任务7特种加工电子课件 机械制造技术

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,任务,7,特种加工,切削（磨削）加工是机械制造工艺中历史最久、行之有效、最为广泛的加工方法。但是，随着现代科学技术的飞跃发展和生产产品性能要求的不断提高，工件材料的硬度和强度越来越高（例如耐热钢、不锈钢、高强度合金钢等应用越来越广泛，只依靠切削刀具（磨具）来切除这些金属就越来越困难。对于例如喷丝板、喷油嘴、叶片、模具等的窄缝、小孔、深孔、型孔和型腔等的加工，要使用细小而复杂的刀具或磨具来实现这类加工，有的就会变得困难重重，甚至不可能进行。,随着生产和科技的飞速发展，许多工业部门，特别是国防工业部门要求尖端科技产品向高精度、高速度、高温、高压、大功率、小型化等方向发展，它们所使用的材料愈来愈难加工，零件形状愈来愈复杂，表面精度、粗糙度和某些特殊要求也愈来愈高。特种加工正是为了适应这些需要而产生和发展起来的。,特种加工是指采用电、声、光、热以及化学能来切除金属或非金属层的一种新型加工方法，国外称为非传统加工工艺。,一、特种加工特点,1,）特种加工不是主要依靠机械能，而是主要用其他能量（电、化学、光、声、热等）去除金属材料。,2,）工具硬度可以低于被加工材料的硬度。,3,）加工过程中工具和工件之间不存在显著的机械切削力。,二、特种加工的类型,特种加工的分类方法很多，可以按用途分为尺寸加工和表面加工两大类。,特种加工方法与能量形式,1,电火花加工,电火花加工是在一定的介质中通过工具电极和工件电极之间的脉冲放电的电蚀作用，对工件进行加工的方法。,电蚀现象是指当脉冲电压加到工具电极和工件电极之间，某一间隙最小处或绝缘强度最弱处击穿介质，局部产生火花放电，瞬时高温使工件表面局部熔化，甚至气化蒸发而除去金属。,1,）电火花加工的优点,脉冲放电的能量密度高，便于加工用普通的机械加工方法难于加工或无法加工的特殊材料和复杂形状的工件，不受材料硬度和热处理状况影响。,脉冲放电持续时间极短，放电时产生的热量传导扩散范围小，材料受热影响范围小。,加工时，工具电极与工件材料不接触，两者之间宏观作用力极小，工具电极材料不需比工件材料硬，因此，工具电极制造容易。,2,）电火花加工的缺点,必须制作工具电极，电火花加工的最大问题就是电极制作问题。同别的加工方法相比，它增加了制作电极的费用和时间。,加工部分形成残留变质层，工件上进行电加工的部位虽然很微细，但由于要经受上万度的高温加热后急速冷却，表面受到强烈的热影响，而生成电加工表面变质层。这种变质层容易造成加工部位的碎裂与崩刃。,放电间隙使加工误差增大。电极和工件之间需有一定间隙，这使得电极的尺寸形状与工件不能完全相同，产生一定的加工误差。误差的大小与间隙的大小有极大的关系。,加工精度受电极损耗的影响。电极在加工过程中同样会受到电腐蚀而损耗，如果电极损耗不均匀，就会影响加工精度。电极的损耗还会造成更换与修整电极的次数增加。,3,）电火花加工的主要用途,电火花加工适用于宇航、电子、电机、电器、精密机械、仪器仪表、轻工等各个机械制造行业，特别是在冲模、塑料模、锻模和压铸模等模具制造业中已成为不可缺少的一种加工方法。主要用于加工的范围有下面几方面。,加工小孔、畸形孔以及在硬质合金上加工螺纹孔。,在金属板材上切割出零件。,加工窄缝。,磨削平面和圆面。,其他（如强化金属表面，取出折断的工具，在淬火件上穿孔，直接加工型面复杂的零件等）。,1-,工件,2-,电火花发生器,3-,进给油缸,4-,电极,5-,冷却液,6-,过滤器,7-,泵,2,电解加工,电解加工是利用金属工件在电解液中所产生的阳极溶解作用而进行加工的方法。,1,）电解加工原理,加工原理：工件接直流电源的正极，工具接负极，两极间保持较小的间隙，以一定的压力和速度从间隙中高速流过电解液，工件与阴极接近的表面金属开始电解，工具以一定的速度向工件进给，使工具的形状复映到工件上，得到所需要的加工形状。,1-,直流电源,2-,进给机构,3-,工具,4-,工件,5-,电解液泵,6-,电解液,2,）电解加工优点,不受金属材料本身硬度和强度的限制。可以加工硬质合金、耐热合金等高硬度、高强度及韧性好的金属材料，各种复杂的型面。,生产率较高，无残余应力，加工表面粗糙度,Ra1.250.2m,，平均精度达,0.1mm,。,阴极工具在理论上不会损耗，可以长期使用。,加工过程中不存在机械切削力，不会产生残余应力和变形，没有飞边毛刺。,能以较高的生产率（比电火花高,5,10,倍）加工复杂型面。,3,）电解加工的弱点,加工精度和加工稳定性不易保证，设备投资大，成本高，耗电量大，电解液具有腐蚀性，电解产物会污染环境。,4,）电解加工的应用,应用于枪炮、航空发动机、火箭等的制造工业，在汽车、拖拉机、采矿机械和模具制造中也得到了应用。,叶片加工,型孔和型腔加工,深孔扩孔加工,套料加工,5,）电解抛光与电解磨削,电解抛光。利用金属在电解液中的电化学阳极溶解对工件表面进行腐蚀抛光，用于改善工件的表面粗糙度和表面物理与化学性能。,电解磨削。电解磨削生产率比机械磨削高倍，适用于加工淬硬钢、不锈钢、耐热钢、硬质合金等材料，尤其适宜于对硬质合金刀片、模具的磨削更为有利。与电解磨削相似的还有电解珩磨，电解研磨等，用于加工轧辊、深孔、薄壁等工件表面。,3,超声波加工,超声加工是利用超声频作小振幅振动的工具，并通过它与工件之间游离于液体中的磨料对被加工表面的捶击作用，冲击和抛磨工件的被加工部位，使其局部材料被蚀除而成粉末的加工方法。机床结构简单，操作维修方便，加工工具可用较软的材料（如,45,、,20,、黄铜等）制造。,1,）加工原理,超声发生器将工频交流电能转变为有一定功率输出的超声频电振荡，通过换能器将超声频电振荡转变为超声波机械振动。,2,）特点,超声波加工特别适合于硬、脆的非金属材料（如玻璃、陶瓷、石英、硅、玛瑙、宝石、玉石及金刚石等）工件的切割、打孔和型面加工，常用于穿孔、切割、焊接和抛光。,4,激光加工,激光是由于处于激发态的原子、离子或分子受激辐射而发出得到的加强的光。,激光具有的基本特征是强度高，单色性好，相干性好和方向性好。,1,）原理,通过光学系统可以使激光聚焦成一个极小的光斑（从而获得极高的能量密度和极高的温度，当它照射在被加工表面时，光能被加工表面吸收并转换成热能，使工件材料在千分之几秒甚至更短的时间内被熔化和汽化，从而达到去除材料的目的。,1-,激光器,2-,光阑,3-,反射镜,4-,聚焦镜,5-,工件,6-,工作台,7-,电源,激光加工分为激光焊接、激光切割、表面改性、,激光打标、激光钻孔和微加工等。,2,）影响激光加工的主要因素,激光加工机的机械系统和光学系统的精度对激光加工精度有密切关系。,与激光束的能量输出有关，激光的输出功率与照射时间的乘积等于激光束的能量。,焦距、发散角和焦点位置对打孔的大小、深度和形状精度等有密切关系。,与照射次数有关，与光斑内的能量分布有关，与工件材料有关。,3,）激光加工的特点,激光加工的优点有不需要制作专用加工工具，是非接触加工，加工中的热变形、热影响区都很小，适应性广，通用性强，几乎对所有材料都可以加工，非常有利于自动生产，特别适合进行微细加工。激光加工的缺点是设备价值高，一次性投资大。,5,电子束、离子束加工,电子束、离子束加工是利用电子束（离子束）作用得到的热能，使工件材料溶化、汽化而被蚀除材料的加工，可实现精密微细加工，加工效率非常高。,电子束可在任何材料的薄片上钻直径为,1,至几百微米的孔，能获得很大的深度孔径比，例如在厚度为,0.3,毫米的宝石轴承上钻直径为,25,微米的孔。,1-,电子枪,2-,束流强度控制,3-,束流聚焦控制,4-,束流位置控制,5-,交换工件用截止阀,6-,电子束,7-,工件,8-,驱动电机,9-,抽气,10-,可移工作台,11-,工件更换盖及观察窗,12-,观察筒,13-,抽气,