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1、LOGO 机械制造技术基础机械制造技术基础 * 1 LOGO第五章第五章 非传统加工与先进制造技术非传统加工与先进制造技术 vv第一节第一节 非传统加工非传统加工 vv第二节第二节 细微制造技术细微制造技术 vv第三节第三节 超精密加工超精密加工 vv第四节第四节 柔性制造自动化技术与系统柔性制造自动化技术与系统 vv第五节第五节 先进生产模式先进生产模式 一、电火花加工一、电火花加工 二、电解加工二、电解加工 三、激光加工三、激光加工 一、细微切削加工一、细微切削加工 二、细微磨削加工二、细微磨削加工 三、细微蚀刻三、细微蚀刻 四、超声波加工四、超声波加工 五、电子束加工五、电子束加工 六、
2、离子束加工六、离子束加工 七、七、 快速成形技术快速成形技术 一、超精密加工概念一、超精密加工概念 二、超精密加工的地位及意义二、超精密加工的地位及意义 三、特点、应用范围及分类三、特点、应用范围及分类 四、超精密加工技术的影响因素四、超精密加工技术的影响因素 一、柔性制造系统产生的背景一、柔性制造系统产生的背景 二、柔性制造系统的功能及适应范围二、柔性制造系统的功能及适应范围 一、计算机集成制造系统（） 二、智能制造系统（） 三、精良生产（） 四、敏捷制造（） *2 LOGO 第一节第一节 非传统加工非传统加工 科学技术的发展提出了许多传统切削加 工方法难以胜任的制造任务。 非传统加工法正是
3、为完成这些制造任务 产生和发展起来的。 高强度、高硬度、高脆性或高熔点的高强度、高硬度、高脆性或高熔点的 各种难加工材料的加工各种难加工材料的加工 具有较低刚度或复杂曲面的特殊零件具有较低刚度或复杂曲面的特殊零件 的加工的加工 *3 LOGO v特种加工是利用化学的化学的、物理的物理的（电、声 、光、热、磁）、电化学电化学的方法对材料进行 加工的 v特种加工能解决大量的普通机械加工方法 难以解决甚至不能解决的问题 *4 LOGO 非传统加工种类非传统加工种类 v 化学加工（CHM） v 电化学加工（ECM） v 电化学机械加工（ECMM ） v 电火花加工（EDM） v 电接触加工（RHM）
4、v 超声波加工（USM） v 激光束加工（LBM） v 离子束加工（IBM） v 电子束加工（EBM） v 等离子体加工（PAM） v 电液加工（EHM） v 磨料流加工（AFM） v 磨料喷射加工（AJM） v 液体喷射加工（HDM） v以及各种复合加工 *5 LOGO一、电火花加工 1.电火花加工原理 v利用工具电极和工件电极间瞬时火花放电所产生 的高温熔蚀工件的表面材料来实现加工。 v图6-1为电火花加工装置原理图。 *6 LOGO 2.电火花加工机床的组成 由脉冲电源、自动进给调节装置、机床本 体及工作液循环过滤系统等。 电火花加工的电源应选择直流脉冲电源， 以形成明显的极效应。 v图
5、6-2是线切割机床的工作原理图 *7 LOGO 电火花加工的特点及应用电火花加工的特点及应用 v电火花加工适用于导电性较好的金属材料的加 工，不受材料的强度、硬度、脆性、韧性及熔 点的影响； v加工过程中不存在切削力，可适用于薄壁、小 孔、窄缝的加工； *8 LOGO 电火花加工的特点及应用电火花加工的特点及应用 v可用于各种复杂形状的型孔及立体曲面型腔的 一次成形； v可以用来进行切断、切割，以及表面强化、刻 写、打印铭牌和标记等。 缺点：金属的去除率较低；存在重铸层和受热 影响层等。 *9 LOGO 二、电解加工二、电解加工 1.电解加工原理 电解加工是利用金属在电解液中发生阳极溶解的 电
6、化学反应原理，将金属材料加工成形的一种方法。 vv电解加工时，工件接电源的电解加工时，工件接电源的正极正极，工具接，工具接负极负极。 v图6-3为电解加工的工作原理图。 *10 LOGO 2.电解加工设备的组成 由机床本体、电源和电解液系统等部 分组成。 *11 LOGO 电解加工的特点及应用电解加工的特点及应用 工作电压低，电流大；不受加工材料的硬 度、强度、韧性的限制，可加工多种难切削金属材 料；加工效率比电火花成形加工高510倍；无机 械切削或切削热；平均加工公差可达0.1mm； 附属设备多，占地面积大，造价高；电解液腐蚀机 床，易污染环境。 *12 LOGO 三、激光加工三、激光加工
7、1.激光加工概述 激光特征：亮度高、方向性好、单色性好 、相干性好-利用光学系统可聚焦称极小的光斑 ，获得极高能量密度和极高的温度。 影响激光加工的因素：输出功率与照射时 间；焦距、发散角与焦点位置；照射次数；工件材 料等。 v图6-4为激光加工机示意图 *13 LOGO 2.激光加工机的组成 激光加工机通常由激光器、电源、光学 系统和机械系统组成。 *14 LOGO 3.激光加工的特点 不需要加工工具；激光束功率密度高，几乎可 以加工任何难加工的材料；工件无受力变形；激光 打孔、切割的速度很高，加工部位材料几乎不受切 削热的影响，热变形小；激光切割的切缝窄，切割 边缘质量好。 *15 LOG
8、O 四、超声波加工四、超声波加工 利用工具端面作超声频振动，使工作液中的悬 浮磨粒对工件表面撞击抛磨来实现加工。 v超声波加工适合于加工各种硬脆材料，特别是不 导电的非金属材料如玻璃、陶瓷、石英、玛瑙、宝 石、金刚石等。 v图6-5为超声波加工的原理图 *16 LOGO 五、电子束加工五、电子束加工 1.电子束加工原理 分为电子束热加工和电子束化学加工 电子束热加工电子束热加工 利用电子束的热效应来实现加工的。如电子束 熔炼、电子束焊接、电子束打孔等（图5-1） *17 LOGO 电子束化学加工电子束化学加工 功率密度非常低的电子束照射到工件表面（高 分子材料），入射电子与高分子相碰撞，使分子
9、链 断裂或重新聚合，从而使高分子材料的分子量和化 学性质发生变化，这就是电子束的化学效应。利用 该效应可以进行化学加工。 *18 LOGO 2.电子束加工设备主要由以下四部分组成： vv电子枪系统电子枪系统：由电子发射阴极、控制栅极 和加速阳极组成，电子枪用来发射高速电子 ，并初步聚焦，使电子加速。 vv控制系统控制系统：由聚焦装置、偏转装置和工作 台位移装置等组成。 *19 LOGO vv真空系统真空系统：形成真空环境。电子高速运动 、发射阴极不被氧化以及被加工表面不被氧 化等，均需要真空环境。 vv电源系统电源系统：提供各种控制电压和加速电压 。 *20 LOGO 电子束加工应用电子束加工
10、应用 电子束光刻电子束光刻-光刻胶是高分子材料，按规定图形 对光刻胶进行电子束照射就会产生潜像。再将它浸 入适当的溶剂中，由于照射部分和未照射部分材料 的分子量不同，溶解速度不一样，就会使潜像显影 出来。 集成电路光刻工艺原理集成电路光刻工艺原理（图6-7）： *21 LOGO 电子束加工的应用范围电子束加工的应用范围 v不锈钢、耐热钢、合金钢、陶瓷、玻璃和宝石等 难加工材料的圆孔、异形孔和窄缝的加工，最小 孔径可达0.020.003mm。 v用来焊接难溶金属、化学性能活泼的金属，以及 碳钢、不锈钢、铝合金、钛合金等。 v细微加工的光刻。 电子束加工用于精密加工时要考虑热的影响电子束加工用于精
11、密加工时要考虑热的影响 。 *22 LOGO 六、离子束加工六、离子束加工 在真空条件下，利用惰性气体离子在电 场中加速而形成的高速离子流来实现微细加 工的工艺方法。 v离子束加工是一种新兴的细微加工方法， 在亚微米至纳米级精度的加工中很有发展前 途。 *23 LOGO 离子束加工种类离子束加工种类 vv离子束溅射去除加工离子束溅射去除加工：离子聚焦成细束 状，高速碰撞工件材料表面的原子或分子 ，实现原子或离子与母材的分离。 vv离子束溅射镀膜加工离子束溅射镀膜加工：离子被加速，打 在靶材上，靶材分离出原子或分子，附着 到工件表面形成镀膜。 *24 LOGO 离子束加工种类离子束加工种类 vv
12、离子束溅射注入加工离子束溅射注入加工：用高能离子轰击工 件表面，将离子打入工件表层，其电荷被中和， 成为置换原子或晶格间原子，留在工件表层，从 而改变了工件表层的材料成分和性能。 vv离子束加工对工件几乎没有热影响。离子束加工对工件几乎没有热影响。 *25 LOGO 七、快速成形技术七、快速成形技术 1.概述 20世纪80年代中期发展起来的一种新技术- -传统的加工方法是“去除”材料，而快速成形技术 则采用“增加”材料。 2.快速光造影系统（SLA） SLA组成：CAD/CAM系统、光学系统及扫 描控制系统、光敏树脂、树脂容器及升降工作台以 及后固化装置等组成。 *26 LOGO 3.其他类型的快速成形系统 v图a采用塑料作原料，零件按照每层的形状由热熔 塑料堆砌而成； v图b采用固体粉末作原料，零件由大功率激光束逐 层扫描烧结而成； v图c采用固体粉末作原料，零件是逐层按所要求形 状粘接而成； v图d ，零件由一层层纸或尼龙布粘接而成。 *27 LOGO Click to edit company slogan . * 28
