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文档简介
特种加工期末考试题
1、特种加工与传统切削加工方法在加工原理上的主要区别有哪些?
答:1)特种加工是用机械能以外的其他能量去除工件上多余的材料,
以达到图样上全部技术要求。2)特种加工打破传统的硬刀具加
工软材料的规律,刀具硬度可低于被加工材料的硬度。3)特种加工
过程中,工具与工件不受切削力的作用。
2、特种加工的本质特点是什么?
答:1)特种加工所使用的工具硬度可以低于被加工材料的硬度;2)
特种加工不依靠机械能,而是主要用其他能量(如电、化学、光、声、热
等)去除材料3)特种加工过程中工具和工件之间不存在显著的
机械切削力。
3、电火花加工必须解决的问题有哪些?
答:1、由于在电火花加工的不同阶段,金属蚀除的速度不同,因此
必须具有工具电极的自动进给和调节装置,使工具和工件之间保持合适的
放电间隙;2、火花放电必须是瞬时的、单极性、脉冲放电;3、火花放
电必须在有一定绝缘性能的液体介质中进行。
4、什么是电火花加工的机理?火花放电过程大致可分为哪四个连续
的阶段?
答:电火花加工的机理是指电火花加工的物理本质,即火花放电时.,
电极表面的金属材料是如何被蚀除下来的这一微观物理过程。
火花放电过程大致可分为如下四个阶段:1、极间介质的电离、击穿,
形成放电通道;(1分)2、介质热分解、电极材料融化、气化,热膨
胀;(1分)3、电极材料的抛出;(1分)4、极间介质的消电离;(1
分)
5、电火花加工的优缺点有哪些?
答:电火花加工的优点主要体现在以下四个方面:
1、特别适合任何难以进行切削加工的材料;(1分)2、可以加工特
殊或形状复杂的表面和零件;(1分)
3、工具与工件不接触,作用力极小;(1分)4、脉冲放电时
间短,冷却作用好,加工表面热影响小。(1分)
但存在以下缺陷:
1、主要用于加工金属等导电材料;(1分)2、加工速度较慢(需进
行预加工,去除大部分余量)且存在一定的电极损耗。(1分)
6、简要叙述电火花加工的应用场合
答:1、可以使用硬度不高的紫铜或石墨作工具电极,去加工任何硬、
脆、韧、软和高熔点的导电材料;
2、加工时工件与工具不接触,无切削力,因此适于加工薄壁、窄槽、
低刚度及微细精密的零件。
3、可以加工任何形状特殊、结构复杂的工件;(1分)
4、脉冲电源的参数可以任意调节,能在同一台机床上进行粗加工、
半精加工或精加工。(1分)
7、在电火花加工中,工作液的作用有哪些?
答:1)形成火花放电通道,并在放电结束后迅速恢复放电间隙的绝
缘状态;
2)压缩放电通道,并限制其扩展,使放电能量高度集中在极小的区
域内,既加强了蚀除的效果,又提高了放电仿型的精确性;
3)加速电极间隙的冷却和消电离过程,有助于防止出现破坏性电弧
放电;(1分)
4)加速电蚀产物的排除;(1分)
9、简述RC线路脉冲电源的工作过程
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E
ud共1页uO
答:RC线路脉冲电源的工作过程:
1)当直流电源接通后,电流经限流电阻向电容器充电,电容器两端
的电压上升,电能往电容器上储存;
2)当电容器两端的电压上升到工具与工件之间间隙的击穿电压时,
电容器上储存的电能就瞬间释放,形成较大的脉冲电流;
3)电容器上的电能释放后,电压下降到接近于0,极间工作液又迅速
恢复到绝缘状态;此后,电容器再次充电,重复上述过程!RC脉冲电源
的主要的优点和缺点?
答:优点:1)结构简单,工作可靠,成本低。2)在小功率时可获得
很窄的脉宽和很小的单个脉冲能量,可用作电火花光整加工和精微加工。
缺点:1)电容器放电速度很快,无法获得较大的脉宽,因此无法实现长
脉宽,低损耗的加工,很难在型腔加工中获得应用。
电能利用效率很低,最大不超过36%,因大部分电能经过电阻R时转
化为热能损失掉,这在大功率加工是很不经济的。3)生产效率低,因为
电容器的充电时间tc比放电时间te长50倍以上,脉冲间歇系数太大。4)
工艺参数不稳定,而且放电间隙经过限流电阻,始终和直流电源直接联通,
没有开关元件使之隔离开来,所以随时都有放电的可能,并容易转为电弧
放电。
10、对电火花加工用脉冲电源的要求有哪些?
答:1、总的要求:有较高的加工速度、工具电极损耗低、加工过程
稳定性好、工艺范围广,从而,能适应粗加工、半精加工、精加工的要求;
能适应不同材料的加工;能采用不同工具电极材料进行加工。
2、具体要求:
1)所产生的脉冲应该是单向的;其目的是最大限度地利用极性效应,
以提高生产率和减少工具电极的损耗。(1分)
2)脉冲电压波形的前后沿应该较陡;其目的是保证加工工艺过程相
对稳定。(1分)
3)脉冲电源的主要参数应能在很宽的范围内可以调节;其目的是满
足粗加工、半精加工、精加工的不同要求。(1分)
4)工作可靠、成本低、操作方便、节能省电。(1分)
11、简述快走丝线切割机床的工作过程
答:快走丝线切割机床是利用细铝丝作为电极,多工件进行火花放电
“切割”加工;贮丝筒使铝丝作正、反向交替移动,加工能源由脉冲电源
供给,电极丝和工件之间浇注专用工作液介质。(3分)
工作台在水平面两个坐标方向上,各自按预定的控制程序、并根据火
花间隙状态作伺服进给移动,从而合成各种曲线运动,将工件切割成型。
(3分)
12、简述电化学反应加工的基本原理
答:当两铜片接上约10v的直流电流并插入CUCI2的水溶液时,即形
成通路,在金属片和溶液的界面上,必定会产生电化学反应,溶液中的Cu+2
移向阴极,在阴极上析出为铜;同时,在阳极上的Cu原子因失去电子而
成为Cu+2,进入溶液;这便是电解(电镀)液中的电化学反应;(4分)
这种以电化学反应为基础,对金属进行加工(阳极溶解、阴极沉积)
的方法称为电化学加工;
13、简述激光加工的基本原理
答:激光加工是利用光能经过透镜聚焦后达到很高的能量密度,依靠
光热效应下产生高温熔融,来加工各种材料;
激光加工时,把光束聚集在工件的表面上,由于区域小、亮度高,其
焦点处的功率密度极高,温度可以达到一万多度;在此高温下,可以在瞬
间熔化和蒸发任何坚硬的材料,并产生很强的冲击波,使熔化物质爆炸式
地喷射去除。(4分)
14、简述激光加工的特点
答:1)不受工件材料硬度、熔点、导电性等各种性质的影响,几乎
对所有金属和非金属都可以进行激光加工;
2)激光能聚集成极小的光斑,可以进行细微和精密加工;(1分)
3)可使用反射镜,将激光输送到远离激光器的隔离室或其它地点,
进行加工;(1分)
4)无刀具,属于非接触式加工,无机械加工变形;(1分)
5)对环境无特殊要求,便于自动控制连续加工,加工效率高,加工
变形和热变形小;(1分)
15、简述电子束加工原理
答:电子束加工是利用电子高速运动时的冲击动能来加工工件的;(1
分)
在真空条件下,利用电流加热阴极发射电子束,再经过加速极加速,
将具有很高速度和能量的电子束聚焦在被加工材料上,高速电子撞击工件,
其动能绝大部分转化为热能,使工件材料局部、瞬时熔融,汽化蒸发而去
除;(4分)
所以说电子束加工是通过热效应进行加工的。(1分)
16、简述电子束加工特点
答:1、电子束加工时,电子束聚焦直径小,可实现精密微细的加工。
(1分)
2、电子束加工属非接触式加工,工件不受机械力作用,不产生宏现
应力和变形。(1分)
3、加工材料范围很广,对脆性、韧性、导体、非导体及半导体材料
都可加工。(1分)
4、电子束的能量密度高,因而加工生产率很高。(1分)
5、电子束容易控制,加工过程便于实现自动化。(1分)
6、电子束加工在真空中进行,因而污染少,加工表面不氧化,特别
适用于加工易氧化的金属及合金材料,以及纯度要求极高的半导体材料。
(1分)
17、简述离子束加工原理
答:与电子束加工比较相似,离子束加工也是在真空条件下,把惰性
气体,通过离子源产生离子束并经过加速、集束、聚焦后,投射到工件表
面的加工部位,以实现去除加工。(4分)
与电子束加工相比,离子束加工具有更大的能量。
19、简述超声波加工的原理
答:超声波加工是利用振动频率超过16000Hz的工具头的振动,通过
悬浮液磨料的撞击和抛磨作用,对工件进行成型加工的一种方法;
超声波加工时,在工件和工具之间注入液体(水或煤油等)和磨料混
合的悬浮液,工具对工件保持一定的进给压力,并作高频振荡,频率为
16~30kHz,振幅为0.01~0.15mm。磨料在工具的超声振荡作用下,以极高
的速度不断地撞击工件表面,使工件材料在瞬间高压下产生局部破碎;由
于悬浮液的告诉搅动,又使磨料不断抛磨工件表面。随着悬浮液的循环流
动,使磨料不断得到更新,同时带走被粉碎
下来的材料微粒。在加工中,工具逐步伸入到工件中,工具的形状便
被复制到工件上。(4分)
20、简述超声波加工的主要特点
答:1、适合于加工各种硬脆材料,特别是某些不导电的非金属材料,
例玻璃、陶瓷、石英、硅、玛瑙、宝石、金刚石等。也可以加工淬火钢和
硬质合金等材料,但效率相对较低。
2、加工时宏观切削力很小,不会引起变形、烧伤。表面粗糙度Ra值
很小,可达0.2um,加工精度可达0.05〜0.02mm,而且可以加工薄壁、
窄缝、低刚度的零件。
3、由于工具材料较软,易制成复杂的形状,工具和工件又无需作复
杂的相对运动,因此普通的超声波加工设备结构简单。加工机床结构和工
具均较简单,操作维修方便。
21、简述快速成形技术(RP)的原理
答:RP是用离散/堆积即分层加工、迭加成形原理来制造产品原型,
其原理为:产品三维CAD模型一分层离散一按离散后的平面几何信息逐层
加工堆积原材料一生成实体模型。(3分)
该技术集计算机技术、激光加工技术、新型材料技术于一体,依靠CAD
软件,在计算机中建立三维实体模型,并将其切分成一系列平面几何信息,
以此控制激光束的扫描方向和速度,采用粘结、熔结、聚合或化学反应等
手段逐层有选择地加工原材料,从而快速堆积制作出产品实体模型。(3分)
22、简述快速成形技术的特点
答:快速原型技术突破了“毛坯一切削加工一成品”的传统的零件加
工模式,开创了不用刀具制作零件的先河,是一种前所未有的薄层迭加的
加工方法。与传统的切削加工方法相比,快速原型加工具有以下优点:(4
分1、可以制造任意复杂的三维几何实体。2、快速性。
3、高度柔性。4、是实现快速制造的核心。
A特种加工的本质特点:
1)工具硬度可以低于被加工材料的硬度(甚至不用工具)
2)不依靠机械能,而是主要用其他能量(如电、化学、光、声、热
等)去除材料
3)加工过程中工具和工件之间不存在显著的机械切削力。
B特种加工与传统切削加工方法在原理上的主要区别:
1)用机械能以外的其他能量去除工件上多余的材料,以达到图样上
全部技术要求2)打破传统的硬刀具加工软材料的规律,刀具硬度可低于
被加工材料的硬度。3)在特种加工中,工具与工件不受切削力的作用。
特种加工技术的应用:
1、难加工材料的加工;2、复杂型面、微细表面和低刚度零件的
加工;3、高精密表面的加工;4、特殊要求零件的加工,如薄壁和弹
性零件等;
特种加工对材料可加工性和结构工艺性等的影响
1、提高了材料的可加工性2、改变了零件的典型工艺路线3、改变
了试制新产品的模式4、影响了产品零件的结构设计5、改变了传统零件
工艺结构的评价标准6、成为微细加工的主要手段
改变了零件的典型工艺路线
1、落料模凸、凹模加工的原工艺路线为:下料一锻造~正火一
粗加工一调质一精加工一高频淬火及回火一精磨
2、落料模凸、凹模加工的现工艺路线为:下料一锻造一正火一
粗加工一高频淬火及回火一线切割加工
电火花加工定义:
在加工过程中,使工具和工件之间不断产生脉冲性的火花放电,靠放
电时,局部、瞬时产生的高温,将金属蚀除下来。
电火花加工原理
基于工具和工件(正、负电极)之间脉冲性火花放电时
多余的金属,以达到对零件的尺寸、形状和表面质量等预定
参照右图,简述电火花加工的一般过程:
脉冲电源提供脉冲电压f作用于工具电极和工件电极
液被电离、介质被击穿f形成放电通道;在电场力作用下一奔向阴
极一导致火花放电;电子和离子的高速运动一轰击阳为热能(10000℃)
f电极表面金属迅速熔化甚至汽化一工件坑,工件被蚀除,工具不断进给
一工件不断被蚀除。
A
的电腐蚀现象,来蚀除
B的加工要求。
(a)(b)上一两电极之间的工作
电子奔向阳极、正离子极和阴极,使动能转化表面形成一个极小的圆
(d)
电火花加工必须解决的问题
1、由于在加工的不同阶段,金属蚀除的速度不同,因此必须具有工
具电极的自动进给和调节装置,使工具和工件之间保持合适的放电间隙;
2、火花放电必须是瞬时的、单极性、脉冲放电;3、火花放电必须在有一
定绝缘性能的液体介质中进行。
电火花加工系统的基本组成
1、工件和工具;2、脉冲2、可以加工特殊或形状复杂的表面和零件;
电源;3、自动进给和调节装置
电火花加工的特点1、特别适合任何难以进行切削加工的材料;3、工
具与工件不接触,作用力极小;
4、脉冲放电时间短,冷却作用好,加工表面热影响小
但存在以下缺陷:1、主要用于加工金属等导电材料;2、加工速度较
慢(需进行预加工,去除大部分余量);3、存在电极损耗,;
电火花加工的应用
1、可以用硬度不高的紫铜或石墨作工具电极,去加工任何硬、脆、
韧、软和高熔点的导电材料;2、可以加工任何特殊及复杂形状的工件;3、
没有机械加工时那样的切削力,因此适于加工薄壁、窄槽、低刚度及微细
精密的零件。4、脉冲电源的参数可以任意调节,能在同一台机床上进行
粗加工、半精加工或精加工。
电火花加工的机理电火花加工的机理是指电火花加工的物理本质,
即火花放电时,电极表面的金属材料是如何被蚀除下来的这一微
观物理过程。电火花腐蚀的四个阶段1、极间介质的电离、击穿,形
成放电通道;2、介质热分解、电极材料融化、气化,热膨胀;3、电极材
料的抛出;4、极间介质的消电离;
影响材料放电腐蚀的因素:1、极性效应2、吸附效应3、电参数4、金
属材料的热学常数5、工作液极性效应对电蚀量的影响定义:单纯由于正、
负极性不同,而彼此电蚀量不同的现象叫极性效应。
原因:由于在不同的脉冲宽度下,工作液中所电离出来的电子与离子
对电极发生作用的大小是不同的。
吸附效应对电蚀量的影响正电极表面能吸附工作液中分解、游离出来
的带负电的碳离子,形成熔点和气化点比较高的薄层碳黑膜,
保护正极,从而减少电极的损耗;吸附层主要是石墨化的碳素层,其
次是粘附在电极表面的金属微粒粘结层。极性效应和吸附效应可以提高加
工生产率、减少工具损耗,必须充分利用;因此,电火花加工所用的脉
冲电源都是单向、直流的脉冲电源。
电参数对电蚀量的影响提高电蚀量和加工效率的电参数途径有:1)
提高脉冲频率2)增加单个脉冲能量3)减少脉冲间隔
放电所产生的热能主要消耗在以下几个方面:1、向电极其它部位和
工作液中传导;2、使局部金属材料温度升高,达到熔点;3、熔化金属材
料;4、使熔化后的金属材料继续升温至沸点;5、使熔融金属气化;6、
使金属蒸气继续加热成过热蒸气;
金属材料热学常数对电蚀量的影响1)金属材料的熔点、沸点,比热
容,熔化热,气化热愈高,电蚀量将愈小,愈难加工;2)导热率大的金
属材料,能将热量传导、散失到其它部位,降低本身的蚀除量;
工作液对电蚀量的影响1)形成火花放电通道,并在放电结束后迅速
恢复间隙的绝缘状态;2)压缩放电通道,并限制其扩展,使放电能量高
度集中在极小的区域内,既加强了蚀除的效果,又提高了放电仿型的精确
性;3)加速电极间隙的冷却和消电离过程,有助于防止出现破坏性电弧
放电;4)加速电蚀产物的排除;
实验表明:介电性好、密度和粘度大的工作液有利于压缩放电通道,
提高放电的能量密度,强化电蚀产物的抛出效应;但是,粘度过大不利于
电蚀产物的排出,影响正常放电。所以,粗加工使用粘度大的机油,精加
工时使用粘度小的煤油;
提高加工速度的途径1、选用适当的脉冲宽度2、选用适当的脉冲间
隔3、增加单位脉冲能量(主要是增加峰值电流4、提高脉冲频率f
影响加工精度的主要因素
1.放电间隙大小及其一致性:采用较小的电规准,可以缩小放电间
隙;这样,可以提高
仿形精度,也使间隙变化量小,从而提高加工精度。2.工具电极的
损耗及其稳定性:电火花穿孔加工时,电极在长度方向上可以贯穿型孔,
因此得到补偿;但电火花成型加工时,电极损耗后无法得到补偿,需要更
换电极;3.二次放电
电火花加工的表面质量:表面粗糙度、表面变质层、表面力学性能
影响表面粗糙度的因素:1)单个脉冲能量大,则表面粗糙度差;2)
材料熔点高,则电火花加工表面
表面粗糙度好;3)工具电极的表面粗糙度对工件表面粗糙度有复印
现象;
熔化层4)工作液的电阻率降低,可以形成多个并存的放电通道,脉
冲放电能量被分散,
相应的放电痕迹较小,可以获得较好的表面粗糙度。
表面变质层:火花放电的瞬时高温和工作液快速冷却的结果,表面变
质层的厚度
大约在0.01~0.5mm之间,一般将其分为熔化层和热影响层
显微裂纹:火花放电的瞬时高温和工作液快速冷却的结果;
1)脉冲能量越大,显微裂纹越明显;2)工件材料越脆,显微裂纹越
明显;(硬质合金、预先热处理、淬火材料等脆性大)
电火花加工用的脉冲电源脉冲电源作用:把工频交流电流转变成频率
较高的单向脉冲电流,向工件和工具电极间的加工间隙提供所需要的放电
能量,以蚀除金属。
脉冲电源输入为380V、50Hz的交流电,其输出应满足如下要求:(1)
足够的放电能量⑵短时间放电⑶波形单向⑷主要参数有较宽的调
节范围⑸有适当的脉冲间隔时间
对电火花加工用脉冲电源的要求1、总的要求有较高的加工速度、工
具电极损耗低、加工过程稳定性好、工艺范围广,从而,能适应粗加工、
半精加工、精加工的要求;能适应不同材料的加工;能采用不同工具电极
材料进行加工。
2、具体要求1)所产生的脉冲应该是单向的;目的:最大限度地利
用极性效应,以提高生产率和减少工具电极的损
耗。2)脉冲电压波形的前后沿应该较陡(一般采用矩形波脉
冲电源);目的:保证加工工艺过程比较稳定。
3)脉冲电源的主要参数应能在很宽的范围内可以调节;目的:满足
粗加工、半精加工、精加工的要求。4)工作可靠、成本低、操作方便、节
能省电。
RC线路脉冲电源的组成:uR两个回路:充电回路和放电回路E1、
充电回路:直流电源、充电电阻、电容器ucud2、放电回路:电容器、工
具电极、极间间隙RC线路脉冲电源的原理:
1)、当直流电源接通后,电流经限流电阻向电容器充电,电容器两端
的电压上升,电能往电容器上储存;0
2)、当电容器两端的电压上升到工具与工件之间间隙的击穿电压时,
电容器上储存的电能就瞬间释放,形成较大的脉(a)原理图(b)冲电流;
3)、电容器上的电能释放后,电压下降到接近于0,极间工作液又迅
速恢复到绝缘状态;此后,电容器再次充电,重复上述过程!
弛张(RC)式脉冲电源优点1、结构简单,工作可靠,成本低2、在
小功率时可以获得很窄的脉宽和很小的单个脉冲能量,可用作光整加工和
精微加工但电能利用率低
自动进给调节系统作用维持一定的“平均”放电间隙,保证电火花加
工正常而稳定地进行,以获得较好的加工效果;从原则上讲,应是工具电
极的进给速度等于工件的蚀除速度;
自动进给调节系统的技术要求1、有较广的速度调节跟踪范围;2、有
足够的灵敏度和快速性;3、有必要的稳定性和抗干扰能力;4、应体积小、
结构简单可靠、操作维修方便;
自动进给调节系统的组成
电火花成型加工的自动进给调节系统,主要包含伺服进给控制系统和
参数控制系统。
伺服进给控制系统:主要用于控制放电间隙的大小
参数控制系统:主要用于控制电火花成型加工中的各种参数(如放电电
流、脉冲宽度、脉冲间隔等),以便能够获得最佳的加工工艺指标等。
伺服进给系统一般有如下要求:
(1)有较广的速度调节跟踪范围。(2)有足够的灵敏度和快速性。(3)有
较高的稳定性和抗干扰能力。自动伺服进给调节系统的基本组成部分
电火花加工的自动进给调节系统主要由以下几部分组成:
1、测量环节、2、比较环节、3、放大驱动环节、4、执行环节、5、
调节对象
我国国标规定,电火花成型机床均用D71加上机床工作台面宽度的
1/10表示;线切割机床均用D77加上机床工作台面宽度的1/10表示
例如D7132:D表示电加工成型机床(若该机床为数控电加工机床,则
在D后加K,即DK);71表示电火花成型机床;32表示机床工作台的宽度
为320mm。电火花成型加工机床结构:机床包括主机、电源箱、自动进
给调节系统、工作液循环和过滤系统
1一床身;2—液压油箱;3一工作液槽;4一主轴头;5一立柱;6
一工作液箱;7一电源箱
工作液循环过滤系统包括:工作液箱、电动机、泵、过滤装置、工作
液槽、管道、阀门、计量表等
1)工作液循环方式:冲油式和抽油式;
2)工作液过滤方式:自然沉淀法和介质过滤法;
电火花穿孔成形加工:是利用电火花放电腐蚀金属的原理,用工具电
极对工件进行复制加工的工艺方法,其应用范围可以分为两大类:穿孔加
工、型腔加工(成形加工)。电火花成型加工和穿孔加工相比有下列特点:
(1)盲孔加工,工作液循环困难,电蚀产物排除条件差。⑵电极损耗
较难进行补偿。
(3)材料去除量大,表面粗糙度要求严格。⑷加工面积变化大,要求
电规准的调节范围相应也大。电蚀产物的排除
1)电极冲油、2)工件冲油、3)工件抽油、4)开排气孔、5)抬刀、
6)电极的摇动或平动加工规准的选择
1)粗规准:一般选取宽脉冲(大于400口s)、高峰值电流进行粗加工。
速度高、电极损耗低2)中规准:一般选用脉冲宽度为20—400HS、峰
值电流较小的参数进行半精加工。3)精规准:2—20US的窄脉宽,小
峰值电流。
线切割加工:是利用移动的、作为负极的、线状电极丝和作为正极的
金属材料一工件之间的脉冲放电所产生的电腐蚀
作用,对工件加工的一种工艺方法。
线切割加工特点1、数控线切割加工是轮廓切割加工,不需设计和制
造成形工具电极,大大降低了加工费用,缩短了生产周期。2、直接利
用电能进行脉冲放电加工,工具电极和工件不直接接触,无机械加工中的
宏观切削力,适宜于加工低
刚度零件及细小零件。
3、无论工件硬度如何,只要是导电或半导电的材料都能进行加工。
4、切缝可窄达仅0.005mm,可以做到只对工件材料沿轮廓进行“套
料”加工,材料利用率高,能有效节约贵重材料。
5、移动的长电极丝连续不断地通过切割区,单位长度电极丝的损耗
量较小,加工精度高。
6、一般采用水基工作液,可避免发生火灾,安全可靠,可实现昼夜
无人值守连续加工。
7、通常用于加工零件上的直壁曲面,通过X-Y-U-V四轴联动控制,
也可进行锥度切割和加工上下截面异形体、形状扭曲的曲面体和球形体等
零件。
8、不能加工盲孔;
9、因工具电极是直径很小的细丝,故脉冲宽度、平均电流等不能太
大,加工工艺参数的范围较小,属中、精、正极性电火花加工,工件常接
脉冲电源正极。
10、一般没有稳定的电弧放电状态;电极和工件之间存在着“疏松接
触”式轻压放电现象。
线切割机床分类
1.按电极丝运动速度分:快走丝、慢走丝
2.按电极丝位置分:立式、卧式
3.按工作液供给方式分:冲液式、供液式
快走丝线切割机床简介:
利用细车目丝作为电极进行切割,贮丝筒使铝丝作正、反向交替移动,
加工能源由脉冲电源供给,电极丝和工件之间浇注专用工作液介质。
工作台在水平面两个坐标方向上,各自按预定的控制程序、并根据火
花间隙状态作伺服进给移动,从而合成各种曲线运动,将工件切割成型。
DK7725的基本含义为:
D为机床的类别代号,表示是电加工机床;
K为机床的特性代号,表示是数控机床;
第一个7为组代号,表示是电火花加工机床;
第二个7为系代号(快走丝线切割机床为7,慢走丝线切割机床为6,
电火花成型机床为1);
25为基本参数代号,表示工作台横向行程为250mm。
快走丝线切割机床结构
由机床本体、脉冲电源、数控系统和工作液循环系统组成;
线切割机床走丝机构的作用:是使电极丝以一定的速度运动,并保持
一定的张力;
线切割机床脉冲电源:窄脉宽(2-60ns)、单个脉冲能量小、平均
电流小(1〜5A),故总采用正极性加工线切割机床数控系统种类及作用
1)轨迹控制:自动控制电极丝相对于工件的运动轨迹
2)加工控制:自动控制伺服的进给速度、短路回退、间隙补偿(刀
补)、图形的缩放、旋转和平移、适应控制、自动找中心、信息显示等。
线切割机床工作液循环系统
由工作液、工作液箱、工作液泵和循环过滤系统等组成。工作液起绝
缘、排屑、冷却的作用。
低速走丝线切割机床大多采用去离子水作工作液;高速走丝线切割机
床大多采用专用乳化液作工作液。供液方式有:浇注式和浸液式两
种
线切割控制系统作用
1)自动控制电极丝相对于工件的运动轨迹
2)自动控制伺服的进给速度。
铝丝:抗拉强度高,适于快速走丝加工,所以我国快速走丝机床大都
选用铝丝作电极丝,直径在0.08〜0.2mm范围内;慢走丝线切割加工中
广泛使用直径为0.1mm以上的黄铜丝作为电极丝。
快走丝线切割工作液:广泛采用的是乳化液,其加工速度快。
慢走丝线切割机床采用的工作液:是去离子水和煤油。
工作液的注入方式和注入方向对线切割加工精度有较大影响。工作液
的注入方式有浸泡式、喷入式和浸泡喷入复合式。浸泡式和喷入式比较,
喷入式的优点明显,所以大多数快走丝线切割机床采用这种方式。
在精密电火花线切割加工中,慢走丝线切割加工普遍采用浸泡喷入复
合式的工作液注入方式,它既体现了喷入式的优
点,同时又避免了喷入时带入空气的隐患。
YISO3B格式。J=
1)直线的3B代码(a)(b)(c)
(一)X、Y值确定
以直线的起点为原点,建立直角坐标系,X、Y表示直线
终点的坐标绝对值(或用直线的终点坐标除以它们的最大
公约数作为X、Y的值)。
若直线与X轴或Y轴重合,则X、Y的值均可写为0。
(二)G的确定(有GX和GY两种)
以直线的起点为原点,建立直角坐标系,取该直线终点坐标
绝对值大的坐标轴作为计数方向。令x=|xe|,y=|ye|
(三)J的确定
J为计数长度,以微米为单位;
J的大小:G=GX将直线向X轴投影得到长度的绝对值
G=GY将直线向Y轴投影得到长度的绝对值
Z的确定加工指令
L1
与+X
(a)(b)
2)圆弧的3B代码编程
1)x,y值的确定
以圆弧的圆心为原点,建立正常的直角坐标系,x,y表示圆弧起点坐
标的绝对值,单位为um。如在图(a)中,x=30000,y=40000;在图(b)中,
x=40000,y=30000o
(a)(b)(c)
Y
2)G的确定Gx=|xe|(a)所示);若y>x,则
G=Gx(如图(b)所示)(c)共10页
(a)(b
)
3)J的确定圆弧编程中
G=Gy,则将圆弧向YJ=|J1|+|J2|+|J3|4)Z的确定加工
指令ZR3、R4,于是共有8)种指令:SRI、SR2、SR3、SR4(a、)NR1、NR2、
NR3、NR4,具体可参考图6-6(b。(a)(b)3编程实例
解
(a)(b)
电化学反应加工原理:当两铜片接上约10v的直流电流并插入CuCI2
的水溶液时,即形成通路,在金属片和溶液的界面上,必定会产生电化学
反应,溶液中的Cu+2移向阴极,在阴极上析出为铜;同时,,在阳极上的
Cu原子因失去电子而成为Cu+2,进入溶液;这便是电解(电镀)液中的电化
学反应;
以这种电化学反应为基础,对金属进行加工(阳极溶解、阴极沉积)
的方法称为电化学加工;
电化学加工有三种不同的类型。
1、第I类是利用电化学反应过程中的阳极溶解来进行加工,主要有
电解加工和电化学抛光等;
2、第H类是利用电化学反应过程中的阴极沉积来进行加工,主要有
电镀、电铸等;
3、第III类是利用电化学加工与其他加工方法相结合的电化学复合
加工工艺进行加工,目前主要有电解磨削、电化学阳极机械加工(其中还含
有电火花放电作用)。
激光加工的原理
激光加工是利用光能经过透镜聚焦后达到很高的能量密度,依靠光热
效应下产生高温熔融,来加工各种材料;
激光加工时,把光束聚集在工件的表面上,由于区域小、亮度高,其
焦点处的功率密度极高,温度可以达到一万多度;共12页
在此高温下,可以在瞬间熔化和蒸发任何坚硬的材料,并产生很强的
冲击波,使熔化物质爆炸式地喷射去除。激光加工的特点
1)几乎对所有金属和非金属都可以进行激光加工;
2)激光能聚集成极小的光斑,可以进行细微和精密加工;
3)可使用反射镜,将激光输送到远离激光器的隔离室或其它地点,
进行加工;
4)无刀具,属于非接触式加工,无机械加工变形;
5)对环境无特殊要求,便于自动控制连续加工,加工效率高,加工
变形和热变形小;
电子束加工原理:
电子束加工就是利用高速电子的冲击动能来加工工件的;
在真空条件下,利用电流加热阴极发射电子束,再经过加速极加速,
将具有很高速度和能量的电子束聚焦在被加工材料上,高速电子撞击工件,
其动能绝大部分转化为热能,使工件材料局部、瞬时熔融,汽化蒸发而去
除;所以说电子束加工是通过热效应进行加工的;
电子束加工特点与应用
1、聚焦直径小,焦点直径甚至能聚焦到O.lum。可实现精密微细的加
工。
2、非接触式加工。工件不受机械力作用,不产生宏现应力和变形。
3、加工材料范围很广,对脆性、韧性、导体、非导体及半导体材料
都可加工。
4、电子束的能量密度高,因而加工生产率很高。例如,每秒钟可以
在2.5mm厚的钢板上打50个直径为0.4mm的孔。
5、电子束容易控制,加工过程便于实现自动化。特别是在电子束曝
光中,从加工位置找准到加工图形的扫描,都可实现自动化。在电子束打
孔和切割时,可以通过电气控制加工异形孔,实现曲面弧形切割等。
6、电子束加工在真空中进行,因而污染少,加工表面不氧化,特别
适用于加工易氧化的金属及合金材料,以及纯度要求极高的半导体材料。
7、电子束加工需要一整套专用设备和真空系统,价格较贵,生产应
用有一定局限性。
离子束加工原理:与电子束加工比较相似,也是在真空条件下,把惰
性气体,通过离子源产生离子束并经过加速、集束、聚焦后,投射到工件
表面的加工部位,以实现去除加工。与电子束加工相比,离子束加工具有
更大的能量。离子束加工的四种工作方式:
1、离子束溅射去除加工,即将被加速的离子聚焦成细束,射到被加
工表面上。被加工表面受“轰击”后,打出原子或分子,实现分子级去除
加工。
2、离子束溅射镀膜加工,即用加速的离子从靶材上打出原子或分子,
并将这些原子或分子附着到工件上,形成“镀膜二又被称为“干式镀”
3、离子束溅射注入加工,即用高能离子(数十万KeV)轰击工件表面,
离子打入工件表层,其电荷被中和,并留在工件中(置换原子或填隙原子),
从而改变工件材料和性质。
4、离子束曝光,即用在大规模集成电路制作中,与电子束相比有更
高的灵敏度和分辨率。
超声波加工的原理
超声波加工是利用振动频率超过16000Hz的工具头的振动,通过悬浮
液磨料的撞击和抛磨作用,对工件进行成型加工的一种方法;
加工时,在工件和工具之间注入液体(水或煤油等)和磨料混合的悬
浮液,工具对工件保持一定的进给压力,并作高频振荡,频率为16~30kHz,
振幅为0.01~0.15mm。磨料在工具的超声振荡作用下,以极高的速度不断
地撞击工件表面,使工件材料在瞬间高压下产生局部破碎;由于悬浮液的
告诉搅动,又使磨料不断抛磨工件表面。随着悬浮液的循环流动,使磨料
不断得到更新,同时带走被粉碎下来的材料微粒。在加工中,工具逐步伸
入到工件中,工具的形状便被复制到工件上。
超声波加工的主要特点如下:
1、适合于加工各种硬脆材料,特别是某些不导电的非金属材料,例
玻璃、陶瓷、石英、硅、玛瑙、宝石、金刚石等。也可以加工淬火钢和硬
质合金等材料,但效率相对较低。
2、加工时宏观切削力很小,不会引起变形、烧伤。表面粗糙度Ra值
很小,可达0.2um,加工精度可达0.05〜0.02mm,而且可以加工薄壁、
窄缝、低刚度的零件。
3、由于工具材料较软,易制成复杂的形状,工具和工件又无需作复
杂的相对运动,因此普通的超声波加工设备结构共13页
简单。加工机床结构和工具均较简单,操作维修方便。
快速成形技术的原理
RP是用离散/堆积即分层加工、迭加成形原理来制造产品原型,其原
理为:产品三维CAD模型一分层离散一按离散后的平面几何信息逐层加工
堆积原材料一生成实体模型。
该技术集计算机技术、激光加工技术、新型材料技术于一体,依靠CAD
软件,在计算机中建立三维实体模型,并将其切分成一系列平面几何信息,
以此控制激光束的扫描方向和速度,采用粘结、熔结、聚合或化学反应等
手段逐层有选择地加工原材料,从而快速堆积制作出产品实体模型。
快速成形技术的特点
快速原型技术突破了“毛坯一切削加工一成品”的传统的零件加工模
式,开创了不用刀具制作零件的先河,是一种前所未有的薄层迭加的加工
方法。与传统的切削加工方法相比,快速原型加工具有以下优点:
1、可以制造任意复杂的三维几何实体。
2、快速性。
3、高度柔性。4、是实现快速制造的核心。
一、填空题(15分,每空1分)
1、特种加工主要采用机械能以外的其他能量去除工件上多余的材
料,以达到图样上全部技术要求。(1分)
2、电火花加工原理是基于工具和工件(正、负电极)之间脉冲性火
花放电时的电腐蚀现象,来蚀除多余的金属,
以达到对零件的尺寸、形状和表面质量等预定的加工要求。
3、电火花加工系统主要由工件和工具、脉冲电源、自动进给和
调节装置
几部分组成。(3分)4、在电火花加工中,提高电蚀量和加工效率的
电参数途径有:提高脉冲频率、增加单个脉冲能量、减少脉冲间隔。
(3分)
5、电火花加工的表面质量主要是指被加工零件的表面粗糙度、表面
变质层、表面力学性能。(3分)
6、电火花加工的自动进给调节系统主要由以下几部分组成:测量环
节、比较环节、放大驱动环节、执行环节、调
节对象。(3分)
7、电火花成型加工的自动进给调节系统,主要包含伺服进给控制系
统和参数控制系统。
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