCN、 TiAlN、 TiAlCN、 CBN、 Al 2O3 涂 层 （ 软 ） ： MoS2、 WS2 加 工 高 强 铝 合 金 、 钛 合 金 102 刀 具 材 料 优 点 缺 点 典 型 应 用陶 瓷 （ 氧 化 硅 、 晶须 增 强 、 氧 化 铝 、氮 化 硅 、 Sialon） 耐 磨 性 好 、 抗 （ 热 ）冲 击 性 能 好 、 化 学稳 定 性 好 、 抗 粘 结性 好 、 干 式 切 削 韧 性 差 ， 脆 性 大 ，容 易 产 生 崩 刃 ； 和铝 的 高 温 亲 和 力 大 淬 火 铸 铁 、 硬 钢 、镍 基 高 温 合 金 、 不锈 钢CBN 硬 度 高 、 热 稳 定 性好 、 摩 擦 系 数 小 、热 导 率 高 、 易 产 生积 屑 瘤 强 度 和 韧 性 差 ， 抗弯 强 度 低 ， 易 崩 刃 ，一 般 只 用 于 高 硬 材料 的 精 加 工 淬 硬 钢 、 高 温 合 金 、工 具 钢 、 高 速 钢金 刚 石 硬 度 极 高 、 摩 擦 系数 很 小 ， 热 导 率 高 、耐 磨 性 极 好 、 锋 利性 极 高 强 度 和 韧 性 差 ， 抗弯 强 度 低 ， 易 崩 刃 ，价 格 昂 贵 ， 不 宜 切削 含 铁 和 钛 的 材 料 单 晶 铝 、 单 晶 硅 、单 晶 锗 、 铝 合 金 、黄 铜 、 镁 合 金 的 精密 /超 精 密 切 削 涂 层 表 面 硬 度 高 、 耐 磨性 好 、 抗 冲 击 性 能好 耐 热 性 和 耐 磨 性 较差 ， 不 宜 切 削 高 硬度 的 材 料 高 硬 铝 合 金 、 钛 合金 103 104 q 非 传 统 加 工 方 法 特 点 105 机 械 过 程q 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 程电 化 学 过 程化 学 过 程 复 合 过 程 106 复 合 过 程 工 件 （ 陶 瓷 滚 柱 ） 磁 性 材 料磁 极振 动 运 动图 7-61 磁 力 抛 光 示 意 图N S 抛 光 机 大 磁 力 抛 光 机 小 抛 光 机 抛 光 机 效 果 图 109 q 发 展 趋 势 图 7-62 EI 收 录 文 章 数 比 较70年 代80年 代90年 代20841104232 142244424 214 441321 252353316激 光 加 工 电 火 花 加 工 超 声 加 工 电 化 学 加 工图 7-62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 。 1