金属切削加工原理及设备 教学课件 作者 孙庆群第11章 先进加工设备简介.ppt

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1、第11章先进加工设备简介【学习目标】通过本章的学习，对机械加工当中所要用到的先进加工设备（如特种加工设备、组合机床和数控加工设备等）的基本结构、工作原理、适应范围和加工方法有个简要了解，为机械加工中的设备选择提供更宽的思路。11.1特种加工设备11.2组合机床11.3数控加工设备11.4其他加工技术11.5数控机床刀具及刀库11.1.1电火花加工机床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放电的电腐蚀作用，对工件进行加工的方法。1．电火花加工原理在图11.1a中，脉冲电源2的两输出端分别接工件电极1和

2、工具电极4，自动进给调节装置3使二者之间保持预定的放电间隙，加工时，两极间加上直流100v左右的脉冲电压。由于工具和工件的表面不是绝对光滑，而是呈微观的凹凸不平状，故二者表面上各点之间的实际间隙大小不等，当脉冲电压由低升高时，使实际间隙最小处或绝缘强度最低处被击穿，在该局部产生火花放电，在微小的区域内由放电产生的瞬间高温使工件和工具表面的材料变产生程度不同的熔化和气化现象，与此同时，放电处的绝缘液体也被局部加热，迅速气化，体积膨胀，随之产生很高的压力,11.1特种加工设备将已经溶化、气化的材料从工件和工具的表面蚀除掉，

3、在二者的表面形成一微小的凹坑（图11.1b）。图b、c分别表示单个及多个脉冲放图11.1电火花加工原理图a)原理示意图b)、c)加工表面局部放大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8-被蚀除的材料电后的状态，在放电结束工作液恢复绝缘性能后，第二个脉冲又在两个表面之间新的最小间隙处重复上述过程。如此循环不已，直至工件的形状尺寸和表面质量达到所规定的技术要求为止。图11.1电火花加工原理图a)原理示意图b)、c)加工表面局部放大1-工件2-脉冲电源3-自动进给调节装置4-工具5-

4、工作液6-过滤器7-工作液泵8-被蚀除的材料2.电火花加工机床电火花加工机床主要承担支承、固定工件、固定工具电极（或线电极）以及循环和过滤工作液。机床必须具有传动机构，传动机构与电气控制装置构成坐标轨迹控制系统可以调整工件与工具电极的相对位置，实现加工进给和伺服。为了保证加工精度，机床的各部位都必须具有相应的精度和一定的刚度。电火花机床由床身、立柱、主轴头、液压箱、工作台、工作液循环过滤器和机床附件组成。（1）床身和立柱床身支承工作台，使工件获得在加工状态的位置。立柱支承主轴头，使工具电极获得在加工状态的位置。（2）工

5、作台工作台上的工作液箱，用来容纳工作液，使电火花加工部位浸泡在工作液中。（3）导轨电火花机床的床身、立柱和工作台都有导轨结构，其组合形式、材料、表面硬度等对机床的运动精度、定位精度和使用寿命影响很大。（4）主轴头主轴头是电火花机床的关键部件，在加工过程中，它担负着加工进给和加工伺服的频繁动作。（5）工作液循环过滤器它以强迫循环过滤的方式维持工作液箱中工作液的相对清洁。同时，通过工作液循环过滤系统的功能完成电火花成型加工工艺中的冲油或抽油。（6）机床附件各种机床附件分别承担工件装夹、校正，工具电极装夹、校正，工具电极平动

6、、旋转及辅助冲、抽油等功能。11.1.2电解加工设备电解加工属电化学加工方法，是继电火花加工之后，发展较快、应用较广泛的一种特种加工方法。1．电解加工原理电解加工是利用金属在电解液中产生阳极溶解的原理去除工件上多余的材料的如图11.2所示。图11.2电解加工示意图1.直流电源2.工具阴极3.工件阳极4.调节阀门5.电解液泵6.过滤器7.电解液8.过滤网图11.3电解加工成形原理图a)加工开始状态b)加工结束状态2．加工设备电解加工的基本设备主要包括直流电源、机床、电解液系统和自动控制系统。（1）直流电源电压不高，一般8

7、～24V，要求加工电压恒定，并在一定范围内连续可调。（2）机床用来安装夹具、工件（阳极）及工具（阴极），并实现其相对运动，传送直流电和电解液。（3）电解液系统其作用是连续平稳地向加工区供给足够压力、流量、温度合适而清洁的电解液，并带走电解产物，它主要由泵、电解液、过滤装置、管道和阀等元件组成。（4）自动控制系统由程序控制、参数控制和保护联锁三大部分组成。11.1.3超声波加工设备人耳对声音的听觉范围约为16~16000Hz的声波，频率低于16Hz的振动波称为次声波，高于16000Hz的振动波称为超声波，加工用的超声波频

8、率为16000~25000Hz。1．超声波加工原理（如图11.4所示）2．加工设备超声波加工设备的基本组成一般包括超声波发生器、超声波振动系统、磨料悬浮液循环系统和机床四大部分。（1）超声波发生器其作用是将工频交流电转变为具有一定功率输出的超声频振荡，以提供工具端面往复振动和去除被加工材料的能量。（2）超声波振动系统它的作用是把高