第三章 各种特种加工技术简介-final

《第三章 各种特种加工技术简介-final》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第三章 各种特种加工技术简介-final（37页珍藏版）》请在文档大全上搜索。

1、第三章 各种特种加工技术简介3.1电解加工1.电解加工的基本原理 电解加工就是利用金属在电解液中产生阳极溶解的电化学腐蚀原理对工件进行成形加工的一种方法(也称电化学加工)。3.1电解加工1.电解加工的基本原理 图为电解加工原理图。工件接阳极，工具(铜或不锈钢)接阴极，两极间加(624v)r的直流电压，工具阴极连续缓慢均匀向工件进给，极间保持0.11mm间隙。具有一定压力(0.52MPa)的电解液(1020%的食盐水)从两极间隙中高速(560 m/s)流过。阳极工件表面的金属逐渐按阴极型面的形状溶解电解产物被高速电解液带走，于是在工件表面上加工出与阴极型面基本相似的形状。2.电解加工的工艺特点(

2、1)电解加工能以简单的进给运动，一次加工出形状复杂的型面和型腔(如锻模、叶片等)；(2)可加工高硬度、高强度和高韧性等难切削的金属材料，如淬火钢、高温合金等；(3)加工型面和型腔的效率比电火花加工高510倍；(4)加工中无机械切削力或切削热，加工面质量好、无残余应力和毛刺；2.电解加工的工艺特点(5)加工中阴极损耗小，一般可加工上千个零件；(6)因影响电解加工的因素很多，故难于实现高精度的稳定加工。尺寸精度低于电火花加工，且不易控制，一般型孔加工为：0.030.05mm，型腔加工为0.050.2mm；(7)电解液对机床有腐蚀作用，设备费用高，电解产物的处理和回收较困难，污染较严重。3应用 能加

3、工各种深孔型孔型腔和复杂 成型表面.如炮管膛线、叶片型面、模具 型腔与花键、异型孔及复杂零件的薄壁 结构等。 电解去毛刺 电解刻字电解磨削 Electrochemical Grinding 它靠阳极金属的电化学溶 解(占95%98%)和机械磨削作用(占2%5%)相结合进行复合加工。3.2 超声波加工1.超声波加工原理 超声波比声波能量大得多，它对其传播方向上的障碍物产生很大的压力，能量强度可达几十瓦到几百瓦每平方厘米，因此用超声波可进行机械加工。超声波加工正是利用超声振动(16kHz-30kHz)的工具冲击磨料对工件进行加工的一种方法，其加工原理如图所示。 超声波发生器产生超声频电振荡，由能量

4、转换器将其转变为超声频机械振动。机械振动的振幅很小，不能用来进行机械加工，需要再通过振幅扩大棒将振幅扩大。 加工时，工具固定在振幅扩大棒端头，获得超声频机械振动，在工具与工件之间不断地注入悬浮液，当工具与工件接触时，由于工具高速冲击悬浮液，使悬浮液中的液体分子及固体磨粒以极高的速度冲击工件被加工面，冲击加速度可达重力加速度的一万倍左右，在加工面上产生很大的瞬间压力，通过磨料的作用使工件局部材料破碎成粉末被打击下来。与此同时，由于悬浮液的扰动，磨料还以很高的速度和频率抛光研磨工件的加工面。悬浮液的循环流动，可使磨料不断更新，并带走被粉碎下来的材料微粒，工具逐渐向工件伸入，工具形状就可复制在工件上

5、。 工具材料常用不淬火的45钢。工具的形状和尺寸应比被加工面的形状和尺寸相差一个“加工间隙”。磨料常用碳化硼、碳化硅、氧化铝或金刚石粉等。工具振动频率一般选择在1625kHz，工具端部的振幅一般是2080m。2.超声波加工的特点 (1) 超声波加工主要适于加工各种硬脆材料，特别是不导电材料和半导体材料，如玻璃、陶瓷、宝石、金刚石等。对于难以切削加工的高硬度、高强度的金属材料，如淬火钢、硬质合金等，也可加工，但效率较低。因为超声波加工主要是靠磨粒的冲击作用，材料越硬、越脆加工效率越高，对于韧性好的材料，由于缓冲作用大则不易加工； (2)易于加工各种形状复杂的型孔、型腔和成形表面，也可进行套料、切

6、割和雕刻等； (3)对工件的宏观作用力小、热影响小，可加工某些不能承受较大切削力的薄壁、薄片等零件； (4)工具材料的硬度可低于工件硬度； (5)超声波加工能获得较好的加工质量。尺寸精度可达0.010.05mm，表面粗糙度Ra值为0.40.1m。 3. 应用 不导电硬脆材料、也可加工各种高硬度与高强度的金属材料。 要求较高的模具的抛磨精加工。各种圆孔、型孔、型腔、沟槽、异形贯通孔、弯曲孔、微细孔、套料等。 3.3 离子束加工 IBM1 基本原理 离子束加工是在真空条件下，将离子源产生的离子束经加速与聚焦，使之打到工件表面。离子带正电荷，其质量比电子大千、万倍,比电子束具有更大的撞击动能，它是靠

7、微观的机械撞击能量而不是靠动能转化为热能来加工的。 加速到1万几万电子伏特-离子铣削 加速到几十万电子伏特-离子镀膜 -离子注入氩 2 特点 离子束流密度与离子能量可精确控制，可进行“原子级加工”或“毫微米级加工”，是所有特种加工方法中最精密最微细的加工方法,是当代毫微米加工技术的基础. 在真空中加工,污染少，工件材料不易氧化. 加工应力与变形极小，质量高. 设备费用贵，加工效率低，应用受到一定限制. 3. 应用 （1）刻蚀加工 离子刻蚀加工是逐个原子剥离的过程，剥离速度大约每秒一层到几十层原子。离子束刻蚀可用于加工空气轴承的沟槽、打孔、加工极薄材料及超高精度非球面透镜。离子束还可用于刻蚀集成

8、电路等器件的高精度图形。 （2）镀膜加工 热应力少，结合力强，膜层不易脱落。离子镀镀层组织细密，针孔气泡少。 离子镀可在金属或非金属表面上镀制金属或非金属材料，已用于镀制润滑膜、耐热膜、耐蚀膜、耐磨损膜、装饰膜和电气膜等。（3）注入加工 离子注入是向工件表面直接注入离子，注入量可精确控制，深度可达以上。离子注入在半导体方面得到了广泛的应用。用硼、磷等“杂质”离子注入半导体材料可以改变导电型式成P型或型，可制造出一些通常热扩散难以得到的、各种特殊要求的半导体器件。离子注入还可以显著改善金属表面的耐蚀、耐磨和润滑性能。 4. 电子束技术应用 （1）电子束焊接 （2）电子束表面改性 （3）电子束固化

9、 3.4 砂带磨削 利用高速运转的环形砂带加工工件表面的磨削。一般在砂带磨床上进行。 砂带围绕在具有一定弹性的压轮和张紧轮上，由压轮驱动回转作连续切削运动，工件放在传送带或工作台上作进给运动。当工件接触砂带或通过压轮下的磨削区时，即被砂带磨去表面的一层材料. 砂带磨削具有许多其它磨削加工方式所不具备的优势：磨削效率高达96%，是所有磨削加工方式中最高的；磨削比高(比砂轮磨削高10倍以上)；可实现磨削、研磨、抛光等多重加工效果，加工精度高，表面质量好；磨削力和磨削振动较小，机床、磨头结构及加工工艺简单，加工成本低。 使用砂轮进行数控磨削时，需对砂轮进行修整和补偿(与在数控车床上进行“刀补”类似)

10、，这就需要在数控机床上设置昂贵的电子对刀测头，对机床精度也提出了更高要求。而采用砂带磨削工艺只需事先精确测定磨头上接触轮的位置，设计好砂带厚度，使用时定期更换砂带即可实现加工。 目前工业发达国家采用砂带磨削已占磨削加工总量的30%左右。所用砂带品种繁多、规格各异，几乎可适用于所有材料的加工。虽然砂带磨削工艺在国内尚未普及，但已形成了一定水平的砂带生产能力；清华大学、重庆大学等高校与一些机床厂合作研制了多种砂带磨削机床，具备了较强的砂带磨头研制能力。由于陶瓷刀片的生产量大面广，因此用砂带磨削工艺取代砂轮磨削工艺加工陶瓷刀片具有良好的经济、技术效益。 3.5 激光加工1.激光加工的基本原理 激光是

11、一种亮度高、方向性好、单色性好的相干光。由于激光发散角小和单色性好，理论上可通过一系列装置把激光聚焦成直径与光的波长相近的极小光斑，加上亮度高，其焦点处的功率密度可达1071011wcm2，温度高达万度左右，在此高温下，任何坚硬的或难加工的材料都将瞬时急剧熔化和气化，并产生强烈的冲击波，使熔化的物质爆炸式地喷射出去，这就是激光加工的工作原理。 图是利用固体激光器加工的原理示意图。当激光工作物质(如红宝石、钕玻璃和掺钕钇铝石榴石等)受到光泵(即激励脉冲氙灯)的激发后，吸收特定波长的光，在一定条件下可形成工作物质中的亚稳态粒子数大于低能级粒子数的状态，这种现象称为粒子数反转。此时，一旦有少数激发粒