金属工艺学第2版作者尹传华第九章课件.pptxVIP

第九章　现代制造技术第一节　特 种 加 工传统的切削加工是通过刀具利用机械能,切去工件上多余材料完成加工的,因而刀具的硬度必须高于被加工工件的硬度,否则无法进行加工。1)不是主要依靠机械能,而是主要利用电、化学、光、声、热等能量来去除金属材料。2)工具硬度可以低于被加工材料的硬度。3)加工过程中工具和工件之间不存在显著的机械切削力。目前用于生产(尺寸加工)的特种加工方法主要有电火花加工、电子束加工、离子束加工、等离子束加工、电解加工、超声加工、激光加工、化学加工、液力加工等。图9-1　电火花加工原理示意图1—工件　2—脉冲电源　3—自动进给调节装置4—工具　5—工作液　6—过滤器　7—工作液泵一、电火花加工1.电火花加工的原理和特点电火花加工是在一定的介质中通过工具电极和工件电极之间脉冲性的火花放电,靠放电时局部、瞬间产生的高温把金属切除下来的一种加工方法。图9-2　电火花加工表面局部放大图1)必须有足够的火花放电强度,否则金属只能发热而不能被熔化和汽化。2)火花放电必须是瞬间的脉冲性放电,把每一次放电点局限于很小范围,使产生的热量来不及扩散到非加工区。3)火花放电必须在有一定绝缘性能的液体介质(煤油、皂化液、离子水等)中进行,以利于产生脉冲放电,排出切屑和冷却电极。4)工具电极和工件电极间必须保持一定的间隙(数微米至数百微米),也就是使工具电极随金属蚀除而连续地送进,并始终保持这一间隙。间隙过小易形成短路,间隙过大则不能击穿放电。电火花加工的主要特点:1)可以加工传统切削加工方法难以加工或无法加工的特殊材料、复杂形状的工件。2)加工时工具电极与工件不直接接触,两者之间无“切削力”,不受工具和工件刚度的限制,有利于实现微细加工。3)工具电极可用较软的纯铜、石墨等容易加工的材料制造。4)工件几乎不受热影响。2.电火花加工方法及应用(1)电火花成形加工　电火花成形加工是利用火花放电蚀除金属的原理,用工具电极对工件进行复制加工的工艺方法。图9-3　电火花线切割加工示意图1—传动轮　2—支架　3—导向轮　4—钼丝　5—脉冲电源6—工件　7—绝缘底板1)利用工具电极相对工件以不同的运动方式相组合,可实现包括齿轮和螺纹加工及电火花磨削等,见表9-1。微机控制的五坐标数控电火花机床,可把各种运动方式和成形、穿孔加工组合在一起。表9-1　其他电火花加工方法的图示及说明表9-1　其他电火花加工方法的图示及说明表9-1　其他电火花加工方法的图示及说明2)工具电极和工件在气体介质中进行放电的电火花加工方法,如金属电火花表面强化,电火花刻字等。3)工件为非金属材料的加工方法,如半导体与高阻抗材料的加工等。二、电解加工电解加工是继电火花加工之后应用较广泛的一项新工艺。1.电解加工的原理及其特点电解加工是利用金属在电解液中的“电化学阳极溶解”来将工件加工成形的。1)加工范围广。既不受金属材料本身硬度和强度的限制,可以加工硬质合金、淬火钢、耐热合金等高硬度、高强度及韧性金属材料,也可加工各种复杂型面工件,如叶片、模具等。2)电解加工的生产率较高,约为电火花的5~10倍,在某些情况下,比切削加工的生产率还高,且加工生产率不直接受加工精度和表面粗糙度的限制。3)可以达到较好的表面(表面粗糙度Ra1.25~0.2μm)和0.2mm左右的平均加工精度,且不产生毛刺。4)加工中无热作用及机械切削力的作用,加工面不产生应力、变形及变质层。5)加工中阴极工具在理论上不会损耗,可长期使用。电解加工的主要缺点和局限性为:1)不易达到较高的加工精度和加工稳定性。2)电解加工机床需有足够的刚性和防腐蚀性能,附属设备多,占地面积较大。3)电解产物需进行妥善处理,否则将污染环境。2.电解加工的应用电解加工在机械制造业中已广泛应用于下述几方面:三、超声加工超声加工也称为超声波加工。1.超声波加工的工作原理超声加工是利用工具端作超声频振动,通过磨料悬浮液加工使工件成形的一种方法,工作原理如图9-6所示。图9-6　超声加工原理示意图1—工具　2—工件　3—磨料悬浮液　4、5—变幅杆　6—换能器　7—超声发生器2.超声加工的特点与应用1)适合于加工各种硬脆材料,特别是不导电的非金属材料,如玻璃、陶瓷(氧化铝、氮化硅)石英、锗、硅、石墨、玛瑙、宝石、金刚石等。对于导电的硬质金属材料如淬火钢、硬质合金等,也能进行加工,但加工生产率较低。2)由于工具可用较软的材料,做成较复杂的形状,故不需要使工具和工件作比较复杂的相对运动,因此超声加工机床的结构比较简单,操作、维修方便。3)由于去除加工材料是靠极小磨料瞬时局部的撞击作用,故工件表面的宏观切削力很小,切削应力、切削热很小,不会引起变形及烧伤,表面粗糙度也较低(Ra0.1~1μm),加工精度可达0.01~0.02mm,而且可以加工薄壁、窄缝、低刚度