《机械工程学第4版 教学课件 ppt 作者 丁树模 主编 第18章 特种加工》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机械工程学第4版 教学课件 ppt 作者 丁树模 主编 第18章 特种加工（21页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第十八章 特 种 加 工,第一节 概 述 特种加工是指用电、声、光、热、磁及化学等的能量，对结构形状复杂、精度要求高、表面粗糙度低、材料难以加工的零件进行加工的方法。 一、特种加工的产生 随着科学技术的进步，许多部门对产品结构的要求日趋复杂，对性能的要求也日益提高。有的产品对高速度、大功率和小型化方面的要求越来越高，而有的产品对强度、韧性、硬度及耐高温、耐高压和抗腐蚀的能力要求越来越强，还有一些产品则对其结构形状以及精度提出了特殊的要求。 以上产品零件的加工用传统的切削加工方法，已不方便甚至不可能。机械制造业除了不断革新和发展传统的加工方法之外，还得不断地寻求新的加工方法，特种加工就是在这种前
2、提下产生和发展起来的。,二、特种加工的特点 1）特种加工工具的硬度可以低于工件的硬度，却能加工各种高硬度、高强度材料。 2）当利用电能等转换成热能来加工时，因热作时间很短，热作区很小，故能获得良好的表面质量，有利于加工热敏材料和低刚度零件。 3）在特种加工中，加工余量的去除过程大都是微细的，故它不仅能加工尺寸微小的孔或窄缝，有的还能获得极高的加工精度和极低的表面粗糙度。 4）在特种加工中，有的工件加工表面是工具形状、尺寸的复印。故特种加工可以采用简单的进给运动加工出复杂的型面。,第二节 电火花加工 一、电火花加工原理 图18-1所示为电火花加工原理。,图18-1 电火花加工原理 1工件 2绝缘
3、介质 3工具电极,二、电火花加工的特点及应用 电火花加工有如下特点： 1） 可以加工任何硬、脆、韧、软、高熔点材料。 2）有利于小孔、薄壁、窄槽以及各种复杂型孔、型腔等的加工。 3）可以减小材料被加工表面的热影响层，提高表面加工质量。 4）便于实现自动化。 应用电火花加工技术，可以对金属零件进行电火花穿孔和成型加工、电火花线切割、电火花磨削、电火花表面强化与刻蚀等。 三、电火花加工设备 （一）电火花加工设备的基本组成 （1）机床本体 （2）工作液循环系统 （3）脉冲电源（见图18-2） （4）自动进给调节装置,图18-2 电火花加工用脉冲电源 a）RC脉冲电源 b）可控硅式脉冲电源 c）晶体管
4、式脉冲电源,（二）电火花穿孔机 （1）电火花穿孔机的功用 电火花穿孔机主要用于各种截面形状的直通孔、小孔和微孔及型腔的加工。 （2）电火花穿孔机的组成 如图18-3所示。,图18-3 电火花穿孔机示意图 1床身 2立柱 3工作台 4加工箱 5工件 6工具电极 7主轴箱 8电源柜 9工作液供应装置,（三）电火花线切割机 （1）线切割机的功用及组成 线切割机主要用于模具、夹具零件上各种形状的直通成形孔及成形柱面（外表面）的加工，对非圆曲面可近似加工。 图18-4所示为快走丝数控线切割机的组成。 （2）线切割机电极丝运动的控制方式及应用 1) 靠模仿型控制 2) 光电跟踪控制 3) 数字程序控制,图
5、18-4 数控线切割机示意图 a）组成 b）切割区局部放大 1上工作台 2工具电极 3步进电动机 4精密丝杠 5控制脉冲 6数控装置 7卷丝筒 8走丝轮 9-工件 10脉冲电源 11喷嘴 12支座 13下工作台,第三节 电解加工 一、电解加工原理 电解加工原理如图18-5所示。电解加工形面成型的情况如图18-6所示。,图18-5 电解加工原理图 1电源 2工具电极 3工件 4电解液 5泵,图18-6 电解加工形面成型 情况示意图 a）加工开始 b）加工完成 1工具电极 2工件,二、电解加工的特点及应用 (1)特点 电解加工具有加工范围广、形面成型状况好、生产率高、工艺装备简单、操作方便、对工人
6、操作技术要求不高等优点。但是，它还存在不易达到较高精度、电解加工附属设备多、占地面积大、对机床的防腐性要求高、工具电极制造工作量较大等缺点。 (2)应用 主要用于能导电的难加工材料和形状复杂零件的加工，如小深孔、枪炮管内孔的膛线、涡轮叶片、整体叶轮表面等的加工。,第四节 超声波加工 一、超声波加工原理 加工原理如图18-7所示。,图18-7 超声波加工原理 1信号放大器 2高频振荡器 3硒整流器 4励磁线圈 5磁铁 6换能器 7变幅杆 8工具 9冷却器 10泵 11加工槽 12夹具 13工件 14磨料液,二、超声波加工的特点及应用 主要特点是： 1）适合于各类非金属硬脆材料（如玻璃、陶瓷、人造
7、宝石等）的加工。 2）设备结构简单，维护方便。 3）适于加工薄壁、窄缝及低刚度的零件。 4）生产效率较低。 目前超声波加工主要用于型孔和型腔加工、超声波切割、超声波焊接、超声波清洗及超声波复合加工等。图18-8所示为超声波加工应用举例。,图18-8 超声波加工应用举例 a）加工小孔 b）加工异形孔 c）加工型腔 d）雕刻 e）研磨金刚石拉丝模,第五节 激光加工 一、激光加工系统的组成 系统的组成如图18-9所示。,图18-9 激光加工系统组成框图,二、激光加工的特点及应用 主要特点： 1） 激光的能量密度高，可以加工任何金属和非金属材料。 2） 激光束能聚焦成1m以下的光斑，其热影响区小，工件
8、变形小，因此适于进行微细加工。 3） 激光加工速度快，热作用时间短，故可以加工热敏性材料。 4） 激光可以通过透明的物质，故激光加工可以在任何透明的环境中进行操作。 5） 激光加工不需要工具，故不存在设计制造工具和加工过程中的工具损耗问题。 6） 激光易于导向、聚焦和发散，激光束的方向便于调节，因此易于实现激光加工自动化。 7） 对于具有高热传导率或高反射率材料的加工比较困难，并且存在加工精度不高、输出能量难于精确控制以及加工效率低等缺点。 激光加工主要用于打孔、切割和动平衡去重、焊接、涂敷、表面热处理、表面强化及光泽处理等方面。,第六节 电子束和离子束加工 电子束和离子束加工是近年来获得较大
9、发展的两种特种加工技术，它们主要应用于精密微细加工方面。 一、电子束加工 1电子束加工原理 加工原理如图18-10所示。,图18-10 电子束加工原理 1驱动电动机 2工作台 3工件 4反射镜 5偏转器 6电磁透镜 7电子枪 8观察窗 9窗口,2电子束加工的特点 电子束加工有如下特点： 1）可实现亚微米级的精密微细加工。 2）工件不产生宏观应力变形。 3）加工材料的范围广。 4）加工效率非常高。 5）加工在真空中进行，尤其适合加工易氧化的金属及其合金材料。 6）电子束加工的成套设备价格昂贵，故其应用受到一定的限制。 3电子束加工的应用 电子束加工可用于打孔、切割、焊接、蚀刻和光刻等，特别适合于
10、高速打制微细异型孔、内曲面和弯孔，如图18-11所示。,图18-11 电子束加工微细异形孔、曲面和弯孔 a) 电子束加工微细异形孔 b) 电子束加工工件内部曲面和弯孔,二、离子束加工 1.离子束加工原理 加工原理如图18-12所示。,图18-12 离子束加工原理 1阴极 2工件 3离子束流 4电磁线圈 5灯丝 6电离室 7阳极 8阴极,2.离子束加工的特点 1）可以实现毫微米（0.001m）级的加工。 2）适宜加工易氧化的金属、合金和高纯度的半导体材料。 3）加工应力小,热变形小，加工表面质量高。 4）易于实现自动化，但设备费用高，加工成本高。 3. 离子束加工的应用 离子束加工的应用范围正在
11、日益扩大，目前主要用于三个方面：刻蚀加工、镀膜加工和用于工件表层改性的离子注入加工。,第七节 复合加工 对于前述特种加工，当把其中两种或两种以上的能量形式合理地组合在一起，就可实现复合加工。复合加工有很大的优点，它能成倍地提高加工效率和进一步改善加工质量。下面择要介绍两种复合加工。 1超声电解复合抛光 复合抛光的加工原理如图18-13所示。,图18-13 超声电解复合抛光原理 1工件 2电解液 3电解电源 4工具 5钝化膜,图18-14 超声调制激光复合加工 1工件 2透镜 3激光 4半反射镜 5工作物质 6全反射镜 7变幅杆 8换能器 9超声波发生器,2超声调制激光复合加工 超声调制激光打孔的工作原理如图18-14所示。,本 章 结 束,
