模块3 智能加工-先进加工技术 特种加工技术知识讲解

特种加工技术模块3智能加工—先进加工技术特种加工技术是指直接借助电能、热能、声能、光能、电化学能、化学能及特殊机械能等多种能量或其复合施加在工件的被加工部位上以实现材料切除的加工方法，从而实现材料被去除、变形、改变性能或被镀覆等的非传统加工方法统称为特种加工。特种加工技术的特点：1）在加工范围上不受材料的物理、机械性能限制。能加工硬的、软的、脆的、耐热或高熔点金属及非金属材料；2）易获得良好的表面质量，残余应力、热应力、热影响区、冷作硬化等均比较3）易于加工比较复杂的型面、微细表面及柔性零件；4）各种加工方法易于复合形成新的工艺方法，便于推广和应用。特种加工技术的分类：特种加工技术的发展趋势：1）采用自动化技术。2）开发新工艺方法及复合工艺。3）趋向精密化研究。4）污染问题解决。5）进一步开拓特种加工技术电火花加工：又称放电加工、电蚀加工，简称EDM，是一种利用脉冲放电对导电材料电蚀来去除多余材料的工艺方法。电火花加工的原理示意图电火花加工的原理示意图电火花加工特点：1）能加工任何导电的难切削的材料。2）加工中不存在切削力，特别适宜复杂形状的工件、低刚度工件及微细结构的加工。3）由于脉冲参数可根据需要任意调节，因而可在同一台机床上完成粗、细、精三阶段的加工。4）电火花加工的局限性为：加工速度较慢和工具电极存在损耗，影响加工效率和成型精度。电火花加工的模具型腔电火花加工的模具型腔电火花加工应用》》》穿孔加工：电火花加工的型孔小孔高速电火花加工电火花加工的型孔小孔高速电火花加工该工艺采用中空的单孔或多孔管状电极，加工时电极旋转，高压工作液从电极内部管道冲向极间，实现对极间的强制排屑和冷却。图中的电极底部因电极损耗而呈现倒锥形。电极材料多为黄铜或紫铜，电极直径一般在0.1~3.0毫米之间。加工时电极接脉冲电源负极。电火花加工应用》》》型腔加工：铜电极型腔的电火花加工铜电极型腔的电火花加工电火花成型机床电火花成型机床电火花加工应用》》》线切割(快走丝、慢走丝）快走丝线切割加工线切割加工的零件快走丝线切割加工线切割加工的零件电解加工，属电化学加工，简称ECM，是利用金属在电解液中可以产生阳极溶解的电化学原理来进行加工的一种方法。电解加工的原理电解加工的原理电解加工的特点优点：1）能加工各种硬度与强度的金属材料；2）能以相当高的生产率加工型面或型孔，约为电火花加工的5～10倍，约为机械切削加工的3～10倍；3）加工中无切削力，不产生残余应力、飞边与毛刺，表面质量高，Ra为4）加工过程中工具阴极无损耗。缺点：1）稳定性不高，不易达到较高的加工精度。2）电解液过滤、循环装置庞大，占地面积大，电解液对设备有腐蚀作用。3）电解液及电解产物容易污染环境。整体涡轮与叶片展成电解加工整体涡轮与叶片展成电解加工电解加工的应用》》1）电解整体叶轮；2）深孔扩孔加工；3）电解去毛刺；4）电解磨削：5）电解抛光。电解磨削原理电解磨削原理电解去毛刺原理电解去毛刺原理激光加工（简称LBM）是利用光能量进行加工的一种方法。它可以用于打孔、切割、雕刻、焊接、热处理等。激光加工原理激光加工原理激光加工场景激光加工特点：1）激光加工可以实现很微细的加工。2）可以加工任何金属与非金属材料。激光微孔加工3）激光加工是非接触加工，没有机械力，工件无受力变形。激光微孔加工4）激光打孔（打一个孔仅0.001s）、切割的速度很高，加工部位周围的材料几乎不受热影响，工件热变形很小。5）与现代数控机床相结合，使激光加工具有加工精度高、可控性好、程序简单、省料及污染少等特点，易于实现加工自动化。激光加工焊接激光加工应用：1）激光打孔。激光切割2）激光切割。激光切割3）激光焊接。4）激光热处理。5）激光珩磨。i激光热处理i电子束加工：利用高能量密度的电子束对材料进行工艺处理的一切方法。1）热效应2）化学效应电子束加工原理电子束加工原理电子束加工特点：1）精密微细加工方法。2）易于对钨、钼或其他难熔金属及其合金进行加工；可以对某些熔点较高、导热较差的非金属材料进行打孔或焊接。3）加工生产率很高。4）电子束加工速度快，工件热变形小。5）能加工各种异形孔（槽）、斜度孔、锥孔、弯孔，实现自动化。6）对环境几乎不造成污染。7）电子束的能量集中，能量损失较小。8）设备价格昂贵。电子束加工的产品电子束加工的产品电子束加工应用：1）电子束打孔。2）电子束加工型孔和特殊表面。3）电子束焊接。4）电子束物理气相沉积。5）电子束表面改性技术。电子束表面改性电子束表面改性离子束加工是在真空条件下将离子源产生的离子束经过加速、聚焦后，打到工件表面以实现去除加工。特点：1）可以实现纳米（0.001μm）级的加工精度。2）污染少，适合易氧化材料加工。3）加工应力和变形小，表面质量高。4）设备昂贵，加工效率低。离子束加工原理1）离子溅射。离子束加工原理2）离子刻蚀。3）离子注入。超声加工也称超声波加工，是利用超声振动工具在有磨料的液体介质中或干磨料中产生磨料的冲击、抛磨、液压冲击及由此产生的气蚀作用来去除材料，或给工具或工件沿一定方向施加超声频振动进行振动加工，或利用超声振动使工件相互结合的加工方法。特征：1）适合于加工各种硬脆材料。2）切削应力、切削热很小。3）表面粗糙度Ra可达1～0.1um，加工精度可达0.01～0.02mm。3）机床的结构一般比较简单。超声加工原理4）超声加工的生产率较低。超声加工原理超声加工应用：1）深小孔加工。2）硬脆材料加工。3）超声复合加工。3）超声磨削加工。超声加工硬脆材料超声磨削超声加工