特种加工课件剖析讲课稿.ppt

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1、特种加工课件剖析电火花成型线切割加工激光加工超声波加工电子束加工离子束加工特种加工技术包括超声波加工英文简称为（UltrasonicMachining）USM，是利用超声频作小振幅振动的工具，并通过它与工件之间游离于液体中的磨料对被加工表面的捶击作用，使工件材料表面逐步破碎的特种加工。常用于穿孔、切割、焊接、套料和抛光。超声波加工超声波发生器将工频交流电能转变为有一定功率输出的超声频电振荡，换能器将超声频电振荡转变为超声机械振动，通过振幅扩大棒（变幅杆）使固定在变幅杆端部的工具端面产生超声波振动，迫使磨料悬浮液高速地不断撞击、抛磨被加工表面使工件成型。超声波加工原理适

2、合于加工各种不导电的硬脆材料，例如玻璃、陶瓷(氧化铝、氮化硅等)、石英、锗、硅、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。对于橡胶则不可进行加工。加工精度较高。由于去除加工材料是靠磨料对工件表面撞击作用，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，表面粗糙度也较好，公差可达0.008mm之内，表面粗糙度Ra值一般在0.1~0.4μm之间。超声波加工的特点由于工具和工件不做复杂相对运动，工具与工件不用旋转，因此易于加工出各种与工具形状相一致的复杂形状内表面和成形表面。超声波加工机床的结构也

3、比较简单，只需一个方向轻压进给，操作、维修方便。超声波加工面积不大，工具头磨损较大，虽然具有一定的生产速度，但生产率较低。（1）成形加工：超声波加工目前在各工业部门中主要用于对脆硬材料加工圆孔、型孔、型腔、套料、微细孔、弯曲孔、刻槽、落料、复杂沟槽等。超声波加工应用（2）切割加工：一般加工方法用于普通机械加工切割脆硬的半导体材料是很困难的，采用超声波切割则较为有效，而且超声波精密切割半导体、氧化铁、石英等，精度高、生产率高、经济性好，并且可以利用多刃刀具，切割单晶硅片，一次可以切割加工10~20片。（3）超声波焊接加工：超声波焊接是利用超声频振动作用，使被焊接工件的两

4、个表面在高速振动撞击下，去除工件表面的氧化膜，使该表面摩擦发热黏结在一起。因此它不仅可以加工金属，而且可以加工尼龙、塑料等制品。例如在机械制造业中，利用超声波焊接加工的双联齿轮。特点：不需要外加热和焊剂，热影响小、外加压力也小，不产生污染，工艺性和经济性也好。因此，该种方法可焊接直径或厚度很小的材料(可达0.015~0.03mm)，焊接材料不仅仅限于金属，还可以焊接塑料、纤维等制品。目前在大规模的集成电路制造中已广泛采用该中加工方法。（4）超声波清洗：超声波清洗的原理主要是基于清洗液在超声波的振动作用下，使液体分子产生往复高频振动，引起空化效应（存在于液体中的微气核空

5、化泡在声波的作用下振动，当声压达到一定值时发生的生长和崩溃的动力学过程）的结果。眼镜、精密仪器零件等。电子束加工（ElectronBeamMachining,EBM）人们通常把利用高能量的电子束对材料进行工艺处理的各种方法统称为电子束加工。电子束加工是利用高能电子束流轰击材料，使其产生热效应或辐照化学和物理效应，以达到预定的工艺目的。电子束加工在真空条件下，电子枪射出高速运动的电子束，电子束通过一极或多极汇聚形成高能束流，经电磁透镜聚焦后轰击工件表面，由于高能束流冲击工件表面时，电子的动能瞬间大部分转变为热能。由于光斑直径极小(其直径在微米级或更小)，在轰击处形成局部

6、高温，可使被冲击部分的材料在几分之一微秒内，温度升高到几千摄氏度以上，使材料局部快速汽化、蒸发而实现加工目的。所以电子束加工是通过热效应进行的。束斑极小。由于电子束能够极其微细地聚焦，甚至聚焦到0.1μm，加工面积可以很小，是一种精密微细的加工方法。能量密度很高。去除材料主要靠瞬时蒸发，是一种非接触式加工。适合于加工精微深孔和狭缝等，速度快，效率高。可控性好。可以通过磁场或电场对电子束的强度、位置、聚焦等进行直接控制，可加工出斜孔、弯孔及特殊表面，便于实现自动化生产。电子束加工特点生产率很高。电子束的能量密度高，而且能量利用率可达90%以上。无污染。电子束加工是在真空

7、中进行。电子束加工有一定的局限性，一般只用来加工小孔、小缝及微小的特形表面，且需要一套专用设备和数万伏的高压真空系统，价格较贵，生产应用有一定局限性。（1）电子束打孔目前，电子束打孔的最小直径已达1mμ。适用于各种材料。同时生产率极高。可加工各种异型孔、斜度孔、锥孔、弯孔。电子束加工应用在喷气发动机燃烧室罩、机翼的吸附屏、化纤喷丝头、人造革透气孔、塑料上的孔，不但用电子束来加工，而且效率高。加工异型孔极其方便。利用磁场对电子束方向进行偏转，控制合适的曲率半径，从而得到所需的弯孔或弯缝。（2）电子束焊接电子束焊接是电子束加工技术中发展最快、应用最广的一