《機械加工技術(shù)》教學(xué)課件-第十五章-現(xiàn)代加工技術(shù)

機械加工技術(shù)機械加工技術(shù)第十五章現(xiàn)代加工技術(shù)電火花加工1超聲加工2激光加工3電子束加工5高速切削技術(shù)4第十五章現(xiàn)代加工技術(shù)電火花加工1超聲加工2激光加工3電子現(xiàn)代加工技術(shù)又稱特種加工技術(shù)。主要采用電、磁、聲、光等物理能量及化學(xué)能量或其組合進行材料變形、材料去除或改變性能等。常用現(xiàn)代加工方法的分類如下表所示。現(xiàn)代加工技術(shù)又稱特種加工技術(shù)。主要采用電、磁

現(xiàn)代加工的特點有:

一般現(xiàn)代加工技術(shù)適應(yīng)性強,加工范圍廣。

多數(shù)現(xiàn)代加工技術(shù)幾乎沒有力的作用。

便于實現(xiàn)控制和操作自動化。

可獲得較低的表面粗糙度?，F(xiàn)代加工的特點有:一般現(xiàn)第一節(jié)電火花加工一、電火花加工基本工作原理電火花加工也被稱為放電加工或電蝕加工,是指在一定介質(zhì)中,通過工具電極和零件電極之間不斷產(chǎn)生的脈沖電火花放電,并瞬時產(chǎn)生高溫把金屬蝕除掉,對零件進行加工的一種方法。其工作原理如下圖所示。電火花加工原理示意圖工件脈沖電源自動進給調(diào)節(jié)裝置工具工作液過濾器工作液第一節(jié)電火花加工一、電火花加工基本工作原理電火花單個脈沖放電后的電蝕坑多次脈沖放電后的電極表加工出的零件形狀電火花加工表面的過程示意圖如下圖所示。電火花加工表面示意圖單個脈沖放電后的電蝕坑多次脈沖放電后的電極表加工出的零件形狀二、電火花加工應(yīng)用和特點1.電火花加工的應(yīng)用電火花加工適用于單件小批量生產(chǎn)電火花加工的主要加工應(yīng)用如下圖所示：電火花可加工的異形孔的徑向截面形狀二、電火花加工應(yīng)用和特點1.電火花加工的應(yīng)用電火花加工適用2.電火花加工的特點適合于難切削的材料?？梢约庸?fù)雜形狀的零件?？梢灾苯永秒娔芗庸?。主要用于加工金屬等導(dǎo)電材料,也可加工半導(dǎo)體和非導(dǎo)體材料。加工速度較慢存在電極損耗。小角部半徑有限制。2.電火花加工的特點適合于難切削的材料第二節(jié)超聲加工一、超聲加工的工作原理如左圖所示，超聲波發(fā)生器產(chǎn)生高頻交流電源,輸送給超聲換能器,產(chǎn)生超聲波振動,助變幅桿將振幅放大,使變幅桿下端的工具產(chǎn)生強烈振動。液由工具帶動也產(chǎn)生強烈振動,沖擊工件表面。工具連續(xù)進給,加工持續(xù)進行,工具的形狀便“復(fù)印”在工件上,直到達到要求的尺寸。

超聲加工是利用工具端面做超聲波振動,通過磨料懸浮液加工脆性材料的一種成形加工方法,適合于加工玻璃、陶瓷、寶石、金剛石和半導(dǎo)體等不導(dǎo)電的硬脆非金屬材料。超聲加工原理示意圖第二節(jié)超聲加工一、超聲加工的工作原理如左圖所示，二、超聲加工的應(yīng)用和特點1.超聲加工的應(yīng)用①加工硬脆材料的圓孔、異形孔和各種型腔、雕刻和研拋等，如下圖所示。超聲波加工應(yīng)用示例二、超聲加工的應(yīng)用和特點1.超聲加工的應(yīng)用②切割脆硬的單晶硅片,如下圖所示。變幅桿懸浮液噴頭懸浮液單晶硅③工件表層的分子在超聲波高速振動撞擊下,摩擦生熱并且和焊接在一起。它可以焊接鋁制品及尼龍、塑料等高分子制品。④把超聲加工與與電化學(xué)或電火花加工結(jié)合起來,就是復(fù)合加工,提高加工速度,降低工具損耗。②切割脆硬的單晶硅片,如下圖所示。變幅桿2.超聲加工的特點

加工范圍廣，但加工生產(chǎn)效率較低。機床的結(jié)構(gòu)較簡單,只需按一個方向進給,操作維修方便。加工精度好,能獲得較好的加工質(zhì)量,表面粗糙度Ra值可達0.1~0.8mm,尺寸精度可達0.01~0.02mm。2.超聲加工的特點加工范圍廣，但加工生第三節(jié)激光加工一、激光加工原理激光加工是指利用光能經(jīng)過透鏡聚焦后,形成能量密度很高的激光束,照射在零件的加工表面上,依靠光熱效應(yīng)來加工各種材料的一種加工方法。激光特點強度高單色性好相干性好方向性好加工原理：

當(dāng)把激光束照到零件的加工表面時,材料瞬間熔化甚至汽化而形成小坑,斑點周圍材料也熔化,材料小坑內(nèi)金屬蒸汽迅速膨脹,壓力突然增大產(chǎn)生微型爆炸,在沖擊波的作用下將熔融材料噴射出去,并在零件內(nèi)部產(chǎn)生一個方向性很強的反沖擊波,于是在零件加工表面打出一個具有一定錐度(上大下小)的小孔。第三節(jié)激光加工一、激光加工原理激光加工是指利用光二、激光加工的應(yīng)用與特點1.激光加工的應(yīng)用應(yīng)用激光打孔。激光切割。激光表面熱處理。激光焊接。激光雕刻。二、激光加工的應(yīng)用與特點1.激光加工的應(yīng)用應(yīng)用激光打孔。激2.激光加工的特點加工范圍廣?？捎糜诰芪⒓?xì)加工。激光加工無機械力和工具損耗。加工性能好。激光加工時會產(chǎn)生金屬氣體和火星等飛濺物,操作者應(yīng)戴防

護眼鏡,并注意通風(fēng)。2.激光加工的特點加工范圍廣。第四節(jié)電子束加工一、電子束加工原理如左圖所示,在真空條件下,電子槍利用電流加熱陰極發(fā)射電子束,帶負(fù)電荷的電子束高速飛向加速陽極,并通過電磁透鏡聚集,與工件表面的原子相互作用時,將沖擊能量轉(zhuǎn)換成熱能,加熱被照射部位,使材料局部熔化、蒸發(fā)或成霧狀粒子飛散噴射出來。隨著電子束沖擊孔不斷變深,電子束照射點亦越深入,可以打出很細(xì)很深的微孔。電子束加工示意圖電子槍控制柵極加速陽板聚集系統(tǒng)集束斑點工件移動臺第四節(jié)電子束加工一、電子束加工原理如左圖所示,二、電子束加工應(yīng)用及特點1.電子束加工應(yīng)用電子束加工孔，還可加工型孔、斜孔、彎孔,基加工速率高,

精度高,表面粗糙度值小,不受材料限制。電子束焊接除能對普通碳鋼、不銹鋼、合金鋼、銅、鋁等材

料進行焊接外,還能焊接高熔點金屬陶瓷等絕緣材料的焊接等。電子束熱處理可以使金屬表面加熱而不熔化,能獲得一種超細(xì)晶位組織,獲得用常規(guī)熱處理不能達到的硬度。電子束刻蝕。電子束光刻加工。二、電子束加工應(yīng)用及特點1.電子束加工應(yīng)用2.電子束加工的特點電子束能夠極其微細(xì)地聚焦,加工面積很小,精密微細(xì)。電子束能量密度很高,加工材料范圍很廣,且生產(chǎn)率很高。電子束的強度、位置、聚焦等可以控制,整個加工過程便于

實現(xiàn)自動化。在真空中進行,污染少,加工表面不氧化,特別適用于加工易氧

化的金屬及合金材料,以及純度要求極高的半導(dǎo)體材料。價格較貴,生產(chǎn)應(yīng)用有一定局限性。2.電子束加工的特點電子束能夠極其微細(xì)第五節(jié)高速切削技術(shù)通常把切削速度比常規(guī)切削速度高5~10倍以上的切削稱為高速切削。按不同材料鋁合金銅鋼灰鑄鐵鈦合金鎳合金1000~7000m/min900~5000m/min500~2000m/min800~3000m/min100~1000m/min50~500m/min切削速度范圍第五節(jié)高速切削技術(shù)通常把切削速度比常規(guī)切削速度高按不同加工方式車削銑削鉆削鉸削拉削磨削700~7000m/min200~7000m/min100~1000m/min20~500m/min30~75m/min5000~10000m/min切削速度范圍按車削銑削鉆削鉸削拉削磨削700~7000m/min200~一、高速切削優(yōu)越性優(yōu)越性料切除率高切削力低減少熱變形實現(xiàn)高精度加工增加機床結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性高速切削加工比常規(guī)切削加工單位時間材料切除率可提高3~6倍。良好的技術(shù)經(jīng)濟效益和常規(guī)切削加工相比,高速切削力至少降低30%。高速切削適合于加工容易發(fā)生熱變形的零件。高精度高速銑削加工精度一般為10mm,

有的精度還要高。一、高速切削優(yōu)越性優(yōu)越性料切除率高切削力低減少熱變形二、高速切削的工業(yè)應(yīng)用航空工業(yè)部門模具工業(yè)現(xiàn)代飛機都采用整體制造加工技術(shù),要通過切削加工出高精度、高質(zhì)量的鋁合金或鈦合金構(gòu)件。高速粗加工和淬硬后高速精加工也快速發(fā)展,并有取代電火花(EDM)和拋光加工的趨勢。目前很多CAM軟件都具有進給速度的優(yōu)化調(diào)整功能。應(yīng)用進給速度的優(yōu)化調(diào)整可使切削過程平穩(wěn),提高加工表面質(zhì)量。切削層面積的大小完全由CAM軟件自動計算,進給速度的調(diào)整可由用戶根據(jù)加工要求來設(shè)置。二、高速切削的工業(yè)應(yīng)用航空工業(yè)模具工業(yè)現(xiàn)代飛ThankYou!ThankYou!機械加工技術(shù)機械加工技術(shù)第十五章現(xiàn)代加工技術(shù)電火花加工1超聲加工2激光加工3電子束加工5高速切削技術(shù)4第十五章現(xiàn)代加工技術(shù)電火花加工1超聲加工2激光加工3電子現(xiàn)代加工技術(shù)又稱特種加工技術(shù)。主要采用電、磁、聲、光等物理能量及化學(xué)能量或其組合進行材料變形、材料去除或改變性能等。常用現(xiàn)代加工方法的分類如下表所示?，F(xiàn)代加工技術(shù)又稱特種加工技術(shù)。主要采用電、磁

現(xiàn)代加工的特點有:

一般現(xiàn)代加工技術(shù)適應(yīng)性強,加工范圍廣。

多數(shù)現(xiàn)代加工技術(shù)幾乎沒有力的作用。

便于實現(xiàn)控制和操作自動化。

可獲得較低的表面粗糙度。現(xiàn)代加工的特點有:一般現(xiàn)第一節(jié)電火花加工一、電火花加工基本工作原理電火花加工也被稱為放電加工或電蝕加工,是指在一定介質(zhì)中,通過工具電極和零件電極之間不斷產(chǎn)生的脈沖電火花放電,并瞬時產(chǎn)生高溫把金屬蝕除掉,對零件進行加工的一種方法。其工作原理如下圖所示。電火花加工原理示意圖工件脈沖電源自動進給調(diào)節(jié)裝置工具工作液過濾器工作液第一節(jié)電火花加工一、電火花加工基本工作原理電火花單個脈沖放電后的電蝕坑多次脈沖放電后的電極表加工出的零件形狀電火花加工表面的過程示意圖如下圖所示。電火花加工表面示意圖單個脈沖放電后的電蝕坑多次脈沖放電后的電極表加工出的零件形狀二、電火花加工應(yīng)用和特點1.電火花加工的應(yīng)用電火花加工適用于單件小批量生產(chǎn)電火花加工的主要加工應(yīng)用如下圖所示：電火花可加工的異形孔的徑向截面形狀二、電火花加工應(yīng)用和特點1.電火花加工的應(yīng)用電火花加工適用2.電火花加工的特點適合于難切削的材料。可以加工復(fù)雜形狀的零件。可以直接利用電能加工。主要用于加工金屬等導(dǎo)電材料,也可加工半導(dǎo)體和非導(dǎo)體材料。加工速度較慢存在電極損耗。小角部半徑有限制。2.電火花加工的特點適合于難切削的材料第二節(jié)超聲加工一、超聲加工的工作原理如左圖所示，超聲波發(fā)生器產(chǎn)生高頻交流電源,輸送給超聲換能器,產(chǎn)生超聲波振動,助變幅桿將振幅放大,使變幅桿下端的工具產(chǎn)生強烈振動。液由工具帶動也產(chǎn)生強烈振動,沖擊工件表面。工具連續(xù)進給,加工持續(xù)進行,工具的形狀便“復(fù)印”在工件上,直到達到要求的尺寸。

超聲加工是利用工具端面做超聲波振動,通過磨料懸浮液加工脆性材料的一種成形加工方法,適合于加工玻璃、陶瓷、寶石、金剛石和半導(dǎo)體等不導(dǎo)電的硬脆非金屬材料。超聲加工原理示意圖第二節(jié)超聲加工一、超聲加工的工作原理如左圖所示，二、超聲加工的應(yīng)用和特點1.超聲加工的應(yīng)用①加工硬脆材料的圓孔、異形孔和各種型腔、雕刻和研拋等，如下圖所示。超聲波加工應(yīng)用示例二、超聲加工的應(yīng)用和特點1.超聲加工的應(yīng)用②切割脆硬的單晶硅片,如下圖所示。變幅桿懸浮液噴頭懸浮液單晶硅③工件表層的分子在超聲波高速振動撞擊下,摩擦生熱并且和焊接在一起。它可以焊接鋁制品及尼龍、塑料等高分子制品。④把超聲加工與與電化學(xué)或電火花加工結(jié)合起來,就是復(fù)合加工,提高加工速度,降低工具損耗。②切割脆硬的單晶硅片,如下圖所示。變幅桿2.超聲加工的特點

加工范圍廣，但加工生產(chǎn)效率較低。機床的結(jié)構(gòu)較簡單,只需按一個方向進給,操作維修方便。加工精度好,能獲得較好的加工質(zhì)量,表面粗糙度Ra值可達0.1~0.8mm,尺寸精度可達0.01~0.02mm。2.超聲加工的特點加工范圍廣，但加工生第三節(jié)激光加工一、激光加工原理激光加工是指利用光能經(jīng)過透鏡聚焦后,形成能量密度很高的激光束,照射在零件的加工表面上,依靠光熱效應(yīng)來加工各種材料的一種加工方法。激光特點強度高單色性好相干性好方向性好加工原理：

當(dāng)把激光束照到零件的加工表面時,材料瞬間熔化甚至汽化而形成小坑,斑點周圍材料也熔化,材料小坑內(nèi)金屬蒸汽迅速膨脹,壓力突然增大產(chǎn)生微型爆炸,在沖擊波的作用下將熔融材料噴射出去,并在零件內(nèi)部產(chǎn)生一個方向性很強的反沖擊波,于是在零件加工表面打出一個具有一定錐度(上大下小)的小孔。第三節(jié)激光加工一、激光加工原理激光加工是指利用光二、激光加工的應(yīng)用與特點1.激光加工的應(yīng)用應(yīng)用激光打孔。激光切割。激光表面熱處理。激光焊接。激光雕刻。二、激光加工的應(yīng)用與特點1.激光加工的應(yīng)用應(yīng)用激光打孔。激2.激光加工的特點加工范圍廣。可用于精密微細(xì)加工。激光加工無機械力和工具損耗。加工性能好。激光加工時會產(chǎn)生金屬氣體和火星等飛濺物,操作者應(yīng)戴防

護眼鏡,并注意通風(fēng)。2.激光加工的特點加工范圍廣。第四節(jié)電子束加工一、電子束加工原理如左圖所示,在真空條件下,電子槍利用電流加熱陰極發(fā)射電子束,帶負(fù)電荷的電子束高速飛向加速陽極,并通過電磁透鏡聚集,與工件表面的原子相互作用時,將沖擊能量轉(zhuǎn)換成熱能,加熱被照射部位,使材料局部熔化、蒸發(fā)或成霧狀粒子飛散噴射出來。隨著電子束沖擊孔不斷變深,電子束照射點亦越深入,可以打出很細(xì)很深的微孔。電子束加工示意圖電子槍控制柵極加速陽板聚集系統(tǒng)集束斑點工件移動臺第四節(jié)電子束加工一、電子束加工原理如左圖所示,二、電子束加工應(yīng)用及特點1.電子束加工應(yīng)用電子束加工孔，還可加工型孔、斜孔、彎孔,基加工速率高,

精度高,表面粗糙度值小,不受材料限制。電子束焊接除能對普通碳鋼、不銹鋼、合金鋼、銅、鋁等材

料進行焊接外,還能焊接高熔點金屬陶瓷等絕緣材料的焊接等。電子束熱處理可以使金屬表面加熱而不熔化,能獲得一種超細(xì)晶位組織,獲得用常規(guī)熱處理不能達到的硬度。電子束刻蝕。電子束光刻加工。二、電子束加工應(yīng)用及特點1.電子束加工應(yīng)用2.電子束加工的特點電子束能夠極其微細(xì)地聚焦,加工面積很小,精密微細(xì)。電子束能量密度很高,加工材料范圍很廣,且生產(chǎn)率很高。電子束的強度、位置、聚焦等可以控制,整個加工過程便于

實現(xiàn)自動化。在真空中進行,污染少,加工表面不氧化,特別適用于加工易氧

化的金屬及合金材料,以及純度要求極高的半導(dǎo)體材料。價格較貴,生產(chǎn)應(yīng)用有一定局限性。2.電子束加工的特點電子束能夠極其微細(xì)第五節(jié)高速切削技術(shù)通常把切削速度比常規(guī)切削速