特种加工的产生

特种加工的产生传统的机械加工的本质和特点：刀具材料比工件更硬 靠机械能切除工件上的多余金属1.2特种加工的特点特种加工的主要特点是：#不是主要依靠机械能，而是主要承受其它能量〔如电、化学、光、声、热等〕去除金属材料#工具硬度可以低于被加工材料的硬度#加工过程中工具和工件之间不存在显著的机械切削力#主运动速度一般都很低#加工后外表边缘无毛刺残留特种加工的消灭引起了观念的变革@提高了材料的可加工性@转变了零件的典型工艺路线@周期@对产品零件的构造设计带来很大的影响@重衡量零件构造工艺性的好与坏@微细加工和纳米加工的主要手段2.1电火花加工的根本原理、装置电蚀现象属的电蚀。电火花加工的根本原理电火花腐蚀的主要缘由是：电火花放电时火花通道中瞬时产生大量的热，到达很高的温度10℃，足以使任何金也开头争论利用电腐蚀现象对金属材料进展尺寸加工电火花加工的根本原理：电火花加工的根本原理就是基于工具和工件〔正、负电极〕之间因脉冲放电的电腐蚀现象来蚀除多余金属，以到达对零件尺寸、外形及外表质量预定的加工要求。电火花加工的特点度、韧性和脆性等限制。加工工件几乎不受热的影响加工电极与工件不接触，没有切削力作用的影响，不会因切削力造成零件变形而产生误差不需要简洁的切削运动，可以加工外形简洁的零件外表工具就是一个电极，不必承受简洁而昂贵的切削刀具响到加工精度电火花加工的机理电化学和胶体化学等综合作用的过程击穿，形成放电通道；介质热分解、电极材料熔化、气化热膨胀；电极材料的抛出；极间介质的消电离电火花加工中的一些根本规律正、负极性不同而彼此电蚀量不一样的现象叫做极性效应“正极性”加工；反之工件接脉冲电源的负极时，称为“负极性”加工应用:用于机械〔特别是模具制造、航天航空、电子、电机电器、周密机械、仪器仪表、车的小轴、孔、缝，大至几米的超大模具和零件目前最常用的为穿孔、加工型腔模、线切割等电火花线切割加工〔wireCutEDMWEDM〕20世纪50年月末最早在前苏联进展起来的一种的工艺形式，是用线状电极〔钼丝或铜丝〕靠火花放电对工件进展切割，故称为电火花线切割，有时简称线切割。其应用广泛，占电加60%以上线切割的工作原理与装置〔铜丝或钼丝切割成形电火花线切割加工机床分为高速走丝电火花线切割机床〔WEDM—HS〕走丝速度为8~10m/s〔我国独创〕低速走丝电火花线切割机床〔WEDM—LS〕走丝速度低于0.2m/s〔国外多用〕形作为电极的金属丝称为电极丝，由走丝机构〔包括支架、导向轮、储丝筒等〕支持。线切割加工的特点不需要制作成形电极，可节约电极设计、制造费用，缩短生产周期，同时工件预加工量少，材料利用率高。电极丝格外细，要求脉冲宽度、加工电流小，属于中、精正极性加工，工件接脉冲电源的正极。电极丝损耗微小，对加工精度的影响小。承受四轴联动，可加工锥度和上下面异形体等零件；能便利地加工出外形简洁、细小的通孔和外外表承受水或水基工作液，不会引燃起火，同季节约了煤油等能源物资。电极与工件间轻压放电。即必需使电极丝对工件保持确定的略微接触压力，才会产生火花放电线切割加工的应用范围加工模具：适合各种外形的冲模以及挤压模、粉末冶金模、弯曲模、塑压模等加工电火花成形加工用的电极：加工穿孔用、带锥度型腔加工用的电极等加工零件：各种型孔、特别凸轮，各种外形的细小零件、窄缝等。零件有品种多、数量少的特点等电化学加工的根本原理1.电化学加工过程两铜片插入氯化铜水溶液中，当接上10伏的直流电源后，形成通路，铜片和溶液有电流流过。结果阳极铜片溶解，阴极铜片有铜沉积。这种在阴阳电极外表发生得失电子的〔即阳极电解蚀除，阴极电镀沉积〕的方法即电化学加工。：电解溶液中，电极金属片和溶液的界面上发生的交换电子的反响电化学加工利用电化学作用为根底对金属进展加工的方法\电解质溶液凡溶于水后能导电的物质叫做电解质。如酸、碱、盐等多数都是电解质。电解质与水形成的溶液为电解质溶液，简称电解液。电解液中电解质的多少即为电解液的质量分数。电解质在水中电离形成电离方程式。NaCI—Na++CI-NaCI在水中100%电离，称为强电解质〔强酸、强碱均为强电解质。氨、醋酸，在水中局部电离成离子为弱电解质。溶液中正负离子电荷相等，溶液显中性。液之间形成电位差，称为该金属的平衡电极电位。电化学加工的分类按其作用原理分为三类：利用电化学阳极溶解来进展加工〔电解加工、电解抛光等〕利用电化学阴极沉积、涂覆进展加工〔电镀、涂镀、电铸等〕利用电化学加工与其它加工方法相结合的复合加工工艺〔电解磨削等〕电解加工原理及其特点电解加工原理：利用金属在电解液中的电化学阳极溶解将工件加工成形电解加工的特点：@加工范围广，不受金属材料本身力学性能的限制@生产效率高，约为电火花加工的5~10倍@可以到达较好的外表粗糙度Ra(1.25~0.2μm)和±0.1mm左右的平均加工精度@毛刺@加工过程中阴极工具在理论上不会耗损，可长期使用电解加工的主要弱点和局限性@不易到达较高的加工精度和加工稳定性@工具电极的设计和修正比较麻烦@附属设备多，占地面积大，机床要抗腐蚀，造价高@电解产物易造成环境污染选用电解加工工艺的三原则：@用于难加工材料@用于相对简洁外形的零件@用于批量大的零件常用电解液的种类电解液的主要作用:@作为导电介质传递电流@地进展@准时将加工间隙所内产生的电解产物及热量带走，起更与冷却作用对电解液的根本要求@具有足够的蚀除速度@阳极反响的最终产物应是不溶性的化合物,便于处理。@应到达性能稳定、操作安全、对设备腐蚀性小、价格廉价等几种常用的电解液NaClCl-离子，阳极工件外表不易生成钝化膜，故蚀除速度高，而且析氧等副反响，电流效率高，加工外表粗糙度值小；NaCl是强电解质，在水溶液中几乎完全电离，导电力气强；而且适用范围广，价格廉价，货源充分，应用最广。NaNO3：钝化型电解液NaClO3具有钝化特性，散蚀力气小，加工精度高；但使用过程中，Cl-离子会不断增加，电解液有消耗，因此应留意Cl-离子质量浓度的变化电解液中加添加剂为削减NaCl提高成型精度为了提高NaNO3电解液的生产率，可添加少量NaCl为改善外表质量，可添加络合剂、光亮剂等，如添加NaF为减轻电解液的腐蚀性，可用缓蚀添加剂电解加工工艺及其应用深孔扩孔加型孔加工型腔加工套料加工叶片加工电解倒棱去毛刺电解蚀刻电解抛光数控展成电解加工电化学机械复合加工包括电解磨削、电解珩磨、电解研磨等加工工艺。电解磨削是由电解作用和机械磨削作用相结合而进展加工的比电解加工的加工精度和外表粗糙度要好；比机械磨削的生产率高与此相近似的工艺还有电解衍磨和电解研磨电解磨削的机理与电化学阳极溶解类似，不同之处在于：阳极外表不断溶解；电解磨削时阳极钝化膜是靠砂轮的磨削作用去除而活化的电解加工需要压力高、流量大的液压泵；而电解磨削可用冷却润滑用的小型离心泵的钝化性电解液电解磨削的根本原理和特点“中极法”电解磨削生产率。“中极法”电解磨削积电铸、涂镀及复合镀加工电化学阴极沉积工艺包括电铸、电镀、外表局部涂镀和复合镀在电场的作用下，镀覆沉积到阴极上去。但它们之间也有明显的不同之处。溶质依据阴极沉乐观的不同要求和特点分为：电镀、电铸、涂镀〔刷镀〕和复合镀等电铸加工利用金属的电解沉积，翻制金属制品的工艺方法特点1〕能准确地复制外形简洁的成形外表，制件外表粗糙度小，用同一原模能生产多个电铸件。2〕设备简洁、操作简洁。3〕电铸速度慢；电铸件的尖角和凹槽部位不易获得均匀的铸层；尺寸大而薄的铸件简洁变形。激光加工 激光束加工的工作原理光实质上是确定波长范围内的电磁波依据光的量子学说，可以认为光是一种具有确定能量的以光速运动的粒子流激光加工是利用光的能量经过透镜聚焦后在焦点上到达很高的能量密度各种材料的激光加工的根本原理激光加工是利用光的能量经过透镜聚焦后在焦点上到达很高的能量密度靠光热效应来〔聚焦成点可以进展打孔，聚焦线可以进展切割〕激光加工的特点1〕108~1010W/cm2，光能转化为热能，几乎可以熔化、气化任何材料。2〕激光光斑大小可以聚焦到微米级，输出功率可以调整，因此可用以周密微细加工。3〕加工所用工具是激光束，是非接触加工，所以没有明显的机械力，没有工具损耗问题。加工速度快、热影响区小，简洁实现加工过程自动化。4〕和电子束加工等比较起来，激光加工装置比较简洁，不要求简洁的抽真空装置。5〕激光加工是一种瞬时、局部熔化、气化的热加工，影响因素很多，因此，精微加工时，精度，尤其是重复精度和外表粗糙度不易保证，必需进展反复试验，查找合理的参数色化或打毛处理，使更多的光能被吸取后转化为热能用于加工。6〕加工中产生的金属气体及火星等飞溅物，要留意通风抽走，操作者应戴防护眼镜。包括激光器、电源、光学系统和机械系统等四大局部。激光加工的应用激光打孔几乎可在任何材料上打微型孔；激光打孔的直径可以小到φ0.01mm以下，深径比可达50：1 目前应用于：火箭发动机和柴油机的燃料喷嘴加工；化学纤维喷丝板打孔；钟表及仪表中的宝石轴承打孔；金刚石拉丝模加工等电子束加工的原理和特点度以上的高温，从而引起材料局部熔化和气化，被真空系统抽走。把握电子束能量密度的大小和能量注入时间，就可以到达不同的加工目的。如只使材料局部加热就可进展电子束热处理料时产生化学变化的原理，即可进展电子束光刻加工。2、电子束加工的特点1〕0.1μm度，去除材料主要靠瞬时蒸发，是一种非接触式加工。3〕4〕可以通过磁场或电场对电子束的强度、位置、聚焦等进展直接把握，所以整个加工过程便于实现自动化。6〕电子束加工需要一整套专用设备和真空系统，价格较贵，生产应用有确定局限性。电子束加工装置主要由电子枪、真空系统、把握系统和电源等局部组成。电子束加工的特点生宏观应力和变形加工材料范围很广电子束能量密度高，生产率很高加工过程可以的局限性电子束加工的应用按其功率密度和能量注入时间的不同，可用于打孔、切割、蚀刻、焊接、热处理和光刻加工等 高速打孔 最小直径可达0.003mm左右 电子束还能加工小深孔〔深径比>10:1〕可加工玻璃、陶瓷、宝石等脆性材料 加工型孔及特别外表如加工喷丝头异型孔、简洁型面、锥孔、斜孔，甚至加工弯孔和曲面刻蚀 将陶瓷或半导体材料刻出很多微细沟槽和孔来，以制造多层固体组件还可用于制板离子束加工的原理和电子束加工类似也是将离子源产生的离子束经过加束聚焦使之打到工件外表。离子带正电荷，其质量比电子大数千、数万倍，一旦离子加速到较高速度时，离子束比电子束具有更大的撞击动能它是靠微观的机械撞击能量而不是靠动能转化为热能来加工的。离子束加工的物理根底超声波的产生16~16000Hz16000Hz的声波称为超声波超声波是由压电晶片〔如石英、钛酸钡等〕的逆压电效应产生的超声波能传递很强的能量当超声波经过液体介质传播时，将以极高的频率压迫液体质点正、负交变的液压冲击和空化现象，从而引起固体物质分散、裂开等效应超声波主要有以下特性：频率高，波长短，能量大当超声波经过液体介质传播时，将以极高的频率压迫液体质点振动，在液体介质中连续碎等效应。3〕超声波通过不同介质时，在界面上发生波速突变，产生波的反射和折射现象。4〕超声波在确定条件下会产生波的干预和共振现象。超声波加工的根本原理超声加工是利用工具端面作超声振动，通过磨料悬浮液加工脆硬材料的。超声加工是磨粒在超声振动作用下的机械撞击和抛磨作用以及超声空化作用的综合结果粒的撞击作用是主要的。时则应使之既能撞击磨抛，又不致使自身受到破坏。超声波加工的特点适合加工各种硬脆材料，特别是不导电的非金属材料工具的工件无需简洁的相对运动，超声加工机床构造简洁而且可加工薄壁、窄缝、低刚度零件超声加工的应用型腔、型孔加工超声波目前主要应用在脆硬材料的圆孔、型孔、型腔、套料、微细孔等声波加工具有切片薄、切口窄、精度高、生产率高、经济性好等优点。超声复合加工超声电解复合加工，与电解磨削加工相类似，超声加工和机械磨削作业一样。主要用于对脆硬材料加工圆孔、型孔、型腔、套料、微细孔等用一般机械加工切割脆硬的半导体材料很困难，承受超声切割较为有效用超声加工与其它加工方法相结合进展复合加工，以提高加工速度和外表质量RapidProtoyping简称RP，又叫快速原模成型、增材制造、叠层制造或分中，先将底层的二维图形〔数控〕制造完毕后，在向三维进给确定厚度，连续制造后一层，和体2080年月后