金属工艺学 第3版 课件 29 切削加工基础知识

金属工艺学单元九

切削加工基础知识模块十一

光整加工简介

●光整加工是指精加工后，对工件表面不切除或切除极薄金属层，从而使工件获得很高的表面质量（表面粗糙度Ra值为0.2μm以下）或强化其表面的加工方法，如研磨、珩磨、超级光磨、抛光等。一、研磨●研磨是指用研磨工具和研磨剂从工件上磨去一层极薄金属的精加工方法。研磨剂由很细的磨料和研磨液组成。磨料的种类有金刚石、碳化硅等细颗粒，研磨液有煤油、汽油、机油等。研磨过程实质上是用研磨剂对工件表面进行刮划、滚磨和微量切削的综合加工过程。研磨一般不能提高工件表面之间的位置精度。研磨方法有手工研磨和机械研磨两种。

二、珩磨●珩磨是利用珩磨工具对工件表面施加一定的压力并同时作相对回转和直线往复运动，切除工件上极小余量的加工方法。珩磨主要用于孔的光整加工，其尺寸精度可达IT6～IT4，表面粗糙度Ra值是0.2～0.05μm。它主要用于大批量加工液压油缸、缸套、发动机汽缸、炮筒等工件。三、超级光磨●超级光磨是用极细磨粒的油石进行光磨的一种光整加工方法，又称超精加工。超级光磨的主要目的是提高加工表面的表面质量，但不能提高工件的尺寸精度和形位精度。超级光磨常用于加工轴承、精密量具以及内燃机零件等要求表面粗糙度值很小的表面。四、抛光抛光是指利用机械、化学或电化学作用，使工件获得光亮、平整表面的光整加工方法。通过抛光加工，工件的表面粗糙度值可达Ra0.1～0.012μm。但抛光不能提高工件的尺寸精度和形状精度。抛光主要用于表面的修饰加工及电镀前的预加工。五、滚压加工滚压加工是将滚压工具压在工件表面上，并沿工件表面移动，使工件表面产生塑性变形和冷变形强化，以获得光洁的加工表面的加工方法。滚压加工常用于需迅速获得硬而滑的内表面零件。滚压可用于轴的外圆柱面、孔表面加工。模块十二

特种加工方法简介●特种加工是将电能、磁能、化学能、光能、声能、热能等或其组合施加在工件的被加工部位上，从而使材料去除、变形、改变性能或被镀盖的非传统的加工方法。常用的特种加工方法有：电火花加工、电解加工、超声波加工、激光加工等。一、电火花加工

●电火花加工是指在一定介质中，通过工具电极和工件电极之间脉冲放电的电蚀作用，对工件进行加工的方法，或称电腐蚀加工。1．电火花加工基本原理工具电极和工件放入绝缘液体介质中，在两者之间加上100V左右的直流电压。因为工具电极和工件电极的微观表面不是完全光滑的，存在着无数个凹凸不平处，当两者逐渐接近时，产生脉冲放电。放电区内形成局部高温，使金属工件局部熔化及汽化。每次放电后金属工件表面上产生微小放电痕，这些放电痕的大量积累就实现了金属工件的加工。2．电火花加工的特点及应用（1）电火花加工特点。电火花加工适应性强，可以加工任何硬、脆、韧、软及高熔点的导电材料；加工时“无切削力”，工件装夹十分方便；在一台电火花加工机床上可以连续进行粗加工、半精加工和精加工。（2）电火花加工应用。电火花加工适合于加工圆孔、方孔、多边形孔、异形孔等；适合于加工各类锻模、压铸模、复合模、挤压模、塑料模等型腔。二、电解加工●电解加工是利用金属工件在电解液中产生的阳极溶解作用将工件加工成形的方法，又称电化学加工。1．电解加工的基本原理在金属工件和工具电极之间接上低电压（6V～24V）、大电流（500A～20000A）的稳压直流电源，金属工件接正极（阳极），工具电极接负极（阴极），两者之间保持较小的间隙（通常为0.02mm～0.7mm），在间隙中间通过高速流动的导电电解液。阳极金属工件表面的金属就逐渐地按阴极工具电极型面的形状逐渐溶解，于是便在金属工件上形成与工具电极形状相同的型面。2．电解加工的特点及应用（1）电解加工的特点。电解加工的进给运动简单，加工速度快，且随电流密度的增大而加快，可以一次加工出形状复杂的型面或型腔以及加工高硬度、高强度和高韧性的难切削材料，并且不产生加工毛刺。（2）电解加工的应用。电解加工主要用于加工各种形状复杂的型面，如汽轮机、航空发动机叶片；各种型腔模具，如锻模、冲压模；各种型孔、深孔，炮管膛线、枪管内的来复线等。三、超声波加工●超声波加工是利用工具作超声波振动，带动工件和工具间的磨料悬浮液冲击和抛磨工件被加工部位，使工件局部材料破碎成粉末，实现穿孔、切割和研磨等加工的方法。1．超声波加工的基本原理加工时在工具和工件之间注入液体（水或煤油等）与磨料混合的悬浮液，工具对工件保持一定的进给压力，并作高频振荡，频率为16kHz～30kHz，振幅为0.01mm～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，使工件材料产生局部破碎。加工过程中工具逐渐地伸入到工件中，最终工具的形状便“复印”在工件上。

三、超声波加工2．超声波加工的特点及应用（1）超声波加工的特点。超声波加工过程中，工件表面无残余应力、组织改变及烧伤等现象，工件表面加工质量高（Ra1.25～0.1μm）。超声波加工机床结构比较简单，操作与维修方便，但生产效率较低。（2）超声波加工的应用。超声波加工适合于加工各种复杂形状的孔、型腔、成型表面等，尤其适合于加工硬脆材料及不导电的非金属材料和半导体材料，如玻璃、陶瓷、石英、锗、硅、石墨、玛瑙、宝石、金刚石等。四、激光加工●激光加工是利用功率密度极高的激光束照射工件被加工部位，使工件材料瞬间熔化或蒸发，并在冲击波作用下将熔融材料喷射出去，从而实现对工件进行穿孔、蚀刻、切割加工的方法。1．激光加工的基本原理激光在通过透镜聚焦形成高能光束，照射到工件的待加工表面上，由于聚焦区域小、亮度高，其焦点处的功率密度达～，温度可达10000℃以上，在此高温下，使材料瞬时熔化和蒸发，并以爆炸方式喷射出去。

四、激光加工2．激光加工的特点及应用（1）激光加工的特点。激光加工具有加工尺寸精细、速度快、效率高、热影响区小、工件几乎无变形，能加工所有的金属材料和非金属材料，特别是能在坚硬材料或难熔材料上加工出各种微孔（直径为0.01mm～1mm）、深孔（深径比50～100）、窄缝等。（2）激光加工的应用。激光加工主要用来加工化纤喷丝头、仪表中的宝石轴承、金刚石拉丝模具、火箭发动机和柴油机的燃料喷油嘴、集成电路划片和精密零件的微型切割等。

模块十三数控加工简介●数字控制是指用数字化信号对设备及设备的工作过程进行控制的一种方法，简称为数控（CNC）。●利用数字控制方式对机床的运动及加工过程进行控制的高效自动化机床，称为数字程序控制机床，简称数控机床。●操作者根据零件图样和工艺要求，编制成以数码表示的程序输入到机床的数控装置或控制计算机中，以控制工件和工具的相对运动，使机床加工出合格零件的方法，称为数控加工。一、数控机床加工零件的基本原理数控机床加工零件是把刀具与工件的运动坐标分割成一些最小的单位量，即最小位移量，由数控系统按照零件加工程序的要求，使坐标移动若干个最小位移量，实现刀具与工件的相对运动，从而完成对工件的加工。二、数控机床的组成虽然数控机床主要由程序载体、输入装置、CNC单元、伺服系统、位置反馈系统和机床机械部件组成。在数控加工程序中，使用各种G指令和M指令来描述工艺过程的各种操作和运动特征。三、数控机床的分类按刀具（或工件）进给运动的轨迹，可分为点位控制数控机床、直线控制数控机床和轮廓控制数控机床三类。按可同时控制的坐标轴数，分为两坐标、两轴半、三坐标及多坐标数控机床等。按工艺用途，分为普通数控机床和加工中心等。四