机械制造基础 第2版 教学课件 ppt 作者 谭雪松 漆向军 第12章 特种加工和先进加工技术
31页1、第12章 特种加工和先进加工技术,12.1 特种加工,12.1.1 特种加工概述 1特种加工的特点 (1)工具材料的硬度可以极大低于工件材料的硬度。 (2)可直接利用电能、电化学能、声能或光能等能量对材料进行加工。 (3)加工过程中的机械力不明显。 (4)各种加工方法可以有选择地复合成新的工艺方法,使生产效率成倍地增长,加工精度也相应提高。,2特种加工的分类,(1)使用电能与热能:电火花加工(EDM)、电火花线切割加工(WEDM)、电子束加工(EBM)及等离子束加工(PAM)。 (2)使用电能与化学能:电解加工(ECM)、电镀加工(EPM)、刷镀加工。 (3)使用电化学能与机械能:电解磨削(ECG)、电解衍磨(ECH)。 (4)使用声能与机械能:超声波加工(USM)。 (5)使用光能与热能:激光加工(LBM)。 (6)使用电能与机械能:离子束加工(IM)。 (7)使用液流能与机械能:挤压衍磨(AFH)和水射流切割(WJC)。,3特种加工的优越性,(1)解决各种难切削材料的加工问题。如耐热钢、不锈钢、钛合金、淬火钢、硬质合金、陶瓷及金刚石等各种高强度、高硬度、高韧性以及高纯度的金属和非金
2、属的加工问题。 (2)解决各种复杂零件表面的加工问题。如各种热锻模、冲裁模的模腔和型孔、整体涡轮、喷油嘴、喷丝头的微小异形孔的加工问题。 (3)解决各种精密的、有特殊要求的零件加工问题。如航空航天、国防工业中表面质量和精度要求很高的陀螺仪、伺服阀以及低刚度细长轴、薄壁筒、弹性元件等的加工问题。,12.1.2 电火花加工,1电火花加工的原理 (1)脉冲电源的一极接工具电极,另一极接工件电极。两极均浸入具有一定绝缘度的液体介质(煤油、矿物油)中。 (2)工具电极由自动进给调节装置控制,以保证工具和工件在正常加工时维持一个很小的放电间隙(0.010.05mm)。 (3)当脉冲电压加到两极间时,便将两极间最近点的液体介质击穿,形成截面积很小的放电通道,由于放电时间极短,致使能量高度集中,放电区域产生的高温使材料熔化甚至蒸发。 (4)第1次脉冲放电结束后,经过很短的时间间隔,第2次脉冲又在极间最近点击穿放电。工具电极不断地向工件进给,它的形状最终就复制在工件上,形成所需要的加工表面。,2电火花加工的特点,(1)可加工任何高强度、高韧性、高硬度、高脆性及高纯度的导电材料,达到以柔克刚的效果。如不锈
3、钢、淬火钢、硬质合金、导电陶瓷、立方氮化硼及人造聚晶金刚石等。 (2)电火花加工是一种非接触式加工,加工时不产生切削力,不受工具和工件刚度的限制,有利于进行小孔、深孔、弯孔、窄缝、薄壁弹性件等的加工以及低刚度工件和精密微细结构的加工。 (3)只需更换工具电极,调节脉冲参数,就可在一台机床上进行粗加工、半精加工和精加工。电脉冲参数的调节和工具电极的自动进给,都可以通过一定措施自动化,实现数控加工。 (4)因为放电时间极短,所以放电温度很高也不会对加工表面产生热影响,适合加工热敏感性很高的材料。,3电火花加工的应用,(1)电火花成形加工。 电火花型腔加工。 电火花穿孔加工。 (2)电火花线切割加工。 高速走丝线切割。 低速走丝线切割。 (3)电火花磨削与镗削加工 电火花磨削加工。 电火花镗削加工。,12.1.3 激光加工,1激光打孔 (1)激光打孔速度快,效率高,经济效益好。 (2)激光打孔可在硬、脆、软等各类材料上进行。 (3)激光打孔为无接触加工,不存在工具损耗,加工出的工件清洁、无残渣。 (4)激光打孔适合于数量多、高密度的群孔加工,可在难加工材料的倾斜面上加工小孔。,2激光切割,激
4、光切割通过激光器放电输出受控的高频脉冲激光,经过光路传导及反射,然后聚焦到加工物体的表面上,以瞬间高温熔化或者气化被加工材料。 切割过程时,切割头会喷出一股与光束同轴的气流,将熔化或气化的材料从切口的底部吹出。与传统的板材加工方法相比,激光切割具有高切割质量(切口宽度窄、热影响区小、切口光洁)、高切割速度、高柔性(可随意切割任意形状)、广泛的材料适应性等优点。,3激光焊接 激光焊接分为脉冲激光焊接和连续激光焊接两种。脉冲激光用于1 mm厚度以内的薄壁金属材料的点焊和缝焊,工件整体温升很小,工件变形小 。 4激光打标 激光打标是利用高能量密度的激光对工件进行局部照射,使表层材料气化或发生颜色变化的化学反应,从而留下永久性标记的一种打标方法。激光打标可以打出各种文字、符号和图案等,字符大小可以从毫米到微米量级。,12.1.4 电子束加工和离子束加工,1电子束加工 电子束加工时,聚焦后的电子束能量密度和功率密度极高,以极高的速度冲击到工件表面极小的面积上,在极短的时间内,大部分能量转变为热能,使被冲击部分的工件材料达到几千摄氏度以上的高温,从而引起材料的局部熔化或气化。 电子束可对材料表面进
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