金屬工藝學(xué)第五篇 第四章精密加工和特種加工簡介

第四章精密加工和特種加工簡介第一節(jié)精整和光整加工第二節(jié)特種加工1一研磨用研磨工具和研磨劑，從工件上去掉一層極薄表面層的精加工方法。原理：研磨是以物理和化學(xué)作用除去零件表層金屬的一種加工方法，因而包含著物理和化學(xué)的綜合作用第一節(jié)精整和光整加工返回平面研磨機研具和研磨劑研具的硬度應(yīng)比工件低一些，耐磨性要好，常用材料有灰鑄鐵、軟鋼、黃銅、紫銅等。研磨劑為磨料和油脂等調(diào)和而成的混合物，有液態(tài)、膏狀和固態(tài)3種。為了減少切削熱，研磨一般在低壓、低速條件下進(jìn)行。研磨可用于加工金屬和非金屬材料的多種表面，如平面、圓柱面、圓錐面、螺紋、齒面、球面等。單件小批量生產(chǎn)時用手工研磨，批量較大時用機械研磨研磨的特點：1）加工簡單，不需要復(fù)雜設(shè)備；2）可以達(dá)到較高的尺寸精度、形狀精度和表面粗糙度，但不能提高位置精度；3）生產(chǎn)率較低；4）研磨劑易于飛濺，污染環(huán)境。二、珩磨1、工作原理桁磨是利用帶有油石的桁磨頭對孔進(jìn)行的精整加工方法。2、工藝特點及應(yīng)用切削效率高；加工精度高；零件表面使用壽命長；桁磨頭結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。桁磨主要用于孔的精整加工，也可以加工平面，外圓面等

電火花加工的定義在一定的液體介質(zhì)中，使工具和工件之間不斷產(chǎn)生脈沖性的火花放電，靠放電時局部、瞬時產(chǎn)生的高溫把金屬蝕除下來。使零件的尺寸、形狀和表面質(zhì)量達(dá)到預(yù)定技術(shù)要求的一種加工方法。第一電火花加工1、電火花加工的基本原理與設(shè)備第二節(jié)特種加工返回8

電火花加工的基本原理電腐蝕現(xiàn)象電腐蝕現(xiàn)象的原因火花放電產(chǎn)生熱量高溫金屬局部熔化、氣化被去除電腐蝕現(xiàn)象用于尺寸加工的條件必須具有足夠大的火花放電強度；極間保持一定放電間隙←自動進(jìn)給調(diào)節(jié)系統(tǒng)間隙過大：不能擊穿間隙郭小：短路接觸火花放電必須是瞬時脈沖放電（10-7~10-3s）←脈沖電源連續(xù)放電：電弧放電，無法控制尺寸兩電極之間必須充入介質(zhì)←工作液循環(huán)過濾系統(tǒng)工作液：煤油、皂化液、去離子水工作液的作用有利于火花放電排除電蝕產(chǎn)物冷卻電極和工件脈沖電壓波形加工原理圖

電火花加工設(shè)備

自動進(jìn)給調(diào)節(jié)系統(tǒng)脈沖電源工組液循環(huán)過濾系統(tǒng)機床本體2、電火花加工的特點適合于難加工材料的加工可加工特殊、復(fù)雜形狀的零件（低剛度工件及微細(xì)加工）可以實現(xiàn)加工過程自動化（相對運動簡單）非接觸式加工，機械力不明顯只能加工導(dǎo)電材料（在一定條件下可加工半導(dǎo)體材料）加工速度慢電極損耗（多集中在尖角或底面）3、電火花加工的應(yīng)用電火花穿孔成型加工電火花線切割加工電火花內(nèi)孔，外圓和成型磨削電火花同步共軛回轉(zhuǎn)加工電火花高速小孔加工電火花表面強化，刻字

電火花穿孔成型加工（占電火花機床總數(shù)的30%）工具和工件間主要只有一個相對的進(jìn)給運動

工具為成形電極，它與被加工表面有相同的截面或形狀

電火花高速小孔加工采用細(xì)管（直徑大于0.3mm）電極，管內(nèi)沖入高壓水基工作液細(xì)管電極旋轉(zhuǎn)穿孔速度極高（60mm/min)

（用于線切割預(yù)穿絲孔或深徑比很大的小孔，如噴嘴等）電火花小孔加工實例實例1：在鋼球中加工φ0.3~3mm孔實例2：噴嘴上加工φ0.3~1mm孔17

異型小孔的電火花加工反拷加工法原理圖化學(xué)纖維噴絲板的異型孔異型孔例18

其他電火花加工19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)上于50年代末最早在前蘇聯(lián)發(fā)展起來的一種新的工藝形式。它是用線狀電極（鉬絲或銅絲）靠火花放電對工件進(jìn)行切割。應(yīng)用廣泛，線切割加工機床占電加工機床的60%以上。

電火花線切割加工原理工具電極絲與工件之間脈沖放電（正極性加工）電極絲沿其軸向作走絲運動（金屬絲φ0.006~0.2mm）工件相對于電極絲在X、Y平面內(nèi)作數(shù)控運動高速走絲：走絲速度8～10m/s，往復(fù)運動（我國獨創(chuàng)）低速走絲：走絲速度＜0.2m/s，單向運動XY電源

線切割加工的分類

線切割加工的分類：按電極絲的運行速度：高速走絲電火花線切割機床（8～10m/s）低速走絲電火花線切割機床（＜0.2m/s）按機床控制方式：靠模仿型控制光電跟蹤控制數(shù)字程序控制（95%以上）

高速走絲線切割加工設(shè)備組成

高速走絲線切割加工設(shè)備

低速走絲線切割加工設(shè)備

線切割加工工藝的應(yīng)用（1）加工微型齒輪

線切割加工工藝的應(yīng)用（2）旋轉(zhuǎn)切割旋轉(zhuǎn)切割27

線切割加工工藝的應(yīng)用（3）28

線切割加工工藝的應(yīng)用（4）利用普通二維線切割機床，加工三維直紋曲面29

線切割加工工藝的應(yīng)用（5）30第二電解加工1、電解加工的基本原理2、電解加工的特點優(yōu)點：1)、加工型面的生產(chǎn)率高2)、工件不受材料力學(xué)性能限制3)、加工表面質(zhì)量好4)、工具陰極基本沒有損耗缺點：1、加工精度難以控制2、電解液對設(shè)備有腐蝕3、設(shè)備的基本投資大4、電解產(chǎn)物難以處理5、工具陰極的設(shè)計制造比較困難3、電解加工的應(yīng)用適應(yīng)于難加工金屬材料、復(fù)雜形狀或薄壁零件的批量生產(chǎn)1)、型腔、型面的加工2)、穿孔套料加工3)、內(nèi)孔的拋光、去毛刺、倒角等4)、電解磨削第三激光加工激光技術(shù)是60年代初發(fā)展起來的一門新興科學(xué)。激光加工是利用激光束與物質(zhì)相互作用的特性對材料（包括金屬與非金屬）進(jìn)行切割、焊接、表面處理、打孔及微加工等的一門加工技術(shù)。

激光加工是一門綜合技術(shù)，它涉及到光、機、電、材料及檢測等多門學(xué)科。光的小常識人們能夠看見的光稱為可見光可見光波長：0.4~0.76μm可見光根據(jù)波長不同分為：紅，橙，黃，綠，青，藍(lán)，紫波長大于0.76μm稱紅外光或紅外線波長小于0.4μm稱紫外光或紫外線激光具有強度高，單色性好，相干性好和方向性好等特性。激光加工的原理是材料吸收光能并轉(zhuǎn)化為熱能使材料加熱，熔化，汽化及冷凝。激光加工的特點功率密度高：108~1010W/cm2

幾乎可以加工任何材料（陶瓷，金剛石，石英等硬脆材料）光斑大小可以聚焦到微米級：可用以精密微細(xì)加工非接觸加工，沒有明顯的機械力，沒有工具損耗問題。加工速度快、熱影響區(qū)小，容易實現(xiàn)加工過程自動化。加工裝置簡單，不要求復(fù)雜的抽真空裝置。(與電子束加工等比較)重復(fù)精度和表面粗糙度不易保證金屬氣體及火星等飛濺物，操作者應(yīng)戴防護(hù)眼鏡。利用激光進(jìn)行材料加工屬于熱加工方法，加工過程大致分為四個階段。加熱：激光熱處理熔化：激光焊接氣化：激光切割，打孔，劃線等冷凝：恢復(fù)狀態(tài)四個過程可由激光功率和照射時間決定激光加工過程激光加工的基本設(shè)備

激光加工的基本設(shè)備包括激光器、電源、光學(xué)系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、機械系統(tǒng)、控制系統(tǒng)及安全保護(hù)系統(tǒng)。冷卻系統(tǒng)激光器電源光學(xué)系統(tǒng)控制系統(tǒng)機械系統(tǒng)

工作臺工件測試輔助能源激光打孔利用激光幾乎可在任何材料上打微型小孔，目前已應(yīng)用于火箭發(fā)動機和柴油機的燃料噴嘴加工、化學(xué)纖維噴絲板打孔、鐘表及儀表中的寶石軸承打孔、金剛石拉絲模加工等方面。激光打孔適合于自動化連續(xù)打孔。如生產(chǎn)化學(xué)纖維用的噴絲板，在Φ100mm直徑的不銹鋼噴絲板上打一萬多個直徑為0．06mm的小孔，采用數(shù)控激光加工，不到半天即可完成。

激光打孔特點激光束在高硬度材料和復(fù)雜而彎曲的表面打小孔，速度快而不產(chǎn)生破損；效率高，尤其高密度群孔加工深徑比大，激光在碳鋼上加工0.25mm的小孔深徑比達(dá)65:1可加工硬脆軟材料可在難加工材料上加工斜孔40激光切割

激光可對各種金屬，非金屬板材及管材進(jìn)行高精密切割。與傳統(tǒng)工藝相比，具有速度快，切縫窄，切口光潔度好，變形微，熱影響區(qū)小，效率高，適用性廣等特點。41激光焊接激光可對同種金屬材料，不同金屬材料，難熔及易氧化材料進(jìn)行精密焊接。還可進(jìn)行微型焊接。激光焊接的特點是被焊接工件變形極小，幾乎沒有連接間隙，焊接精度高，焊接深度