第11章 特种加工设备.pptVIP

图11 - 5电火花成型加工原理 1—工件;2—脉冲电源;3—自动进给调节装置; 4—工具电极;5—工作液;6—过滤器;7—工作液泵 * 在工件和电极表面上的凸峰处电流密度大，产生局部高温，因此凸峰将首先被熔化、气化，形成微小的凹坑，这又会形成新的凸峰，下次脉冲放电时，又会在新的凸峰处蚀除金属。熔化的金属以粉末状散布于工作液中被带走并过滤掉。这样不断的脉冲放电，就可将工具电极的形状复制在工件上，实现成型加工。 * 11.3.2数控电火花成型加工机床 数控电火花成型加工机床是一种高精度的自动化加工机床。如图11 -6所示，它由机床本体、脉冲电 源、数控系统、工作液循环系统等组成。 * 图11 -6数控电火花成型加工机床示意图 * 机床主轴上装有工具电极(正极），工件(负极)固定在工作台上，在CNC系统控制下， Z向伺服电动机通过滚珠丝杠带动主轴上、下运动，使工具电极与工件之间保持稳定的放电间隙，实现电蚀加工过程。 X、Y两坐标工作台由伺服电动机通过滚珠丝杠实现X、Y向进给运动，完成指定的轨迹加工。 ATC是电极的自动更换装置，可根据需要更换不同形状的电极，以加工所需形状的。 * 11.4 激光切割机 11.4.1 概 述 1.光的物理概念 电磁学说认为：光是一种在一定波长范围内的电磁波。 波长λ、频率γ、光速c具有下列关系: λ= c /γ * 可见光： 可见的红、橙、黄、绿、蓝、青、紫光的波长范围为0.4～0.76μm； 紫外光： 波长小于0.4μm的光称为紫外光或紫外线； 红外光： 波长大于0.76μm的光称为红外光或红外线。 * 量子学说认为：光是一种以光速运动且具有一定能量的粒子流。 这种具有一定能量的粒子称为光子，光子的能量 E与光的频率成正比，即： E = hγ 式中， h为普朗克常数。 因此，光是一种具有波粒二相性的物质，即光既具有波动性，又具有粒子性。 * 2.原子发光的两种形式 （1）自发辐射 原子内部的电子，可以通过与外界交换能量而从一种运动状态改变为另一种运动状 态，对于每一种运动状态，原子内部都有某一确定的能量值，即能级。 习惯上把能量值大的叫高能级，把能量值小的叫低能级，最小的能级叫基态。 * 一般，能级越高，电子的数目就越少。如图11 -7所示为氢原子的能级示意图，其中，处于 E2 、E3 、…、E8 等高能级的电子很不稳定，总是力图回到较低的能级。因此，高能级的电子为激发态。 图11 -7 氢原子的能级示意图 * 电子从高能级向低能级运动的过程称为跃迁，当电子从高能级跃迁到低能级或基态时，常以发出光子的形式辐射出能量，这种发光过程称为自发辐射。 如日光灯、氙灯等光源都是自发辐射发光，自发辐射发光时的频率γ与跃迁能量差 En - E1 、普朗克常数 h遵循下列关系: γ =（ En - E1 ）/ h 由于各个受激原子自发跃迁返回基态时，辐射时间不一致，跃迁的能级多，因此，频率、波长不同。 故这类光源强度低、单色性差。 * （2）受激辐射 当一束光入射到具有大量激发态原子的系统中时，若这束光的频率与该系统中电子跃迁所发光的频率 γ =（ En - E1 ）/ h 很接近，则该系统中大量处于激发态的原子在这束光 的激发下会向低能级跃迁，同时发出一束光，这束光与入射光有着完全相同的特性（频率、 相位、传播方向等都相同），相当于把入射光放大了，这种发光过程称为受激辐射。 * 3.激光及其产生 激光(Laser，即Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation的缩写)意思是利用受激辐射而得到的加强光。 激光的特点： 具有强度高、单色性好、相干性好和方向性好的基本特性。 * 例如人工晶体红宝石基本成分是氧化铝，其中掺杂0.05%(质量分数)的氧化铬，铬离子就可以发射激光。 当用脉冲氙灯照射红宝石时，处于低能级 E1 (基态)的铬离子被大量激发到高能级En (激发态)，由于 En状态不稳定，寿命很短，大量 En状态的铬离子又很快跃迁到寿命较长的亚稳态 E2 。 * 这时当用频率为γ =(E2 - E1)/h 的光源去“刺激”(照射)它时，就可以产生从高能级 E2到低能级E1的受激辐射跃迁，发出相同频率γ的光子，而这些光子又会继续“刺激”别的亚稳态离子发出光来，这样互为因果，连锁反应，在极短的时间内可以使受激原子的能量以同一频率γ的单色光辐射出来，形成能量密度很高的激光。 * 4.激光的加工原理 由于激光的强度高、方向性好、颜色单纯，可以通过一系列的光学系统把激光束