模塊二 金屬切削加工 課題八 精密加工和特種加工簡介

1、機(jī)械制造工藝與裝備機(jī)械制造工藝與裝備 課題八課題八 精密加工和特種加工精密加工和特種加工 課題八課題八 精密加工和特種加工精密加工和特種加工 知識點(diǎn)知識點(diǎn) 技能點(diǎn)技能點(diǎn) 如圖2-174所示為某航空發(fā)動機(jī)螺旋槳軸上的支承襯套，要求 內(nèi)、外表面粗糙度值 分別為 和 ，試確定內(nèi)、外圓最 終加工方法。 a Rm40m20 圖2-174 隔離襯套 在制造領(lǐng)域，要應(yīng)用到很多精密零件，如機(jī)床導(dǎo)軌、 檢測平臺、量儀、液壓控制閥等零件，用普通的機(jī)械切 割加工往往達(dá)不到機(jī)械加工精度及表面粗糙度要求，所 以其最終加工還需要精密加工。 隔離襯套是某航空發(fā)動機(jī)螺旋槳軸上的支承襯套。 外圓與機(jī)體孔過盈配合，內(nèi)孔與螺旋槳軸

2、軸頸相配合(間 隙0.010.05mm)。為保證達(dá)到內(nèi)、外圓表面粗糙度和形 狀精度要求，內(nèi)孔采用研磨，外圓增加拋光的加工工序， 研磨和拋光屬于精密加工范疇。 l精密加工中，精度高于精密加工中，精度高于0.1m ，表面粗糙度，表面粗糙度Ra值小于值小于 0.1m的加工方法稱為的加工方法稱為超精密加工超精密加工。 l常用的超精密加工方法有鏡面車削、虹面車削常用的超精密加工方法有鏡面車削、虹面車削,超精密超精密 磨削、鏡面磨削等。磨削、鏡面磨削等。 三三. 相關(guān)知識相關(guān)知識 （一）精密加工（一）精密加工 1、概述、概述 l（1）機(jī)床設(shè)備條件）機(jī)床設(shè)備條件 精密加工必須在精密機(jī)床上進(jìn)行。機(jī)床應(yīng)具有高的

3、運(yùn)精密加工必須在精密機(jī)床上進(jìn)行。機(jī)床應(yīng)具有高的運(yùn) 動精度、剛度和轉(zhuǎn)速，以及小的進(jìn)給量。動精度、剛度和轉(zhuǎn)速，以及小的進(jìn)給量。 l（2）環(huán)境條件）環(huán)境條件 1）消除工藝系統(tǒng)內(nèi)部和外部的振動干擾。加工表）消除工藝系統(tǒng)內(nèi)部和外部的振動干擾。加工表 面的表面粗糙度與振動的頻率和振幅有關(guān)。面的表面粗糙度與振動的頻率和振幅有關(guān)。 2）創(chuàng)造恒溫條件。精密機(jī)床應(yīng)置在恒溫室內(nèi)，應(yīng)）創(chuàng)造恒溫條件。精密機(jī)床應(yīng)置在恒溫室內(nèi)，應(yīng) 在在201的條件下對零件進(jìn)行加工和測量。的條件下對零件進(jìn)行加工和測量。 l超精密加工還要求工作間超凈。超精密加工還要求工作間超凈。 （1）精密車削概念）精密車削概念 加工外圓表面時(shí)，用很小的刃口

4、圓弧半徑的車刀進(jìn)行高加工外圓表面時(shí)，用很小的刃口圓弧半徑的車刀進(jìn)行高 速、微量切削而獲得高精度的工藝方法稱為精密車削。速、微量切削而獲得高精度的工藝方法稱為精密車削。 （2）精密車削應(yīng)用）精密車削應(yīng)用 精密車削主要用于銅、鋁及其合金制件的最終加工，其精密車削主要用于銅、鋁及其合金制件的最終加工，其 他如純金屬、塑料、玻璃纖維、合成樹脂及石墨等不宜采用他如純金屬、塑料、玻璃纖維、合成樹脂及石墨等不宜采用 磨削而加工要求較高的零件，也常使用精密車削。磨削而加工要求較高的零件，也常使用精密車削。 對于表面粗糙度值要求很小的銅、鋁及其合金制件的外對于表面粗糙度值要求很小的銅、鋁及其合金制件的外 圓表面

5、或反射鏡的曲面，使用金剛石車刀進(jìn)行鏡面車削，表圓表面或反射鏡的曲面，使用金剛石車刀進(jìn)行鏡面車削，表 面粗糙度面粗糙度Ra值可小于值可小于0.05 m。 2.精密車削精密車削 （3 3）精密車削的刀具及切削用量）精密車削的刀具及切削用量 精密車削除必須在精密車床上進(jìn)行外，還需要對所精密車削除必須在精密車床上進(jìn)行外，還需要對所 用的三爪自定心卡盤、彈簧夾頭和心軸等回轉(zhuǎn)組件進(jìn)行用的三爪自定心卡盤、彈簧夾頭和心軸等回轉(zhuǎn)組件進(jìn)行 動平衡，并精密測定其跳動量，以及仔細(xì)選取刀具材料動平衡，并精密測定其跳動量，以及仔細(xì)選取刀具材料 和切削用量。和切削用量。 精密車削所用刀具主要有精密車削所用刀具主要有金剛石車

6、刀金剛石車刀和和硬質(zhì)合金硬質(zhì)合金精密精密 車刀兩種。車刀兩種。 1）金剛石車刀）金剛石車刀 金剛石刀具材料有天然單晶金剛石金剛石刀具材料有天然單晶金剛石 和人造聚晶金剛石兩種。金剛石具有硬度高、耐磨性好、和人造聚晶金剛石兩種。金剛石具有硬度高、耐磨性好、 刃口鋒利和摩擦系數(shù)小等優(yōu)點(diǎn)，但韌性很差，刃磨困難。刃口鋒利和摩擦系數(shù)小等優(yōu)點(diǎn)，但韌性很差，刃磨困難。 金剛石刀具適用于有色金屬及其合金（如鋁、紫銅、金剛石刀具適用于有色金屬及其合金（如鋁、紫銅、 黃銅、巴氏合金、鈹銅、鋅等）及非金屬材料（如酚醛黃銅、巴氏合金、鈹銅、鋅等）及非金屬材料（如酚醛 塑料、陶瓷等）的精密車削。塑料、陶瓷等）的精密車削

7、。由于金剛石與鐵的親和力由于金剛石與鐵的親和力 很強(qiáng)，所以很強(qiáng)，所以金剛石刀具不適于加工黑色金屬金剛石刀具不適于加工黑色金屬。 精密車削的進(jìn)給量一般選精密車削的進(jìn)給量一般選0.010.04 mm/r；雙；雙 面加工余量為面加工余量為0.30.5 mm；半精加工的背吃刀量；半精加工的背吃刀量aP 0.050.1 mm，精加工的背吃刀量，精加工的背吃刀量aP0020.05mm。 超精密加工時(shí)，背吃刀量超精密加工時(shí)，背吃刀量aP一般為一般為0.0030.006 mm。 2）硬質(zhì)合金精密車刀）硬質(zhì)合金精密車刀 用細(xì)顆粒的硬質(zhì)合金（如用細(xì)顆粒的硬質(zhì)合金（如YG6x、YG6A、YG3X等）等） 車刀進(jìn)行精

8、密車削，可以達(dá)到的表面粗糙度車刀進(jìn)行精密車削，可以達(dá)到的表面粗糙度R。值為。值為0.05 m左右；用超細(xì)顆粒的硬質(zhì)合金（如左右；用超細(xì)顆粒的硬質(zhì)合金（如YHl、YHZ、 YG10H等）車刀進(jìn)行精密車削，可以達(dá)到的表面粗糙度等）車刀進(jìn)行精密車削，可以達(dá)到的表面粗糙度 Ra值為值為0.03 m。 下圖為下圖為YG6A或或YG6x硬質(zhì)合金精密車刀。車刀前面、硬質(zhì)合金精密車刀。車刀前面、 后面的表面粗糙度后面的表面粗糙度Ra值應(yīng)值應(yīng)0.02 m；刃傾角為；刃傾角為10，以，以 利排屑；車刀采用利排屑；車刀采用6后角和后角和3副后角，可以減小振動副后角，可以減小振動 并使刀具后面對工件有輕微的擠壓作用。

9、用于精密車削并使刀具后面對工件有輕微的擠壓作用。用于精密車削 銅料，曾獲得鏡面。銅料，曾獲得鏡面。 硬質(zhì)合金精密車刀硬質(zhì)合金精密車刀 用硬質(zhì)合金精密車刀進(jìn)行精密車削時(shí)，一般采用高用硬質(zhì)合金精密車刀進(jìn)行精密車削時(shí)，一般采用高 的的切削速度：切削速度：車鋁合金材料車鋁合金材料vcmax350m/min，車青銅等，車青銅等 銅合金材料銅合金材料vcmax400m/min；車鎂合金材料；車鎂合金材料vcmax 1000m/min。切削速度越高，獲得的表面粗糙度值越小，。切削速度越高，獲得的表面粗糙度值越小， 但刀具磨損及振動也隨之加劇，所以應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況來但刀具磨損及振動也隨之加劇，所以應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況

10、來 合理選擇。一般取合理選擇。一般取進(jìn)給量進(jìn)給量0.020.04 mm/r；背吃刀背吃刀 量量一般取一般取aP 020.3 mm。 （1）精密磨削概念及其應(yīng)用）精密磨削概念及其應(yīng)用 在精密磨床上用經(jīng)過精細(xì)修整的細(xì)粒度砂輪進(jìn)行的一在精密磨床上用經(jīng)過精細(xì)修整的細(xì)粒度砂輪進(jìn)行的一 種磨削方法稱為種磨削方法稱為精密磨削精密磨削。 精密磨削是一種高精度、小表面粗糙度值的精密加工精密磨削是一種高精度、小表面粗糙度值的精密加工 方法，主要用于淬硬的黑色金屬材料精密加工，它可以獲方法，主要用于淬硬的黑色金屬材料精密加工，它可以獲 得得IT5級的尺寸精度和高的幾何形狀精度，如圓度誤差小級的尺寸精度和高的幾何形狀

11、精度，如圓度誤差小 于于0.5 m ，圓柱度誤差小于，圓柱度誤差小于0.001mm/300mm，平面度誤，平面度誤 差小于差小于0.003 mm/1000mm，可使同軸度誤差小于，可使同軸度誤差小于1m， 表面粗糙度表面粗糙度Ra值一般在值一般在0.16m以下，最小可達(dá)以下，最小可達(dá)0.008m 。 3.3.精密磨削精密磨削 精密磨削按磨削后所獲得的表面粗糙度值的大小，通精密磨削按磨削后所獲得的表面粗糙度值的大小，通 ?？杉?xì)分為常可細(xì)分為精密磨削精密磨削（Ra值值0.160.04m）、）、超精密超精密 磨削磨削（Ra值值0.040.01m ）和）和鏡面磨削鏡面磨削（Ra值小于或值小于或 等于等

12、于0.01m）三種。）三種。 精密磨削主要用于機(jī)床主軸、高精度軸承、航空、航精密磨削主要用于機(jī)床主軸、高精度軸承、航空、航 天中的精密零件、計(jì)算機(jī)磁盤等元件的磨削。天中的精密零件、計(jì)算機(jī)磁盤等元件的磨削。 （2）精密磨削用機(jī)床及砂輪）精密磨削用機(jī)床及砂輪 1）對精密磨床的要求）對精密磨床的要求 砂輪主軸的回轉(zhuǎn)精度高于砂輪主軸的回轉(zhuǎn)精度高于1 m ，內(nèi)圓磨具采用靜壓；應(yīng)有對，內(nèi)圓磨具采用靜壓；應(yīng)有對 傳動部分的減震措施；橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)的重復(fù)精度高，誤差小于傳動部分的減震措施；橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)的重復(fù)精度高，誤差小于2 m ，刻度值不得大于，刻度值不得大于0.005mm，最好配有數(shù)字控制或其他控制，最好配

13、有數(shù)字控制或其他控制 尺寸的裝置；工作臺運(yùn)動平穩(wěn)，在一定范圍內(nèi)無爬行。尺寸的裝置；工作臺運(yùn)動平穩(wěn)，在一定范圍內(nèi)無爬行。 2）精密磨削用砂輪）精密磨削用砂輪 磨料磨料 鋼和鑄鐵零件進(jìn)行精密磨削時(shí)，砂輪磨料應(yīng)選用剛玉鋼和鑄鐵零件進(jìn)行精密磨削時(shí)，砂輪磨料應(yīng)選用剛玉 （單晶剛玉最好），而不選用碳化硅（單晶剛玉最好），而不選用碳化硅。對于精密磨削含有大量硬對于精密磨削含有大量硬 質(zhì)點(diǎn)的耐熱鋼、高強(qiáng)度而難加工材料，砂輪磨料可采用立方氮化質(zhì)點(diǎn)的耐熱鋼、高強(qiáng)度而難加工材料，砂輪磨料可采用立方氮化 硼。硼。精密磨削硬質(zhì)合金及其他硬脆材料，則應(yīng)采用人造金剛石磨精密磨削硬質(zhì)合金及其他硬脆材料，則應(yīng)采用人造金剛石磨

14、料。料。 粒度粒度 應(yīng)選用粒度號應(yīng)選用粒度號6060或更細(xì)的磨啦或儆粉?；蚋?xì)的磨啦或儆粉。 硬度硬度 砂輪硬度根據(jù)工件硬度而定，對于淬火后鋼件，砂輪硬度根據(jù)工件硬度而定，對于淬火后鋼件， 一般用一般用K K、L L（中軟）級，對鏡面磨削應(yīng)使用（中軟）級，對鏡面磨削應(yīng)使用D D、E E、F F（超軟）級（超軟）級 砂輪，以利于充分發(fā)揮摩擦拋光作用。砂輪，以利于充分發(fā)揮摩擦拋光作用。 結(jié)合劑結(jié)合劑 一般采用陶瓷結(jié)合劑，以利于充分發(fā)揮粗粒度一般采用陶瓷結(jié)合劑，以利于充分發(fā)揮粗粒度 磨料的微刃切削作用。鏡面磨削時(shí)，一般選用樹脂結(jié)合劑，并磨料的微刃切削作用。鏡面磨削時(shí)，一般選用樹脂結(jié)合劑，并 加人一定

15、量的石墨添加劑。加人一定量的石墨添加劑。 組織組織 砂輪組織應(yīng)均勻且緊密，一般選用組織號為砂輪組織應(yīng)均勻且緊密，一般選用組織號為0 03 3 號。號。 精密磨削用砂輪需經(jīng)精細(xì)修整，以使砂輪表面上的微刃等精密磨削用砂輪需經(jīng)精細(xì)修整，以使砂輪表面上的微刃等 高。高。 精加工后，從正件上不切除或切除極薄金精加工后，從正件上不切除或切除極薄金 屬層，用以減小工件表面粗糙度值，提高工件屬層，用以減小工件表面粗糙度值，提高工件 表面質(zhì)量或強(qiáng)化工件表面的加工過程稱為光整表面質(zhì)量或強(qiáng)化工件表面的加工過程稱為光整 加工。加工。 常用的光整加工方法有：超精加工、珩磨、常用的光整加工方法有：超精加工、珩磨、 研磨、

16、拋光等。研磨、拋光等。 4.4.光整加工簡介光整加工簡介 超精加工超精加工是用細(xì)粒度的磨具對工件施加很小的壓力，并作往復(fù)振是用細(xì)粒度的磨具對工件施加很小的壓力，并作往復(fù)振 動和慢速縱向進(jìn)給運(yùn)動，以實(shí)現(xiàn)微量磨削的一種光整加工方法。動和慢速縱向進(jìn)給運(yùn)動，以實(shí)現(xiàn)微量磨削的一種光整加工方法。 超精加工主要適用于軸類零件外圓表面的光整加工?？梢垣@得表面超精加工主要適用于軸類零件外圓表面的光整加工?？梢垣@得表面 粗糙度粗糙度Ra值為值為0.10.01 m的表面，但的表面，但不能提高工件的形狀和位置精度。不能提高工件的形狀和位置精度。 超精加工只能切去工件表面微觀不平的凸峰，加工余量很小，只有超精加工只能切

17、去工件表面微觀不平的凸峰，加工余量很小，只有 0.0050.01 mm。由于切削速度低，油石壓力小，加工時(shí)發(fā)熱少，不會。由于切削速度低，油石壓力小，加工時(shí)發(fā)熱少，不會 使工件表面燒傷或產(chǎn)生殘余拉應(yīng)力。使工件表面燒傷或產(chǎn)生殘余拉應(yīng)力。 超精加工的磨具為油石，選用細(xì)粒度，以較低的壓力和切削速度對超精加工的磨具為油石，選用細(xì)粒度，以較低的壓力和切削速度對 工件表面進(jìn)行加工，加工時(shí)有三種運(yùn)動，即工件的低速回轉(zhuǎn)、磨具的軸工件表面進(jìn)行加工，加工時(shí)有三種運(yùn)動，即工件的低速回轉(zhuǎn)、磨具的軸 向進(jìn)給運(yùn)動和油石的高速往復(fù)振動。油石振動的頻率為向進(jìn)給運(yùn)動和油石的高速往復(fù)振動。油石振動的頻率為1025 Hz，振幅，振幅

18、 為為15mm，油石對工件表面的壓力，油石對工件表面的壓力Pa15104 Pa。 油石研磨油石研磨 超精加工必須加注充分的潤滑油超精加工必須加注充分的潤滑油，一方面清洗極細(xì)，一方面清洗極細(xì) 的磨屑，另一方面使被加工表面上形成一層很薄的油膜，的磨屑，另一方面使被加工表面上形成一層很薄的油膜， 在工件表面的凸峰被磨去后，油石被油膜所阻隔，自動在工件表面的凸峰被磨去后，油石被油膜所阻隔，自動 停止切削作用，超精加工完成。停止切削作用，超精加工完成。 超精加工可以在普通車床、外圓磨床上增加專用磨超精加工可以在普通車床、外圓磨床上增加專用磨 具進(jìn)行。具進(jìn)行。成批生產(chǎn)時(shí)可采用專門的超精加工機(jī)床。超精成批生

19、產(chǎn)時(shí)可采用專門的超精加工機(jī)床。超精 加工廣泛應(yīng)用于加工內(nèi)燃機(jī)的曲軸、凸輪軸、軋輥、軸加工廣泛應(yīng)用于加工內(nèi)燃機(jī)的曲軸、凸輪軸、軋輥、軸 承、刀具、精密量儀及電子儀器等的精密零件，能對不承、刀具、精密量儀及電子儀器等的精密零件，能對不 同的材料進(jìn)行加工。除外圓外，還能加工內(nèi)圓、平面及同的材料進(jìn)行加工。除外圓外，還能加工內(nèi)圓、平面及 特殊輪廓表面。特殊輪廓表面。 （2）珩磨）珩磨 珩磨是利用珩磨工具對工件表面施加一定壓力，珩珩磨是利用珩磨工具對工件表面施加一定壓力，珩 磨工具同時(shí)作相對旋轉(zhuǎn)和直線往復(fù)運(yùn)動，切除工件上極小磨工具同時(shí)作相對旋轉(zhuǎn)和直線往復(fù)運(yùn)動，切除工件上極小 余量的光整加工方法。余量的光整

20、加工方法。 珩磨主要用于孔加工珩磨主要用于孔加工?？梢垣@得很高的尺寸精度和形?？梢垣@得很高的尺寸精度和形 狀精度，孔的尺寸精度可達(dá)狀精度，孔的尺寸精度可達(dá)IT5級，孔的圓度誤差可控制級，孔的圓度誤差可控制 在在0.0030.005 mrn；表面粗糙度一般為；表面粗糙度一般為Ra0.200.04m， 最小可達(dá)可達(dá)最小可達(dá)可達(dá)Ra值值0.020.01m 。 珩磨孔的工具為珩磨頭，由幾根（一般為46根）粒度 很細(xì)的油石沿圓周均勻分布組成。 珩磨時(shí)，珩磨頭有三種運(yùn)動，即旋轉(zhuǎn)運(yùn)動、軸向往復(fù)運(yùn) 動和垂直于工件加工表面的徑向加壓運(yùn)動。珩磨頭的旋轉(zhuǎn)和 軸向往復(fù)運(yùn)動是主運(yùn)動，使油石上的磨粒在孔表面上的切削 軌跡

21、呈交叉而不重復(fù)的網(wǎng)紋。 徑向加壓運(yùn)動是油石的進(jìn)給運(yùn)動，可由彈簧、氣壓或液 壓的方式施壓，加壓力越大，即進(jìn)給量越大。 珩磨內(nèi)孔 l珩磨時(shí)，珩磨頭與機(jī)床主軸間采用浮動連接，因此，珩磨時(shí)，珩磨頭與機(jī)床主軸間采用浮動連接，因此， 油石能很好地與零件孔壁貼合，加工中不會改變孔的油石能很好地與零件孔壁貼合，加工中不會改變孔的 軸線位置。軸線位置。珩磨不能修正孔的位置偏差。珩磨不能修正孔的位置偏差。 l珩磨時(shí)，油石與工件孔壁的接觸面積較大，參加切削珩磨時(shí)，油石與工件孔壁的接觸面積較大，參加切削 的磨粒很多，加工效率較高。由于每個(gè)磨粒的磨削力的磨粒很多，加工效率較高。由于每個(gè)磨粒的磨削力 很小，且珩磨的切削速

22、度較低，所以珩磨過程中發(fā)熱很小，且珩磨的切削速度較低，所以珩磨過程中發(fā)熱 少，孔的表面不易燒傷，因而可獲得很高的表面質(zhì)量。少，孔的表面不易燒傷，因而可獲得很高的表面質(zhì)量。 l（3）研磨）研磨 l研磨研磨 是用研磨工具和研磨劑，從工件上研去一層極薄是用研磨工具和研磨劑，從工件上研去一層極薄 表面層的光整加工方法。研磨方法簡便可靠，尺寸精度表面層的光整加工方法。研磨方法簡便可靠，尺寸精度 可達(dá)到可達(dá)到IT6級以上，表面粗糙度級以上，表面粗糙度Ra值為值為0.20.012m。 l應(yīng)用應(yīng)用 研磨的應(yīng)用范圍較廣，可加工各種鋼、鑄鐵、銅、研磨的應(yīng)用范圍較廣，可加工各種鋼、鑄鐵、銅、 鋁、硬質(zhì)合金、半導(dǎo)體、

23、玻璃、陶瓷以及塑料等。研磨鋁、硬質(zhì)合金、半導(dǎo)體、玻璃、陶瓷以及塑料等。研磨 可加工各種形狀的表面，內(nèi)、外圓柱面，圓錐面，凸、可加工各種形狀的表面，內(nèi)、外圓柱面，圓錐面，凸、 凹球面，螺紋，齒輪及其他成形表面。凹球面，螺紋，齒輪及其他成形表面。 l研磨的原理研磨的原理 是在研具和工件之間加研磨劑，并在一定是在研具和工件之間加研磨劑，并在一定 壓力下使研具與加工表面作相對運(yùn)動，使磨粒在工件表壓力下使研具與加工表面作相對運(yùn)動，使磨粒在工件表 面滾動、滑動，起切削、刮擦和擠壓作用。面滾動、滑動，起切削、刮擦和擠壓作用。 研磨外圓時(shí)，使用研具為研套。粗研套孔內(nèi)有油槽， 可儲存研磨劑。精研套孔內(nèi)無油槽。

24、用研套研磨外圓用研套研磨外圓 研磨內(nèi)孔時(shí)研磨內(nèi)孔時(shí)，使用的研具為研磨棒。研磨棒表面開有螺，使用的研具為研磨棒。研磨棒表面開有螺 旋槽以儲存研磨劑。旋槽以儲存研磨劑。 用研磨棒研磨內(nèi)孔用研磨棒研磨內(nèi)孔 l研具在一定程度上把本身的幾何形狀復(fù)制給工研具在一定程度上把本身的幾何形狀復(fù)制給工 件，另一方面又是研磨劑的載體。因此，件，另一方面又是研磨劑的載體。因此，研磨研磨 對研具有較高的要求對研具有較高的要求。 l研磨劑為磨料、研磨液及輔助材料的混合劑。研磨劑為磨料、研磨液及輔助材料的混合劑。 l按研磨劑使用的條件，研磨分濕研、半干研和按研磨劑使用的條件，研磨分濕研、半干研和 干研三種類型。干研三種類型

25、。 拋光是利用機(jī)械、化學(xué)或電化學(xué)的作用，使工件獲得拋光是利用機(jī)械、化學(xué)或電化學(xué)的作用，使工件獲得 光亮、平整表面的加工方法。光亮、平整表面的加工方法。拋光不能改善工件的尺寸精拋光不能改善工件的尺寸精 度和形狀精度。度和形狀精度。 拋光利用高速回轉(zhuǎn)（拋光利用高速回轉(zhuǎn)（3040m/s）、涂有拋光膏的彈）、涂有拋光膏的彈 性磨輪對工件表面進(jìn)行光整加工。性磨輪對工件表面進(jìn)行光整加工。拋光時(shí)，帶有磨粒的彈拋光時(shí)，帶有磨粒的彈 性輪與工件表面產(chǎn)生劇烈摩擦，導(dǎo)致高溫并形成滾壓和切性輪與工件表面產(chǎn)生劇烈摩擦，導(dǎo)致高溫并形成滾壓和切 除作用，用以去除前工序的加工痕跡，減小工件表面粗糙除作用，用以去除前工序的加工

26、痕跡，減小工件表面粗糙 度值，增加工件表面光亮、美觀，并提高正件的抗疲勞和度值，增加工件表面光亮、美觀，并提高正件的抗疲勞和 抗腐蝕性能?？垢g性能。 拋光膏拋光膏通常由氧化鉻、氧化鐵磨料與油脂混合凋制而通常由氧化鉻、氧化鐵磨料與油脂混合凋制而 成。成。 （二）（二） 特種加工特種加工 1.概述概述 （1）特種加工）特種加工 特種加工是指除常規(guī)切削加工以特種加工是指除常規(guī)切削加工以 外的新的加工方法，這種加工方法利用電、磁、外的新的加工方法，這種加工方法利用電、磁、 聲、光、化學(xué)等能量或其各種組合作用在工件的聲、光、化學(xué)等能量或其各種組合作用在工件的 被加工部位上，實(shí)現(xiàn)對材料的去除、變形、改變

27、被加工部位上，實(shí)現(xiàn)對材料的去除、變形、改變 性能和鍍覆，從而達(dá)到加工目的。性能和鍍覆，從而達(dá)到加工目的。 1 1）不是主要依靠機(jī)械能，而是主要用其他能量（如）不是主要依靠機(jī)械能，而是主要用其他能量（如 電、熱、光、化學(xué)、聲等）去除金屬材料，這些能量的瞬電、熱、光、化學(xué)、聲等）去除金屬材料，這些能量的瞬 時(shí)能量密度很高，所以可加工任何高硬度的材料。時(shí)能量密度很高，所以可加工任何高硬度的材料。 2 2）工具硬度可以低于被加工材料的硬度。）工具硬度可以低于被加工材料的硬度。 3 3）加工過程中，因工具與工件基本不接觸，加工時(shí)）加工過程中，因工具與工件基本不接觸，加工時(shí) 不存在顯著的機(jī)械切削力。不存在

28、顯著的機(jī)械切削力。 4 4）加工機(jī)理不同于一般金屬切削原理，不產(chǎn)生宏觀切）加工機(jī)理不同于一般金屬切削原理，不產(chǎn)生宏觀切 屑。屑。 5 5）加工能量易干控制和轉(zhuǎn)換，所以加工范圍廣，適應(yīng)）加工能量易干控制和轉(zhuǎn)換，所以加工范圍廣，適應(yīng) 性強(qiáng)。性強(qiáng)。 （2）特種加工特點(diǎn)特種加工特點(diǎn) （3 3）特種加工對機(jī)械制造工藝技術(shù)的影響）特種加工對機(jī)械制造工藝技術(shù)的影響 1 1）提高了材料的可加工性提高了材料的可加工性； 2 2）改變了零件的工藝路線改變了零件的工藝路線； 3 3）縮短縮短了了新產(chǎn)品新產(chǎn)品的的試制周期試制周期； 4 4）對產(chǎn)品和零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)產(chǎn)生較大影響對產(chǎn)品和零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)產(chǎn)生較大影響； 5 5

29、）需重新評估傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)工藝性需重新評估傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)工藝性。 （4）特種加工方法）特種加工方法 特種加工方法可按其能量來源和加工原理分為電火花特種加工方法可按其能量來源和加工原理分為電火花 加工、電化學(xué)加工、高能束加工、物料切蝕加工、化學(xué)加加工、電化學(xué)加工、高能束加工、物料切蝕加工、化學(xué)加 工、成形加工和復(fù)合加工等多種門類的加工。工、成形加工和復(fù)合加工等多種門類的加工。 2 2、電火花加工、電火花加工 電火花加工又稱放電加工（簡稱電火花加工又稱放電加工（簡稱EDMEDM），它），它 利用電、熱能對零件進(jìn)行加工。利用電、熱能對零件進(jìn)行加工。 （1 1）電火花加工的原理）電火花加工的原理 電火花加工是利用

30、脈沖放電對導(dǎo)電材料進(jìn)行電火花加工是利用脈沖放電對導(dǎo)電材料進(jìn)行 蝕除，以獲得一定形狀和尺寸的加工方法。蝕除，以獲得一定形狀和尺寸的加工方法。 （2 2）電火花加工的特點(diǎn)及應(yīng)用電火花加工的特點(diǎn)及應(yīng)用 1 1）可用硬度低的紫銅或石墨作為工具電極對任何硬、可用硬度低的紫銅或石墨作為工具電極對任何硬、 脆、高熔點(diǎn)的導(dǎo)電材料進(jìn)行加工，具有以柔克剛的功能脆、高熔點(diǎn)的導(dǎo)電材料進(jìn)行加工，具有以柔克剛的功能； 2 2）可以加工特殊和形狀復(fù)雜的表面，常用于注塑模、可以加工特殊和形狀復(fù)雜的表面，常用于注塑模、 壓鑄模等型腔模的加工壓鑄模等型腔模的加工； 3 3）無明顯的機(jī)械切削力，適宜于加工薄壁、窄槽和無明顯的機(jī)械切

31、削力，適宜于加工薄壁、窄槽和 細(xì)微精密零件細(xì)微精密零件； 4 4）由于脈沖電源的輸出脈沖參數(shù)可任意調(diào)節(jié)，因而由于脈沖電源的輸出脈沖參數(shù)可任意調(diào)節(jié)，因而 能在同一臺床子上連續(xù)進(jìn)行粗加工、半精加工和精加工。能在同一臺床子上連續(xù)進(jìn)行粗加工、半精加工和精加工。 圖圖2-462-46電火花加工原理示意圖電火花加工原理示意圖 1-1-工具電極工具電極 2-2-工作液箱工作液箱 3-3-工件電極工件電極 4-4-工作液工作液 5-5-絕緣墊絕緣墊 6-6-伺服電機(jī)伺服電機(jī) （3 3）電火花線切割加工）電火花線切割加工 電火花線切割加工是在電火花加工基礎(chǔ)上發(fā)展起來的電火花線切割加工是在電火花加工基礎(chǔ)上發(fā)展起來

32、的 一種加工工藝（簡稱一種加工工藝（簡稱WEDMWEDM）。其工具電極為金屬絲（鉬絲）。其工具電極為金屬絲（鉬絲 或銅絲），在金屬絲與工件間施加脈沖電壓，利用脈沖放或銅絲），在金屬絲與工件間施加脈沖電壓，利用脈沖放 電對工件進(jìn)行切割加工，因而也稱線切割。電對工件進(jìn)行切割加工，因而也稱線切割。 1 1）電火花線切割加工的原理）電火花線切割加工的原理 電火花線切割加工的電蝕原理與電火花加工的原理相電火花線切割加工的電蝕原理與電火花加工的原理相 同。同。 電火花線切割加工的基本設(shè)備是數(shù)控電火花切割機(jī)，電火花線切割加工的基本設(shè)備是數(shù)控電火花切割機(jī)， 它由床身部分、坐標(biāo)工作臺部分（一般均采用十字和滾動它

33、由床身部分、坐標(biāo)工作臺部分（一般均采用十字和滾動 導(dǎo)軌、滾動絲杠）、走絲機(jī)構(gòu)和錐度切割裝置等主要部件導(dǎo)軌、滾動絲杠）、走絲機(jī)構(gòu)和錐度切割裝置等主要部件 組成。組成。 電火花線切割工作原理示意圖電火花線切割工作原理示意圖 11進(jìn)電裝置進(jìn)電裝置 22導(dǎo)向輪導(dǎo)向輪 33金屬絲金屬絲 44工件工件 5X5X軸步進(jìn)電動機(jī)軸步進(jìn)電動機(jī) 6Y6Y軸步進(jìn)電動機(jī)軸步進(jìn)電動機(jī) 77橫向工作臺橫向工作臺 88縱向工作臺縱向工作臺 2 2）電火花線切割加工的特點(diǎn)和應(yīng)用電火花線切割加工的特點(diǎn)和應(yīng)用 可切割各種高硬度材料，用于加工淬火后的模具、可切割各種高硬度材料，用于加工淬火后的模具、 硬質(zhì)合金模具和強(qiáng)磁材料硬質(zhì)合金模

34、具和強(qiáng)磁材料； 由于采用數(shù)控技術(shù)，可編程切割形狀復(fù)雜的型腔，由于采用數(shù)控技術(shù)，可編程切割形狀復(fù)雜的型腔， 易于實(shí)現(xiàn)易于實(shí)現(xiàn)CAD/CAMCAD/CAM； 由于幾乎無切削力，故可切割極薄工件由于幾乎無切削力，故可切割極薄工件； 由于金屬絲直徑小，因而加工時(shí)省料，特別適宜于由于金屬絲直徑小，因而加工時(shí)省料，特別適宜于 切割貴重金屬材料切割貴重金屬材料； 試制新產(chǎn)品時(shí)，可直接將某些板類工件切割出，省試制新產(chǎn)品時(shí)，可直接將某些板類工件切割出，省 去了模具、刀具、工夾具等工裝，使開發(fā)產(chǎn)品周期明顯縮去了模具、刀具、工夾具等工裝，使開發(fā)產(chǎn)品周期明顯縮 短短。 3.3.電解加工電解加工 電解加工（簡稱電解加工

35、（簡稱ECMECM）是電化學(xué)加工中的主要加工方法）是電化學(xué)加工中的主要加工方法， 已成功應(yīng)用于國防、航空航天、汽車、拖拉機(jī)等領(lǐng)域的工業(yè)已成功應(yīng)用于國防、航空航天、汽車、拖拉機(jī)等領(lǐng)域的工業(yè) 生產(chǎn)。生產(chǎn)。 （1 1）電解加工的原理電解加工的原理 電解加工是利用金屬在電解液中的電化學(xué)陽極溶解原理電解加工是利用金屬在電解液中的電化學(xué)陽極溶解原理 將工件加工成形的將工件加工成形的。 電解加工的成電解加工的成形形原理如圖原理如圖2 2-47-47所示。所示。 電解加工的基本設(shè)備包括直流設(shè)備、電解加工機(jī)床和電電解加工的基本設(shè)備包括直流設(shè)備、電解加工機(jī)床和電 解液系統(tǒng)三個(gè)部分解液系統(tǒng)三個(gè)部分。 電解加工示意圖

36、電解加工示意圖 1-直流電源直流電源 2-工具陰極工具陰極 3-工件陽極工件陽極 4-電解液泵電解液泵 5-電解液電解液 （2 2）電解加工的特點(diǎn)和應(yīng)用電解加工的特點(diǎn)和應(yīng)用 1 1）加工范圍廣加工范圍廣，可加工高硬度、高強(qiáng)度和高韌性的各類可加工高硬度、高強(qiáng)度和高韌性的各類 導(dǎo)電材料導(dǎo)電材料，可加工汽輪機(jī)葉片、葉輪等復(fù)雜型面可加工汽輪機(jī)葉片、葉輪等復(fù)雜型面； 2 2）生產(chǎn)率高生產(chǎn)率高； 3 3）能以簡單的直線進(jìn)給運(yùn)動一次完成復(fù)雜型腔表面的加能以簡單的直線進(jìn)給運(yùn)動一次完成復(fù)雜型腔表面的加 工工，不產(chǎn)生變形和殘余應(yīng)力，也無飛邊、毛刺等不產(chǎn)生變形和殘余應(yīng)力，也無飛邊、毛刺等； 4 4）可獲得較好的表面

37、粗糙度，加工精度不高；）可獲得較好的表面粗糙度，加工精度不高； 5 5）加工過程中，工具陰極在理論上不會損耗，可長期使加工過程中，工具陰極在理論上不會損耗，可長期使 用用。 4 4、激光加工、激光加工 激光加工是利用光能經(jīng)透鏡聚焦以極高的能量密度靠激光加工是利用光能經(jīng)透鏡聚焦以極高的能量密度靠 光熱效應(yīng)加工各種材料的一種新工藝（簡稱光熱效應(yīng)加工各種材料的一種新工藝（簡稱LBMLBM）。）。 (1(1) )激光加工的原理激光加工的原理 激光是一束相同頻率、相同方向和嚴(yán)格位相關(guān)系的高激光是一束相同頻率、相同方向和嚴(yán)格位相關(guān)系的高 強(qiáng)度平行單色光。由于光束的發(fā)散角通常不超過強(qiáng)度平行單色光。由于光束的

38、發(fā)散角通常不超過0.10.1，因，因 此在理論上可聚焦到直徑為光波波長尺寸相近的焦點(diǎn)上，此在理論上可聚焦到直徑為光波波長尺寸相近的焦點(diǎn)上， 焦點(diǎn)處的焦點(diǎn)處的能量密度可達(dá)能量密度可達(dá)10108 8101010 10W/cm W/cm2 2，溫度可高達(dá)攝氏，溫度可高達(dá)攝氏1 1 萬度，從而使任何材料均在瞬時(shí)（萬度，從而使任何材料均在瞬時(shí)（1010 3 3s s ）被急劇熔化）被急劇熔化 乃至汽化，并產(chǎn)生強(qiáng)烈的沖擊波被噴發(fā)出去乃至汽化，并產(chǎn)生強(qiáng)烈的沖擊波被噴發(fā)出去，從而達(dá)到切，從而達(dá)到切 除材料的目的。除材料的目的。 常用的激光器按激活介質(zhì)的種類可分為固體激光器和常用的激光器按激活介質(zhì)的種類可分為固

39、體激光器和 氣體激光器。氣體激光器。如如圖圖2-482-48為固體激光器結(jié)構(gòu)示意圖為固體激光器結(jié)構(gòu)示意圖。 圖圖2-48 2-48 固體激光器結(jié)構(gòu)示意圖固體激光器結(jié)構(gòu)示意圖 1-1-全反射鏡全反射鏡 2-2-工作物質(zhì)工作物質(zhì) 3-3-玻璃套管玻璃套管 4-4-部分反射鏡部分反射鏡 5-5-聚光鏡聚光鏡 6-6-氙燈氙燈 7-7-電源電源 (2)(2)激光加工的特點(diǎn)和應(yīng)用激光加工的特點(diǎn)和應(yīng)用 1）由于激光加工的功率密度高，幾乎可以加工任何材由于激光加工的功率密度高，幾乎可以加工任何材 料；料； 2 2）激光束可調(diào)焦到微米級，其輸出功率可以調(diào)節(jié)，因激光束可調(diào)焦到微米級，其輸出功率可以調(diào)節(jié)，因 此，

40、激光可用于精細(xì)加工此，激光可用于精細(xì)加工； 3 3）激光屬非接觸式加工，無明顯機(jī)械切削力，因而具激光屬非接觸式加工，無明顯機(jī)械切削力，因而具 有無工具損耗、加工速度快、熱影響區(qū)小、熱變形和加工有無工具損耗、加工速度快、熱影響區(qū)小、熱變形和加工 變形小變形小，易實(shí)現(xiàn)自動化等優(yōu)點(diǎn)易實(shí)現(xiàn)自動化等優(yōu)點(diǎn)； 4 4）能透過透視窗孔對隔離室或真空室內(nèi)的零件進(jìn)行加能透過透視窗孔對隔離室或真空室內(nèi)的零件進(jìn)行加 工。工。 電子束加工（簡稱電子束加工（簡稱EBMEBM）和離子束加工（簡稱）和離子束加工（簡稱IBMIBM）是）是 近年來得到高速發(fā)展的新興特種加工。這兩種加工主要用近年來得到高速發(fā)展的新興特種加工。這兩

41、種加工主要用 于精細(xì)加工領(lǐng)域，尤其是微電子領(lǐng)域。于精細(xì)加工領(lǐng)域，尤其是微電子領(lǐng)域。 5.電子束和離子束加工電子束和離子束加工 (1) (1)電子束加工的原理電子束加工的原理 如圖如圖2-49 2-49 所示為電子束加工原理圖所示為電子束加工原理圖。 (2)電子束加工的特點(diǎn)電子束加工的特點(diǎn) 1）電子束加工屬于精細(xì)加工電子束加工屬于精細(xì)加工 ； 2）加工范圍廣加工范圍廣 ，加工質(zhì)量好；，加工質(zhì)量好； 3）生產(chǎn)率高生產(chǎn)率高； 4 4）加工過程易于實(shí)現(xiàn)自動化加工過程易于實(shí)現(xiàn)自動化。 圖圖2-49 2-49 電子束加工原理圖電子束加工原理圖 11電源及控制系統(tǒng)電源及控制系統(tǒng) 22抽真空系統(tǒng)抽真空系統(tǒng) 3

42、3電子槍系統(tǒng)電子槍系統(tǒng) 44聚焦系統(tǒng)聚焦系統(tǒng) 55電子束電子束 66工件工件 (3)(3)離子束加工原理和特點(diǎn)離子束加工原理和特點(diǎn) 離子束加工的物理基礎(chǔ)是，當(dāng)離子束打擊到材料表面離子束加工的物理基礎(chǔ)是，當(dāng)離子束打擊到材料表面 上，會產(chǎn)生所謂撞擊效應(yīng)、濺射效應(yīng)和注入效應(yīng)上，會產(chǎn)生所謂撞擊效應(yīng)、濺射效應(yīng)和注入效應(yīng)，從而達(dá)從而達(dá) 到不同的加工目的到不同的加工目的。 離子束加工裝置中的主要系統(tǒng)是離子源離子束加工裝置中的主要系統(tǒng)是離子源，如如圖圖2-502-50是是 其中一種，稱為考夫曼型離子源其中一種，稱為考夫曼型離子源。 (4)(4)離子束加工應(yīng)用離子束加工應(yīng)用 1 1）刻蝕加工刻蝕加工； 2 2）鍍膜加工鍍膜加工； 3 3）離子注入加工離子注入加工。 6.6.超聲加工超聲加工 超聲加工也稱超聲波加工（簡稱超聲加工也稱超聲波加工（簡稱USMUSM），超聲加工不僅），超聲加工不僅 能加工