特種加工技術(shù)

1、5.3 其他特種加工技術(shù)其他特種加工技術(shù)5.3.1 電化學(xué)加工技術(shù)電化學(xué)加工技術(shù)5.3.2 激光加工技術(shù)激光加工技術(shù)5.3.3 超聲波加工技術(shù)超聲波加工技術(shù)5.3.4 其他常用特種加工技術(shù)其他常用特種加工技術(shù)圖5-1 電解(電鍍)液中的電化學(xué)反應(yīng)ieei211陽(yáng)極；2陰極OHClHCu25.3.1 電化學(xué)加工技術(shù)電化學(xué)加工技術(shù)1. 電化學(xué)加工的原理類別 加工方法及原理 應(yīng) 用 電解加工(陽(yáng)極溶解) 電化學(xué)拋光(陽(yáng)極溶解) 用于形狀尺寸加工 用于表面加工 電鍍(陰極沉積) 電鑄(陰極沉積) 用于表面加工 用于形狀尺寸加工 電極磨削(陽(yáng)極溶解、機(jī)械磨削) 電解放電加工(陽(yáng)極溶解、電火花蝕除) 用于

2、形狀尺寸加工 用于形狀尺寸加工 2. 電化學(xué)加工的分類3. 電化學(xué)加工的適用范圍 因電解和電鍍兩大類工藝的不同而不同。 電解加工可以加工復(fù)雜成型模具和零件，例如汽車、拖拉機(jī)連桿等各種型腔鍛模，航空、航天發(fā)動(dòng)機(jī)的扭曲葉片，汽輪機(jī)定子、轉(zhuǎn)子的扭曲葉片，炮筒內(nèi)管的螺旋“膛線”(來(lái)復(fù)線)，齒輪、液壓件內(nèi)孔的電解去毛刺及擴(kuò)孔、拋光等。 電鍍、電鑄可以復(fù)制復(fù)雜、精細(xì)的表面。圖5-2 電解加工原理圖12345VA1直流電源；2工具電極；3工件陽(yáng)極；4電解液泵；5電解液4 電解加工1) 電解加工的原理2)加工設(shè)備及電解液 基本設(shè)備包括直流電源、機(jī)床及電解液系統(tǒng)三大部分。(1) 直流電源 電解加工常用的直流電源

3、為硅整流電源和晶閘管整流電源，主要特點(diǎn)及應(yīng)用見(jiàn)下表分 類 特 點(diǎn) 應(yīng)用場(chǎng)合 硅整流電源 1可靠性、穩(wěn)定性好； 2調(diào)節(jié)靈敏度較低； 3穩(wěn)壓精度不高 國(guó)內(nèi)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)占一定比例 晶閘管電源 1靈敏度高，穩(wěn)壓精度高； 2效率高，節(jié)省金屬材料； 3穩(wěn)定性、可靠性較差 國(guó)外生產(chǎn)中普遍采用，也占相當(dāng)比例 3)影響電解加工的工藝因素(1)影響加工速度的主要因素-電流密度(2)影響加工精度的主要因素-加工間隙(3)影響表面質(zhì)量的主要因素-材料組織4)提高加工精度的方法(1)脈沖電流電解加工(2)混氣電解加工5)電解特點(diǎn)(1)加工各種硬度和強(qiáng)度的材料。(2) 生產(chǎn)率高。(3) 表面質(zhì)量好。(4) 陰極工具理論不損耗

4、-長(zhǎng)使用。(2) 機(jī)床-剛性、穩(wěn)定、防腐(3) 電解液系統(tǒng) 常用的電解液有NaCl、NaNO3、NaClO3 三種。第七章第七章 其他特種加工技術(shù)其他特種加工技術(shù)6)電解加工應(yīng)用 在深孔加工、葉片(型面)加工、鍛模(型腔)加工、管件內(nèi)孔拋光、各種型孔的倒圓和去毛刺、整體葉輪的加工等方面。 右圖是用電解加工整體葉輪，葉輪上的葉片是采用套料法逐個(gè)加工的。加工完一個(gè)葉片，退出陰極，經(jīng)分度后再加工下一個(gè)葉片?？招乃坠苋~片陰極片分度陰極片進(jìn)給電解液圖5-3 電解加工整體葉輪圖5-4 電解磨削加工原理圖7685432191251311101直流電源；2絕緣主軸；3磨輪；4電解液噴嘴；5工件；6電解液泵；

5、7電解液箱；8機(jī)床本體；9工作臺(tái)；10磨料；11結(jié)合劑；12電解間隙；13電解液5. 電解磨削1) 加工原理7685432191251311101直流電源；2絕緣主軸；3磨輪；4電解液噴嘴；5工件；6電解液泵；7電解液箱；8機(jī)床本體；9工作臺(tái)；10磨料；11結(jié)合劑；12電解間隙；13電解液2) 特點(diǎn)(1) 磨削力小，生產(chǎn)率高。(2) 加工精度高，表面加工質(zhì)量好。(3) 設(shè)備投資較高。 3) 電解磨削的應(yīng)用 應(yīng)用于平面磨削、成型磨削和內(nèi)外圓磨削。圖5-5(a)、(b)分別為立軸矩臺(tái)平面磨削、臥軸矩臺(tái)平面磨削的示意圖。圖5-6為電解成型磨削示意圖，其磨削原理是將導(dǎo)電磨輪的外圓圓周按需要的形狀進(jìn)行預(yù)

6、先成型，然后進(jìn)行電解磨削。4)電解珩磨5)電解研磨(a)(b)圖5-5平面磨削示意圖 213451絕緣層；2磨輪；3噴嘴；4工件；5加工電源 圖5-6 電解成型磨削原理圖第七章第七章 其他特種加工技術(shù)其他特種加工技術(shù)圖5-7 電鑄成型的原理45636 V789101231鍍槽；2陽(yáng)極；3蒸餾水瓶；4直流電源；5加熱管；6恒溫裝置；7溫度計(jì)；8母模；9電鑄層；10玻璃管6. 電鑄加工45636 V789101231鍍槽；2陽(yáng)極；3蒸餾水瓶；4直流電源；5加熱管；6恒溫裝置；7溫度計(jì)；8母模；9電鑄層；10玻璃管1)電鑄成型原理2) 特點(diǎn)(1) 復(fù)制精度高-機(jī)械加工不可能加工出的細(xì)微形狀(如微細(xì)花

7、紋、復(fù)雜形狀等)，粗糙度0.1 m-不需拋光即可使用。(2) 母模材料不限于金屬。(3) 表面硬度可達(dá)3550HRC-型腔使用壽命長(zhǎng)。(4) 可獲得高純度的金屬制品，如電鑄銅-良好的導(dǎo)電性-有利于電加工(5) 金屬沉積速度緩慢-周期長(zhǎng)（電鑄鎳-1周左右）(6) 電鑄層厚度不均勻，較薄，僅為48 mm左右。電鑄層具有較大的應(yīng)力-大型電鑄件變形顯著-不易承受大的沖擊載荷。應(yīng)用受到限制。3)電鑄的應(yīng)用高復(fù)制精度和好機(jī)械性能-航空、儀器儀表、精密機(jī)械、模具制造等方面作用。圖5-9 激光加工示意圖1234561激光器；2激光束；3全反射棱鏡；4聚焦物鏡；5工件；6工作臺(tái)5.3.2 激光加工激光加工1.

8、激光加工的原理1234561激光器；2激光束；3全反射棱鏡；4聚焦物鏡；5工件；6工作臺(tái)2. 激光加工的特點(diǎn)(1) 金屬和非金屬材料。(2) 極小光斑-微細(xì)和精密加工，如微細(xì)窄縫和微型孔。(3) 可用反射鏡將激光束-遠(yuǎn)離激光器的隔離室或其它地點(diǎn)進(jìn)行加工。(4) 不需刀具-非接觸加工-無(wú)加工變形。(5) 無(wú)需工具和特殊環(huán)境-自動(dòng)控制連續(xù)加工-效率高-變形和熱變形小。平面鏡激光束輔助氣體鈦合金噴嘴聚焦透鏡激光器3. 激光加工基本設(shè)備及其組成部分 激光加工的基本設(shè)備由激光器、導(dǎo)光聚焦系統(tǒng)和加工機(jī)(激光加工系統(tǒng))三部分組成。4. 激光加工的應(yīng)用1)激光打孔；2)激光切割圖5-10 CO2氣體激光器切割

9、鈦合金示意圖圖5-11 振鏡式激光打標(biāo)原理激光束光束準(zhǔn)直振鏡Y軸馬達(dá)透鏡3) 激光打標(biāo)12341激光；2被焊接零件；3被熔化金屬；4已冷卻的熔池12341激光；2被焊接零件；3被熔化金屬；4已冷卻的熔池圖5-12 激光焊接過(guò)程示意圖4) 激光焊接淬硬表面淬硬表面(a) 圓錐表面(b) 鑄鐵凸輪軸表面圖5-13 激光表面強(qiáng)化處理應(yīng)用實(shí)例5) 激光表面處理圖5-14 超聲波加工原理圖加工力工具工件振動(dòng)方向磨料工作液工具振幅1. 加工原理5.3.3 超聲波加工技術(shù)超聲波加工技術(shù)2. 特點(diǎn)1) 硬脆材料，特別是某些不導(dǎo)電的非金屬材料，例玻璃、陶瓷、石英、硅、瑪瑙、寶石、金剛石等?？梢约庸ご慊痄摵陀操|(zhì)合

10、金等材料，但效率相對(duì)較低。2) 工具材料硬度很高-制造形狀復(fù)雜的型孔。3) 切削力很小-不變形、燒傷。粗糙度小-0.2 m，加工精度0.050.02 mm，-薄壁、窄縫、低剛度的零件。4) 機(jī)床結(jié)構(gòu)和工具較簡(jiǎn)單-操作維修方便。5) 生產(chǎn)率較低-一大缺點(diǎn)。3. 超聲波加工設(shè)備 超聲波加工裝置如圖5-15所示。盡管不同功率大小、不同公司生產(chǎn)的超聲波加工設(shè)備在結(jié)構(gòu)形式上各不相同，但一般都由高頻發(fā)生器、超聲振動(dòng)系統(tǒng)(聲學(xué)部件)、機(jī)床本體和磨料工作液循環(huán)系統(tǒng)等部分組成。123456781冷卻器；2磨料懸浮液抽出；3工具；4工件；5磨料懸浮液送出；6變幅桿；7換能器；8高頻發(fā)生器123456781冷卻器；

11、2磨料懸浮液抽出；3工具；4工件；5磨料懸浮液送出；6變幅桿；7換能器；8高頻發(fā)生器圖5-15 超聲波加工裝置4超聲波加工的應(yīng)用超聲波加工的生產(chǎn)率雖然比電火花、電解加工等低，但其加工精度和表面粗糙度都比它們好，而且能加工半導(dǎo)體、非導(dǎo)體的脆硬材料，如玻璃、石英、寶石、鍺、硅甚至金剛石等。在實(shí)際生產(chǎn)中，超聲波廣泛應(yīng)用于型(腔)孔加工(如圖5-17所示)、切割加工(如圖5-18所示)、清洗(如圖5-19所示)等方面。(a) 加工圓孔(b) 加工型腔(c) 加工異形孔(d) 套料加工(e) 加工微細(xì)孔圖5-17 超聲波加工的型孔、腔孔類型圖5-18 超聲波切割加工 123454321(a) 超聲切割單

12、晶硅片示意圖1變幅桿；2工具(薄鋼片)；3磨料液；4工件(單晶硅)(b) 刀具1變幅桿；2焊縫；3鉚釘；4導(dǎo)向片；5軟鋼刀片(c) 切割成的陶瓷模塊圖5-19 超聲波清洗裝置1234567891清洗槽；2變幅桿；3壓緊螺釘；4壓電陶瓷換能器；5鎳片()；6鎳片()；7接線螺釘；8墊圈；9鋼墊塊圖5-20 電子束加工原理電子槍系統(tǒng)聚焦系統(tǒng)電子束工件抽真空系統(tǒng)電源及控制系統(tǒng)1.電子束加工1) 加工原理2)特點(diǎn)(1) 極其微細(xì)地聚焦(可達(dá)l0.1 m)-微細(xì)加工。(2) 加工材料范圍廣-任何材料瞬時(shí)熔化、汽化且機(jī)械力的作用極小，不易產(chǎn)生變形和應(yīng)力-各種力學(xué)性能的導(dǎo)體、半導(dǎo)體和非導(dǎo)體材料。(3) 真空

13、中進(jìn)行，污染少，加工表面不易被氧化。(4) 需要整套的專用設(shè)備和真空系統(tǒng)-較貴-生產(chǎn)中受到一定程度的限制。 5.3.4 其他常用特種加工技術(shù)其他常用特種加工技術(shù) 3)應(yīng)用 微細(xì)小孔、異型孔(如圖5-21所示)及特殊曲面。圖5-22所示為彎曲型面。其原理為：在磁場(chǎng)中受力，在工件內(nèi)部彎曲，工件同時(shí)移動(dòng)，即可加工曲面；隨后改變磁場(chǎng)極性，即可加工曲面；在工件實(shí)體部位內(nèi)加工，即可得到彎槽；當(dāng)工件固定不動(dòng)，先后改變磁場(chǎng)極性，二次加工，即可得到一個(gè)入口、兩個(gè)出口的彎孔。拉制電子束速度和磁場(chǎng)強(qiáng)度，即可控制曲率半徑。0.030.07 mm圖5-21 電子束加工的噴絲頭異形孔1323(a)(b)(c)(d)1工件；2工件運(yùn)動(dòng)方向；3電子束圖5-22 電子束加工曲面、穿孔2. 離子束加工1) 加工原理2) 離子束射到材料表面發(fā)生的撞擊、濺射、注入效應(yīng)。分為：(1) 刻蝕 (2) 渡膜 (3) 離子注入2) 特點(diǎn) (1) 目前特種加工中最精密、最微細(xì)的加工。離子刻蝕-納米級(jí)精度，離子鍍膜-亞微米級(jí)精度，離