磨料喷射加工技术现状

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1、磨料喷射加工技术1磨料喷射（AJM）加工技术现状1.1AJM简介磨料喷射加工（AJM）技术是指磨粒在高速气流的带动下，冲击需要加工表面，从而达到去除金属完成加工的一种加工方法。磨料喷射加工与传统的喷砂加工的不同在于磨料非常细小，加工过程中的参数和切削过程均可以精确控制。AJM通过微小的切削过程来去除金属，对硬脆材料——玻璃，硅，钨，陶瓷特别有效，对弹性材料——橡胶，塑料等难切削金属效果不佳。因为加工刀具没有接触到加工表面，所以可以避免加工过程中的颤动和震动，使通过AJM加工的工件表面精度较高。由于介质气流在加工过程中相当于冷却液的作用，属于冷切削，因此工件不会产

2、生热损伤，不影响和改变热敏合金特性。在加工过程中，工件表面不产生加工应力和热损伤；磨料喷射加工后的表面有散乱的纹理，表面粗糙度值为Ra0.15~1.6μm；为防止在加工表面形成弯月形洼坑，喷嘴必须作不停的运动；磨料喷射用磨料粉末应仔细分级筛选，以保证形成合适的射流；压缩气体不能用氧气替代，因为氧气与工件碎屑或磨料相混合时可能发生强烈的化学反应，此外，压缩气体要经过过滤和干燥，以去除油和水份；喷射加工要在防尘罩内或在吸力足够的吸尘器附近进行。基本组成：磨料喷射光整加工设备由4部份组成（见图1）：存储、混和和输送磨料的装置；工作室；吸尘器；供应干燥气体的气源。图2为

3、磨料流喷射光整加工的流程图，经过干燥和油水分离的压缩空气到达混和室与来自磨料喂入装置的磨料相混和，压缩气体的压力和流量由调压阀5和阀3控制，磨料喂入量通过调节振动器的振幅和频率控制，经混和后的磨料流由喷嘴喷出，直接作用到被加工工件表面。真空吸尘器与工作室相连，以吸除废屑及加工后的磨料流尘埃。气源的压力至少为700~900kpa，气体含水量要小于0.05％，可以用瓶装二氧化碳或氮气作为干燥气体的气源。喷嘴端部通常用碳化钨或蓝宝石制造，其寿命与所用磨料的种类及压力有关。磨料微粉必须干净、干燥和仔细分选，磨料不能回用。5图3描绘了AJM加工的主要组成和过程，包括刀具，

4、介质，工件等。图3AJM加工过程图解磨粒要求：材料：铝氧土，碳化硅；颗粒应该具有锋利的边缘；磨粒直径在10-50μ5m，15-20μm最佳；刃边磨损后不能继续使用，因为小颗粒会堵塞喷嘴。气流：磨粒气流混合物的流动速率取决于气体压力和气体流速；气压一般在0.2-1N/mm²；气流的组成影响压力和流速。喷嘴：必须是硬质金属以减少摩擦损耗：WC；蓝宝石；嘴口面积0.05-0.2mm²；嘴口形状可以圆形或者矩形，直头或者直角头。1.2AJM加工参数影响金属去除率的主要参数是喷嘴高度，磨料类型，磨料流速和气压大小。不同的喷嘴高度（NTD）用于不同的加工方法。切除加工时，喷

5、嘴距离工件很近，NTD<0.8mm。这时切除速率低但是加工精度高。当NTD增大时，切除率将增大直到达到最大值。继续增大，大约7-13mm时，切除率降低并且切削宽度增大。图4喷嘴距离与切宽的关系不同磨料在不同的加工工艺中使用。铝氧土和碳化硅通常用于清洗，切除，去毛刺。抛光和喷丸一般使用玻璃磨料。碳酸氢钠一般用于加工软质金属。磨粒尺寸也非常重要，当磨粒尺寸在15μm-45μm时，切削效果最好。磨粒粉末不可使用，因为不但会降低切削、磨削效率，还容易与工件金属亲和。磨料的流动速率直接影响金属去除率，同样会影响喷嘴的使用寿命。图5流速与金属切除率的关系5增大喷嘴压力会稍微

6、提高切速，但相对其他条件变化影响较弱，而且会降低喷嘴寿命，因此压力一般在20-100N/cm²。整体切除速率较低，一般在50-100mg/min，但对于在硬脆金属上进行复杂精密加工来说已经很好的了。通常情况下可以获得0.1μm的精度，在最佳加工状态下的加工表面可以获得0.3μm-1.5μm的精度。1.3AJM的应用AJM在电子工业领域内应用的十分成功。比如加工陶瓷元件，加工电阻器，切削、清洗、钻口、斜切半导体金属锗、硅、镓；AJM可以对铁质模具、铸模硬化加工后进行细微调整，精密去除毛刺。因此AJM还可以应用于航空、医疗器械、电脑等需要高质量高精度的领域；可以对尼

7、龙、聚四氟乙烯和酚醛塑料等非金属零件进行表面光整加工；可剥除导线绝缘层和清理导线而不影响导电性；可用来进行玻璃表面消光、修整电路板以及修整硅和镓等；可进行珠宝表面抛光和清除古代文物上的污迹；可用来清理电容和电阻混和电路等。2AJM加工方法存在的问题或不足AJM加工去除率慢；喷嘴容易堵塞；加工孔时加工时间与孔深度不成比例，加工深孔时效率低；磨料是否能混合均匀和精确控制磨料流量问题；一些磨料在加工后可能会滞留在工件表面，影响表面粗糙度和加工效率；不适合加工大型零件及去除超大毛刺的加工；对于软质和弹性金属加工效果不理想。3这些方面应该研究什么金属去除率与喷嘴距离，磨粒

8、锋利度，磨料流量有关。喷