机械制造工程学 教学课件 作者 李伟 谭豫之 _ 第9章　特种加工与先进制造技术.ppt

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1、第9章　特种加工与先进制造技术9.1　概述9.2　电火花加工9.3　电化学加工9.4　超声波加工9.5　激光加工9.6　电子束加工9.7　离子束加工9.8　水射流加工9.9　超精密加工技术9.10　纳米加工技术9.11　超高速加工技术第9章　特种加工与先进制造技术9.12　快速原型技术9.1　概述1)特种加工主要依靠电、化学、光、声、热等能量去除金属材料，而不主要依靠机械能，因此与加工对象的力学性能无关。2)工具硬度可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，因此不存在明显的的机械应变或热应变，可获得较小的表面粗糙

2、度值，其热应力、残余应力、冷作硬化等均比较小，尺寸稳定性好。4)有些特种加工，如超声波、电化学、水喷射、磨料流等，加工余量都是非常细微，因此不仅可加工尺寸微小的孔或狭缝，还能获得高精度和极小的表面粗糙度值。9.1　概述5)两种或两种以上的不同类型的能量可相互组合形成新的复合加工，其综合加工效果明显，且便于推广使用。9.2　电火花加工9.2.1　电火花加工的原理9.2.2　电火花加工的特点9.2.3　电火花加工的分类及应用9.2.4　电火花加工机床9.2.1　电火花加工的原理1)工具电极和工件电极之间必须保持一定的间隙。2)必须采用脉冲电源。3)必

3、须在有一定绝缘性能的流动的工作液中进行火花放电，这有利于产生脉冲性火花放电，并排除放电间隙中的电蚀物，还可以对电极及工件表面起较好的冷却作用。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1.主要优点1)适合于任何难切削材料的加工。2)可以加工特殊及复杂形状的表面和零件。3)脉冲参数可任意调节，加工中只要更换工具电极或采用阶梯形工具电极就可以在同一机床上连续进行粗加工、半精加工和精加工。9.2.2　电火花加工的特点2.局限性1)主要用于加工金属等导电材料，但在一定条件下也可

4、以加工半导体和非导体材料。2)一般加工速度较慢，因此通常安排工艺时多采用切削加工来去除大部分余量，然后再进行电火花加工以求提高生产率。3)存在电极损耗。9.2.3　电火花加工的分类及应用(1)电火花成形加工电极与工件之间只有一个相对的伺服进给运动，电极为成形电极，与被加工表面具有相同的截面形状，主要用于穿孔加工和型腔加工。(2)电火花线切割加工电极为沿轴线移动的线电极，工件作X、Y方向的进给运动，主要用于各种通孔、异形通孔的加工。(3)电火花磨削和镗磨电极与工件相对旋转，电极与工件有径向和轴向的进给，主要用于加工高精度和小表面粗糙度值的小孔。(4

5、)电火花同步共轭回转加工电极与工件都作旋转运动，电极相对工件可作纵、横向进给运动，主要用于加工异形齿轮、螺纹环规、内外回转体等。9.2.3　电火花加工的分类及应用(5)电火花高速小孔加工电极为大于0.3mm的细管，管内冲高压工作液，且电极一边旋转一边作垂直进给运动，主要用于线切割预穿丝孔的加工。(6)电火花表面强化与刻字电极在工件表面一边上下振动，一边相对移动，每一次振动都和工件接触一次，主要用于模具刃口、量刃具表面的强化和镀覆以及刻字、打印记等。9.2.4　电火花加工机床(1)脉冲电源它是指把直流或工频交流电转变成一定频率的单向脉冲电流，提供电

6、火花加工所需要的放电能量。(2)自动进给调节系统在电火花加工过程中，工具与工件必须保持一定的间隙。(3)工作液循环过滤系统它包括工作液箱、电动机、泵、过滤装置、工作液槽、油杯、管道、阀门以及测量仪表等。(4)机床本体机床本体由床身、立柱、主轴头、工作台及液槽等组成。图9-2　电火花穿孔加工a)圆孔　b)方槽　c)异形孔　d)弯孔9.2.4　电火花加工机床图9-3　电火花型腔加工1—工件　2—工作电极图9-4　电火花线切割工作原理图1—工作液　2—泵　3—喷嘴　4—导向器　5—工件6—丝筒　7—脉冲电源　8—电极丝　9—坐标工作台　10—数控装置　

7、11—步进电动机9.3　电化学加工9.3.1电解加工9.3.2电解磨削9.3.1　电解加工1.电解加工的原理2.电解加工的特点3.电解加工机床4.电解加工的应用1.电解加工的原理图9-6　电解加工原理图1—直流电源　2—工件　3—工作电极　4—电解液　5—进给机构2.电解加工的特点在简单的进给运动中一次可加工出形状复杂的型面、型腔，生产率比电火花加工高5-10倍。可以加工高硬度、高强度和高韧性等难切削的金属材料，如淬火钢、高温合金、钛合金等。加工中无切削力，适合加工薄壁零件。工具电极无损耗。加工后零件表面无残余应力、无毛刺。加工出的零件尺寸精度不

8、高，电解液对机床有腐蚀作用，电解产物回收较困难。9.3.2　电解磨削1.电解磨削原理2.电解磨削的特点3.电解磨削的应用1.电解磨削原理