第四章精密與特種加工

1、1第4章 精密加工和特種加工 2精密加工和光整加工精密加工和光整加工 精密加工：精密加工：是指在精加工之后從零件上切除很薄的材料層，以提高零件精度和減小表面粗糙度為目的的加工方法，如研磨和珩磨等。 光整加工：光整加工：是指不切除或從零件上切除極薄材料層，以減小零件表面粗糙度為目的的加工方法，如超級(jí)光磨和拋光。 3 在研具與工件之間置以研磨劑，從零件上研去一層極薄表面層,對(duì)工件表面進(jìn)行光整加工的方法。特點(diǎn)特點(diǎn) 研磨外圓尺寸精度可達(dá)公差等級(jí)IT6IT5以上，表面粗糙度可達(dá)Ra為0.10.08。設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，生產(chǎn)率較低，在高精度零件和精密配合的偶件加工中，是一種有效的方法。研研 磨磨4研研

2、磨磨機(jī)機(jī)5研具材料鑄鐵軟鋼黃銅塑料或木材6研磨劑組成形態(tài)磨料研磨液填料液態(tài)固態(tài)膏狀7磨粒材料剛玉碳化硅 大部分磨粒懸浮于磨具與零件之間，起滾動(dòng)切削作用。 8研具研磨原理研磨劑運(yùn)動(dòng)壓力9手工研磨外圓 研磨時(shí)，將彈性研磨環(huán)套在零件上，并在研磨環(huán)與零件之間涂上研磨劑，調(diào)整螺釘使研磨環(huán)對(duì)零件表面形成一定的壓力。 研磨劑研磨劑10手工研磨外圓研磨劑研磨劑 零件裝夾在前后頂尖上，作低速回轉(zhuǎn)(20m/min30m/min)，同時(shí)手握研磨環(huán)作軸向往復(fù)運(yùn)動(dòng)，直至合格為止。 11手工研磨內(nèi)圓研磨劑研磨劑12機(jī)械研磨 研具由上下兩塊鑄鐵研磨盤組成，研具由上下兩塊鑄鐵研磨盤組成，二者可同向或反向旋轉(zhuǎn)。二者可同向或反向

3、旋轉(zhuǎn)。 13機(jī)械研磨 下研磨盤與機(jī)床轉(zhuǎn)軸剛性連接，上研磨下研磨盤與機(jī)床轉(zhuǎn)軸剛性連接，上研磨盤與懸臂軸活動(dòng)鉸接，可按照下研磨盤自動(dòng)盤與懸臂軸活動(dòng)鉸接，可按照下研磨盤自動(dòng)調(diào)位，以保證壓力均勻。調(diào)位，以保證壓力均勻。 14機(jī)械研磨 在上下研磨盤之間有一個(gè)與偏心軸相連在上下研磨盤之間有一個(gè)與偏心軸相連的分隔盤，其上開有安裝零件的長(zhǎng)槽，槽與的分隔盤，其上開有安裝零件的長(zhǎng)槽，槽與分隔盤徑向傾斜角為分隔盤徑向傾斜角為8 81515。 15機(jī)械研磨 當(dāng)研磨盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，分隔盤由偏心軸帶動(dòng)作偏心旋當(dāng)研磨盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，分隔盤由偏心軸帶動(dòng)作偏心旋轉(zhuǎn)，零件既可以在槽內(nèi)自由轉(zhuǎn)動(dòng)，又可因分隔盤的偏轉(zhuǎn)，零件既可以在槽內(nèi)自由轉(zhuǎn)動(dòng)，又

4、可因分隔盤的偏心而作軸向滑動(dòng)，因而其表面形成網(wǎng)狀軌跡，從而保心而作軸向滑動(dòng)，因而其表面形成網(wǎng)狀軌跡，從而保證從零件表面切除均勻的加工余量。證從零件表面切除均勻的加工余量。16研磨平面和凹槽研磨平面研磨凹槽17研磨(視頻)18珩 磨19珩 磨 機(jī)20珩 磨 機(jī)21珩磨具22 珩磨是利用帶有磨條的珩磨頭對(duì)孔進(jìn)行精整加工的方法。特點(diǎn)與應(yīng)用特點(diǎn)與應(yīng)用 生產(chǎn)率較高；精度高。珩磨精度可達(dá)IT7IT5以上，表面粗糙度Ra值為0.10.008；珩磨表面耐磨損；珩磨頭結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。 珩磨主要用于孔的精整加工，加工范圍很廣，能加工直徑為5mm500mm或更大的孔，并且能加工深孔。珩磨還可以加工外圓、平面、球面和齒面

5、等。珩 磨23加工原理加工原理珩磨時(shí)，珩磨頭上的油石以一定的壓力壓在被加工表面上，由機(jī)床主軸帶動(dòng)珩磨頭旋轉(zhuǎn)并沿軸向作往復(fù)運(yùn)動(dòng)(零件固定不動(dòng))。24加工原理加工原理n在相對(duì)運(yùn)動(dòng)的過程中，磨條從零件表面切除一層極薄的金屬，加之磨條在零件表面上的切削軌跡是交叉而不重復(fù)的網(wǎng)紋， 故加工精度和表面質(zhì)量較高。25珩磨頭珩磨頭保持磨條對(duì)保持磨條對(duì)孔壁的一定孔壁的一定壓力！壓力！壓力壓力磨條磨條往復(fù)運(yùn)動(dòng)往復(fù)運(yùn)動(dòng)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)26磨條材料氧化鋁碳化硅27珩磨液珩磨液組成形態(tài)煤油機(jī)油溶液水劑28超級(jí)光磨n 超級(jí)光磨是用細(xì)磨粒的磨具(油石)對(duì)零件施加很小的壓力進(jìn)行光整加工的方法。n特點(diǎn)n(1) 設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便

6、；(2) 加工余量極小；n(3) 生產(chǎn)率較高；(4) 表面質(zhì)量好；(5)僅能提高工件的表面質(zhì)量，不能提高尺寸和形位精度。n 超級(jí)光磨的應(yīng)用也很廣泛，如汽車和內(nèi)燃機(jī)零件、軸承、精密量具等小粗糙度表面的光整加工。它不僅能加工軸類零件的外圓柱面，而且還能加工圓錐面、孔、平面和球面等。 29加工原理 零件旋轉(zhuǎn)，磨具以恒力輕壓于零件表面，作軸向進(jìn)給的同時(shí)作軸向微小振動(dòng)，從而對(duì)零件微觀不平的表面進(jìn)行光磨。 30加工原理油石油石油膜油膜零件零件 超精加工超精加工 加工過程中，在油石和零件之間注入光磨液(一般為煤油加錠子油)，一方面為了冷卻、潤滑及清除切屑等，另一方面為了形成油膜，以便自動(dòng)終止切削作用。 31

7、加工原理 當(dāng)油石最初與比較粗糙的零件表面接觸時(shí)，雖然壓力不大，但由于實(shí)際接觸面積小，壓強(qiáng)較大，油石與零件表面之間不能形成完整的油膜，加之切削方向經(jīng)常變化，油石的自銳作用較好，切削作用較強(qiáng)。 32加工原理 隨著零件表面被逐漸磨平，以及細(xì)微切屑等嵌入油石隨著零件表面被逐漸磨平，以及細(xì)微切屑等嵌入油石空隙，使油石表面逐漸平滑，油石與零件接觸面積逐漸增空隙，使油石表面逐漸平滑，油石與零件接觸面積逐漸增大，壓強(qiáng)逐漸減小，油石和零件表面之間逐漸形成完整的大，壓強(qiáng)逐漸減小，油石和零件表面之間逐漸形成完整的潤滑油膜，切削作用逐漸減弱，經(jīng)過光整拋光階段，最后潤滑油膜，切削作用逐漸減弱，經(jīng)過光整拋光階段，最后便自

8、動(dòng)停止切削作用。便自動(dòng)停止切削作用。 3334加工球面加工球面加工軸承加工軸承圓形溝道圓形溝道加工軸承溝道加工軸承溝道加工平面加工平面35拋光n 拋光是在高速旋轉(zhuǎn)的拋光輪上涂以拋拋光是在高速旋轉(zhuǎn)的拋光輪上涂以拋光膏，對(duì)零件表面進(jìn)行光整加工的方法。光膏，對(duì)零件表面進(jìn)行光整加工的方法。 n特點(diǎn)特點(diǎn)n(1) (1) 方法簡(jiǎn)單、成本低方法簡(jiǎn)單、成本低; ;n(2) (2) 適宜曲面的加工適宜曲面的加工; ;n(3) (3) 不能提高加工精度不能提高加工精度; ;n(4) (4) 勞動(dòng)條件較差勞動(dòng)條件較差; ;36拋光n拋光輪用毛氈、橡膠、皮革或布做成。n磨膏由磨料（氧化鉻、氧化鐵等）和油酸、軟脂等配制

9、而成。37拋光38拋光機(jī)39拋光輪拋光輪(具有一定彈性的軟輪具有一定彈性的軟輪)組成毛氈毛氈橡膠橡膠皮革皮革棉制品棉制品（壓制紙板）（壓制紙板）40拋光膏磨料(氧化鉻、氧化鐵等)油酸軟脂41工作原理n 拋光時(shí)，將零件壓于高速旋轉(zhuǎn)的拋光輪上，在拋光膏介質(zhì)的作用下，金屬表面產(chǎn)生的一層極薄的軟膜，可以用比零件材料軟的磨料切除，而不會(huì)在零件表面留下劃痕。加之高速摩擦，使零件表面出現(xiàn)高溫，表層材料被擠壓而發(fā)生塑性流動(dòng)，這樣可填平表面原來的微觀不平，獲得很光亮的表面(呈鏡面狀)。 4243小 結(jié)n 綜上所述，研磨、珩磨、超級(jí)光磨和拋光所綜上所述，研磨、珩磨、超級(jí)光磨和拋光所起的作用是不同的，拋光僅能提高零

10、件表面的光起的作用是不同的，拋光僅能提高零件表面的光亮程度，而對(duì)零件表面粗糙度的改善并無益處。亮程度，而對(duì)零件表面粗糙度的改善并無益處。超級(jí)光磨僅能減小零件的表面粗糙度，而不能提超級(jí)光磨僅能減小零件的表面粗糙度，而不能提高其尺寸和形狀精度。研磨和珩磨則不但可以減高其尺寸和形狀精度。研磨和珩磨則不但可以減小零件表面的粗糙度，也可以在一定程度上提高小零件表面的粗糙度，也可以在一定程度上提高其尺寸和形狀精度。其尺寸和形狀精度。n 從應(yīng)用范圍來看，研磨、珩磨、超級(jí)光磨和從應(yīng)用范圍來看，研磨、珩磨、超級(jí)光磨和拋光都可以用來加工各種各樣的表面，但珩磨則拋光都可以用來加工各種各樣的表面，但珩磨則主要用于孔的

11、精整加工。主要用于孔的精整加工。n 從所用工具和設(shè)備來看，拋光最簡(jiǎn)單，研磨從所用工具和設(shè)備來看，拋光最簡(jiǎn)單，研磨和超級(jí)光磨稍復(fù)雜，而珩磨則較為復(fù)雜。和超級(jí)光磨稍復(fù)雜，而珩磨則較為復(fù)雜。44超精密加工 指加工的尺寸精度以微米計(jì)的加工方法的統(tǒng)稱。是指加工精度和表面質(zhì)量達(dá)到極高精度的加工工藝。 根據(jù)所用的工具不同，超精密加工可以分為超精密切削、超精密磨削和超精密研磨等。超精密加工超精密加工切削切削磨削磨削研磨研磨45加工精度n 一般加工精度為1m，精密加工精度為0.01m，超精密加工精度為0.001m(1nm)。 46超精密加工的基本條件低 速 運(yùn) 行 特 性很 好 的 工 作 臺(tái)可 靠 的 微 量

12、進(jìn) 給 裝 置較 高 的 抗 振 性和 熱 穩(wěn) 定 性高 回 轉(zhuǎn) 精 度的 主 軸 部 件機(jī) 床 設(shè) 備高 耐 用 度鋒 利刀 具 或 磨 具不 允 許存 在 表 面 缺 陷工 件隔 熱 、 恒 溫防 振 、 防 塵環(huán) 境測(cè) 量 極 限 誤 差小 于 0.1m檢 驗(yàn)基 本 條 件47特種加工n 直接利用電能、化學(xué)能、電化學(xué)能、聲能、光能等進(jìn)行機(jī)械加工的方法。磁性材料磁性材料耐高溫耐高溫高硬度高硬度高強(qiáng)度高強(qiáng)度高脆性高脆性高韌性高韌性材料特征材料特征精密細(xì)小精密細(xì)小形狀復(fù)雜形狀復(fù)雜工件特點(diǎn)工件特點(diǎn)加工范圍加工范圍48特種加工n電火花加工n電解加工n超聲波加工n高能束加工49特種加工應(yīng)用范圍 解決

13、難切削材料的加工問題： 如硬質(zhì)合金、鈦合金、耐熱鋼、不銹鋼、淬火鋼、金剛石、寶石、石英以及褚、硅等各種高硬度、高強(qiáng)度、高韌性、高脆性的金屬及非金屬材料的加工。 解決各種特殊復(fù)雜表面的加工問題： 如噴氣渦輪機(jī)葉片、整體渦輪、發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)匣和鍛壓面的立體成型表面，各種沖模上特殊斷面的型孔，炮筒內(nèi)膛線，噴油嘴、柵網(wǎng)、噴絲頭上的小孔 解決各種超精、光整或具有特殊要求零件的加工問題 如表面質(zhì)量和精度要求很高的航天、航空陀螺儀，伺服閥以及細(xì)長(zhǎng)軸、薄壁零件、彈性元件等低剛度零件的加工。50 電火花加工是利用工具電極和零件電極間脈沖放電時(shí)局部瞬間產(chǎn)生的高溫，將金屬腐蝕去除來對(duì)零件進(jìn)行加工的一種方法。 電火花加工5

14、1525354電火花加工裝置原理圖 n1脈沖發(fā)生器脈沖發(fā)生器 2自動(dòng)進(jìn)自動(dòng)進(jìn)給調(diào)節(jié)裝置給調(diào)節(jié)裝置 3工具電極工具電極 4零件零件 5工作液工作液 脈沖發(fā)生器脈沖發(fā)生器1的兩極分別接在工具的兩極分別接在工具電極電極3與零件與零件4上，當(dāng)兩極在工作液上，當(dāng)兩極在工作液5中中靠近時(shí)，極間電壓擊穿間隙而產(chǎn)生火花靠近時(shí)，極間電壓擊穿間隙而產(chǎn)生火花放電。放電。55電火花加工裝置原理圖 n1脈沖發(fā)生器脈沖發(fā)生器 2自動(dòng)進(jìn)自動(dòng)進(jìn)給調(diào)節(jié)裝置給調(diào)節(jié)裝置 3工具電極工具電極 4零件零件 5工作液工作液 火花放電的同時(shí)，在放電通道中瞬時(shí)產(chǎn)生火花放電的同時(shí)，在放電通道中瞬時(shí)產(chǎn)生大量的熱，達(dá)到很高的溫度大量的熱，達(dá)到很高

15、的溫度(10000以上以上)，使，使零件和工具表面局部材料熔化甚至氣化而被蝕零件和工具表面局部材料熔化甚至氣化而被蝕除下來，形成一個(gè)微小的凹坑。除下來，形成一個(gè)微小的凹坑。56電火花加工裝置原理圖 n1脈沖發(fā)生器脈沖發(fā)生器 2自動(dòng)進(jìn)自動(dòng)進(jìn)給調(diào)節(jié)裝置給調(diào)節(jié)裝置 3工具電極工具電極 4零件零件 5工作液工作液 多次放電的結(jié)果，就使零件表面形多次放電的結(jié)果，就使零件表面形成許多非常小的凹坑。電極不斷下降，成許多非常小的凹坑。電極不斷下降，工具電極的輪廓形狀便復(fù)印到零件上，工具電極的輪廓形狀便復(fù)印到零件上，這樣就完成了零件的加工。這樣就完成了零件的加工。57電火花加工的特點(diǎn)及應(yīng)用n電火花加工適用于導(dǎo)電

16、性較好的金屬材料的加工而不受材料的強(qiáng)度、硬度、韌性及熔點(diǎn)的影響，因此為耐熱鋼、淬火鋼、硬質(zhì)合金等難以加工材料提供了有效的加工手段，又由于加工過程中工具與零件不直接接觸，故不存在切削力，從而工具電極可以用較軟的材料如純銅、石墨等制造，并可用于薄壁、小孔、窄縫的加工，而無須擔(dān)心工具或零件的剛度太低而無法進(jìn)行，也可用于各種復(fù)雜形狀的型孔及立體曲面型腔的一次成形，而不必考慮加工面積太大會(huì)引起切削力過大等問題。58電火花加工機(jī)床電火花加工機(jī)床59電火花加工的應(yīng)用n 電火花加工的應(yīng)用范圍很廣，它可以用來加工各種型孔、小孔，如沖孔凹模、拉絲?？?、噴絲孔等；可以加工立體曲面型腔，如鍛模、壓鑄模、塑料模的模膛；

17、也可用來進(jìn)行切斷、切割、以及表面強(qiáng)化、刻寫、打印銘牌和標(biāo)記等。60電火花切割加工裝置示意圖 n1絕緣底板 2零件 3脈沖電源 4電極絲 5導(dǎo)向輪 6支架 7貯絲筒61電火花線切割加工機(jī)床電火花線切割加工機(jī)床62電火花切割的應(yīng)用電火花切割的應(yīng)用n 適宜加工具有薄壁、窄槽、異形孔等復(fù)雜結(jié)構(gòu)圖形的零件。n 適宜加工不僅有直線和圓弧組成的二維曲面圖形，還有一些由直線組成的三維直紋曲面，如阿基米德旋線、拋物線、雙曲線等特殊曲線的圖形的零件。n 適宜加工大小和材料厚度常有很大差別的零件。技術(shù)要求高，特別是在幾何精度、表面粗糙度方面有著不同要求的零件。636465電解加工 n 電解加工是利用金屬在電解液中發(fā)

18、生陽極溶解的電化學(xué)反應(yīng)原理，將金屬材料加工成形的一種方法。 66電解加工67電解加工原理 零件接直流電源的正極，工具接負(fù)極，兩極間保持較小的間隙(通常為0.02mm0.7mm)，電解液以一定的壓力(0.5MPa2MPa)和速度(5m/s50m/s)從間隙間流過。 68電解加工原理 接通直流電源時(shí)(電壓約為5V25V，電流密度為10 A/cm2100A/cm2)，零件表面的金屬材料就產(chǎn)生陽極溶解，溶解的產(chǎn)物被高速流動(dòng)的電解液及時(shí)沖走。 69電解加工原理 工具電極以一定工具電極以一定的速度的速度(0.5mm/min(0.5mm/min3mm/min)3mm/min)向零件進(jìn)給，向零件進(jìn)給，零件表面

19、的金屬材料零件表面的金屬材料便不斷溶解，在零件便不斷溶解，在零件表面形成與工具型面表面形成與工具型面近而相反的形狀，直近而相反的形狀，直至加工尺寸及形狀符至加工尺寸及形狀符合要求為止。合要求為止。 70電解加工的特點(diǎn)及應(yīng)用電解加工的特點(diǎn)及應(yīng)用n 影響電解加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率的工藝影響電解加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率的工藝因素很多，主要有電解液因素很多，主要有電解液( (包括電解液成包括電解液成分、濃度、溫度、流速以及流向等分、濃度、溫度、流速以及流向等) )、電、電流密度、工作電壓、加工間隙及工具電流密度、工作電壓、加工間隙及工具電極進(jìn)給速度等。極進(jìn)給速度等。71電解加工的特點(diǎn)及應(yīng)用電解加工的特點(diǎn)及應(yīng)用n

20、 電解加工不受材料硬度、強(qiáng)度和韌性的限制，電解加工不受材料硬度、強(qiáng)度和韌性的限制，可加工硬質(zhì)合金等難切削金屬材料；它能以簡(jiǎn)單的可加工硬質(zhì)合金等難切削金屬材料；它能以簡(jiǎn)單的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，一次完成形狀復(fù)雜的型面或型腔的加工進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，一次完成形狀復(fù)雜的型面或型腔的加工( (例如汽輪葉片、鍛模等例如汽輪葉片、鍛模等) )，效率比電火花成形加工，效率比電火花成形加工高高5 51010倍；電解過程中，作為陰極的工具理論上倍；電解過程中，作為陰極的工具理論上沒有損耗，故加工精度可達(dá)沒有損耗，故加工精度可達(dá)0.2mm0.2mm0.005mm0.005mm；電解；電解加工時(shí)無機(jī)械切削力和切削熱的影響，因此適宜于加工

21、時(shí)無機(jī)械切削力和切削熱的影響，因此適宜于易變形或薄壁零件的加工。此外，在加工各種膛線、易變形或薄壁零件的加工。此外，在加工各種膛線、花鍵孔、深孔、內(nèi)齒輪以及去毛刺、刻印等方面，花鍵孔、深孔、內(nèi)齒輪以及去毛刺、刻印等方面，電解加工也獲得廣泛應(yīng)用。電解加工也獲得廣泛應(yīng)用。72電解加工的特點(diǎn)及應(yīng)用電解加工的特點(diǎn)及應(yīng)用n電解加工的主要缺點(diǎn)是：設(shè)備投資較大，電解加工的主要缺點(diǎn)是：設(shè)備投資較大，耗電量大；電解液有腐蝕性，需對(duì)設(shè)備采耗電量大；電解液有腐蝕性，需對(duì)設(shè)備采取防護(hù)措施，對(duì)電解產(chǎn)物也需妥善處理，取防護(hù)措施，對(duì)電解產(chǎn)物也需妥善處理，以防止污染環(huán)境。以防止污染環(huán)境。7374超聲波加工 n 利用工具端面作

22、超聲頻振動(dòng)，使工作液中的懸浮磨粒對(duì)零件表面撞擊拋磨來實(shí)現(xiàn)加工，稱為超聲波加工。n 加工用的超聲波頻率為16000Hz25000Hz。 75加工原理 1 超 聲超 聲波 發(fā) 生 器波 發(fā) 生 器 2換能器換能器3 振 幅振 幅擴(kuò)大棒擴(kuò)大棒 4工作液工作液5零件 6工具 超聲發(fā)生器將工超聲發(fā)生器將工頻交流電能轉(zhuǎn)變?yōu)橛蓄l交流電能轉(zhuǎn)變?yōu)橛幸欢üβ瘦敵龅某曇欢üβ瘦敵龅某曨l電振蕩，然后通過頻電振蕩，然后通過換能器將此超聲頻電換能器將此超聲頻電振蕩轉(zhuǎn)變?yōu)槌曨l機(jī)振蕩轉(zhuǎn)變?yōu)槌曨l機(jī)械振蕩。械振蕩。76加工原理 1 超 聲超 聲波 發(fā) 生 器波 發(fā) 生 器 2換能器換能器3 振 幅振 幅擴(kuò)大棒擴(kuò)大棒 4工

23、作液工作液5零件 6工具 由于超聲頻機(jī)械振由于超聲頻機(jī)械振蕩振幅很小，一般只有蕩振幅很小，一般只有0.005mm0.01mm，需，需再通過一個(gè)上粗下細(xì)的再通過一個(gè)上粗下細(xì)的振幅擴(kuò)大棒，使振幅增振幅擴(kuò)大棒，使振幅增大到大到0.1mm0.15mm。77加工原理 1 超 聲超 聲波 發(fā) 生 器波 發(fā) 生 器 2換能器換能器3 振 幅振 幅擴(kuò)大棒擴(kuò)大棒 4工作液工作液5零件 6工具 固定在振幅擴(kuò)大棒端頭固定在振幅擴(kuò)大棒端頭的工具即受迫振動(dòng)，并迫使的工具即受迫振動(dòng)，并迫使工作液中的懸浮磨粒以很大工作液中的懸浮磨粒以很大的速度，不斷地撞擊、拋磨的速度，不斷地撞擊、拋磨被加工表面，把加工區(qū)域的被加工表面，把

24、加工區(qū)域的材料粉碎成很細(xì)的微粒后打材料粉碎成很細(xì)的微粒后打擊下來。雖然每次打擊下的擊下來。雖然每次打擊下的材料很少，但由于每秒打擊材料很少，但由于每秒打擊的次數(shù)多達(dá)的次數(shù)多達(dá)16000次以上，次以上，所以仍有一定的加工效率。所以仍有一定的加工效率。78加工原理 1 超 聲超 聲波 發(fā) 生 器波 發(fā) 生 器 2換能器換能器3 振 幅振 幅擴(kuò)大棒擴(kuò)大棒 4工作液工作液5零件 6工具超聲發(fā)生器將工頻交流電能轉(zhuǎn)變?yōu)槌暟l(fā)生器將工頻交流電能轉(zhuǎn)變?yōu)橛幸欢üβ瘦敵龅某曨l電振蕩，有一定功率輸出的超聲頻電振蕩，然后通過換能器將此超聲頻電振蕩然后通過換能器將此超聲頻電振蕩轉(zhuǎn)變?yōu)槌曨l機(jī)械振蕩，由于其振轉(zhuǎn)變?yōu)槌?/p>

25、頻機(jī)械振蕩，由于其振幅很小，一般只有幅很小，一般只有0.005mm0.01mm，需再通過一個(gè)上粗下細(xì)的，需再通過一個(gè)上粗下細(xì)的振幅擴(kuò)大棒，使振幅增大到振幅擴(kuò)大棒，使振幅增大到0.1mm0.15mm。固定在振幅擴(kuò)大。固定在振幅擴(kuò)大棒端頭的工具即受迫振動(dòng)，并迫使棒端頭的工具即受迫振動(dòng)，并迫使工作液中的懸浮磨粒以很大的速度，工作液中的懸浮磨粒以很大的速度，不斷地撞擊、拋磨被加工表面，把不斷地撞擊、拋磨被加工表面，把加工區(qū)域的材料粉碎成很細(xì)的微粒加工區(qū)域的材料粉碎成很細(xì)的微粒后打擊下來。雖然每次打擊下的材后打擊下來。雖然每次打擊下的材料很少，但由于每秒打擊的次數(shù)多料很少，但由于每秒打擊的次數(shù)多達(dá)成達(dá)成

26、16000次以上，所以仍有一定的次以上，所以仍有一定的加工效率。加工效率。79特點(diǎn)n 由于超聲波加工是靠極小的磨料作用，所以加工精度較高，一般可達(dá)0.02 mm，表面粗糙度Ra值為1.250.1，被加工表面也無殘余應(yīng)力、組織改變及燒傷等現(xiàn)象；在加工過程中不需要工具旋轉(zhuǎn)，因此易于加工各種復(fù)雜形狀的型孔、型腔及成形表面；超聲波加工機(jī)床的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，操作維修方便，工具可用較軟的材料(如黃銅、45鋼、20鋼等)制造。超聲波加工的缺點(diǎn)是生產(chǎn)效率低，工具磨損大。80應(yīng)用n 超聲波加工適合于加工各種硬脆材料，特別是不導(dǎo)電的非金屬材料，例如玻璃、陶瓷、石英、鍺、硅、瑪瑙、寶石、金剛石等，對(duì)于導(dǎo)電的硬質(zhì)合金、

27、淬火鋼等也能加工，易于加工各種復(fù)雜形狀的型孔、型腔及成形表面。81超聲波加工8283高能束加工 n 高能束加工是利用被聚焦到加工部位高能束加工是利用被聚焦到加工部位上的高能量密度射束，對(duì)零件材料進(jìn)行去上的高能量密度射束，對(duì)零件材料進(jìn)行去除加工的特種加工方法的總稱，高能束加除加工的特種加工方法的總稱，高能束加工通常指激光加工、電子束加工和離子束工通常指激光加工、電子束加工和離子束加工。加工。84 激光加工 n 激光是一種亮度高、方向性好(激光光束的發(fā)散角極小)、單色性好(波長(zhǎng)或頻率單一)、相干性好的光。由于激光的上述4大特點(diǎn)，通過光學(xué)系統(tǒng)可以使它聚焦成一個(gè)極小的光斑(直徑僅幾微米至幾十微米)。從

28、而獲得極高的能量密度(10W/cm1010W/cm)和極高的溫度(10000以上)。在此高溫下，任何堅(jiān)硬的材料都將瞬時(shí)急劇被熔化和氣化，在零件表面形成凹坑，同時(shí)熔化物被氣化所產(chǎn)生的金屬蒸氣壓力推動(dòng)，以很高的速度噴射出來。激光加工就是利用這個(gè)原理蝕除材料的。 8586激光加工特點(diǎn)n(1) 不需要加工工具，故不存在工具磨損問題，同時(shí)也不存在斷屑、排屑的麻煩。這對(duì)高度自動(dòng)化生產(chǎn)系統(tǒng)非常有利。n(2) 激光束的功率密度很高，幾乎對(duì)任何難加工的金屬和非金屬材料(如高熔點(diǎn)材料、耐熱合金及陶瓷、寶石、金剛石等硬脆材料)都可以加工。n(3) 激光加工是非接觸加工，零件無受力變形。n(4) 激光打孔、切割的速度

29、很高(打一個(gè)孔只需0.001s，切割20 mm厚的不銹鋼板，切割速度可達(dá)1.27m/min)，加工部位周圍的材料幾乎不受熱影響，零件熱變形很小。激光切割的切縫窄，切割邊緣質(zhì)量好。87應(yīng)用n 廣泛用于金剛石拉絲模、鐘表寶石軸承、發(fā)散式氣冷沖片的多孔蒙皮、發(fā)動(dòng)機(jī)噴油嘴、航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片等的小孔加工，以及多種金屬材料和非金屬材料的切割加工。孔的直徑一般為0.01mm1mm，最小孔徑可達(dá)0.001mm，孔的深徑比可達(dá)50100。切割厚度，對(duì)于金屬材料可達(dá)10mm以上，對(duì)于非金屬材料可達(dá)幾十毫米，切縫寬度一般為0.1mm0.5mm。激光還可以用于焊接和熱處理。8889909192電子束加工 93加工的原理

30、 n(1) 熱加工 熱加工是利用電子束的熱效應(yīng)來實(shí)現(xiàn)加工的，可以完成電子束熔煉、電子束焊接、電子束打孔等加工工序。94加工的原理 n電子束打孔電子束打孔 在真空條件下，經(jīng)加速和聚焦的高功率密度電子束照射在零件表面上，電子束的巨大能量幾乎全部轉(zhuǎn)變成熱能，使零件被照射部分立即被加熱到材料的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)以上，材料局部蒸發(fā)或成為霧狀粒子而飛濺，從而實(shí)現(xiàn)打孔加工。95加工的原理 n(2) 化學(xué)加工。功率密度相當(dāng)?shù)偷碾娮邮丈湓诹慵砻嫔?，幾乎不?huì)引起溫升，但這樣的電子束照射高分子材料時(shí)，就會(huì)由于入射電子與高分子相碰撞而使其分子鏈切斷或重新聚合，從而使高分子材料的分子量和化學(xué)性質(zhì)發(fā)生變化，這就是電子束的化學(xué)

31、效應(yīng)。96加工的原理 n(2) 化學(xué)加工 利用電子束的化學(xué)效應(yīng)可以進(jìn)行化學(xué)加工電子束光刻：光刻膠是高分子材料，按規(guī)定圖形對(duì)光刻膠進(jìn)行電子束照射就會(huì)產(chǎn)生潛像。再將它浸入到適當(dāng)?shù)娜軇┲?，由于照射部分和未照射部分的分子量不同，溶解速度不一樣，就?huì)使?jié)撓耧@影出來。97電子束加工的應(yīng)用范圍n廣泛用于不銹鋼、耐熱鋼、合金鋼、陶瓷、玻璃和寶石等難加工材料的圓孔、異形孔和窄縫的加工，最小孔徑或縫寬可達(dá)0.0030.02mm。電子束還可用來焊接難熔金屬、化學(xué)性能活潑的金屬，以及碳鋼、不銹鋼、鋁合金、鈦合金等。另外，電子束還用于微細(xì)加工的光刻中。98離子束加工 n在真空條件下，利用惰性氣體離子在電場(chǎng)中加速而形成的

32、高速離子流來實(shí)現(xiàn)微細(xì)加工的工藝方法稱為離子束加工。99加工原理n將被加速的離子聚焦成細(xì)束狀，照射到零件需要加工的部位，基于彈性碰撞原理，高速離子會(huì)從零件表面撞擊出零件材料(金屬或非金屬)的原子或分子，從而實(shí)現(xiàn)原子或分子的去除加工，這種離子束加工方法稱為離子束濺射去除加工；如果用被加速了的離子從靶材上打出原子或分子，并將它們附著到零件表面上形成鍍膜，則為離子束濺射鍍膜加工；用數(shù)十萬電子伏特的高能離子轟擊零件表面，離子將打入零件表層內(nèi)，其電荷被中和，成為置換原子或晶格間原子，留于零件表層中，從而改變了零件表層的材料成分和性能，這就是離子束濺射去除加工。100應(yīng)用n離子束光刻是通過離子束的力學(xué)作用去

33、除照射部位的原子或分子，直接完成圖形的刻蝕。另外，也可以不將離子聚焦成束狀，而使它大體均勻的投射在大面積上，同時(shí)采用掩膜對(duì)所要求加工的部位進(jìn)行限制，從而實(shí)現(xiàn)微細(xì)圖形的光刻加工。101應(yīng)用n離子束濺射去除加工已用于非球面透鏡的最終加工、金剛石刀具的最終刃磨、衍射光柵的刻制、電子顯微鏡觀察試樣的減薄及集成電路微細(xì)圖形的光刻中。離子束去除加工可用于半導(dǎo)體材料摻雜、高速鋼或硬質(zhì)合金刀具材料切削刃表面改性等。102特點(diǎn)n離子束加工是一種新興微細(xì)加工方法，在亞微米至納米級(jí)精度的加工中很有發(fā)展前途。離子束加工對(duì)零件幾乎沒有熱影響，也不會(huì)引起零件表面應(yīng)力狀態(tài)的改變，因而能得到很高的表面質(zhì)量。離子束光刻可以提高

34、圖形的分辨率，得到最小線條寬度小于0.1m的微細(xì)圖形。 103復(fù)合加工 n把兩種或兩種以上的能量形式(包括機(jī)械能)合理地組合在一起，就發(fā)展成復(fù)合加工。 n(1) 電解磨削 n(2) 超聲電解復(fù)合拋光 n(3) 超聲電火花復(fù)合拋光 104電解磨削n利用電解作用與機(jī)械磨削相結(jié)合的一種復(fù)合加工方法 。n1導(dǎo)電砂輪導(dǎo)電砂輪 2電電解液解液 3硬質(zhì)合金硬質(zhì)合金車刀車刀(零件零件) 4工作工作臺(tái)臺(tái) 5絕緣層絕緣層105電解磨削n高速旋轉(zhuǎn)的導(dǎo)高速旋轉(zhuǎn)的導(dǎo)電砂輪接直流電源電砂輪接直流電源負(fù)極，零件負(fù)極，零件( (車刀車刀) )接直流電源正極。接直流電源正極。電解磨削時(shí)，導(dǎo)電電解磨削時(shí)，導(dǎo)電砂輪和零件間保持砂輪和零件間保持一定的接觸壓力，一定的接觸壓力，砂輪表面外凸的磨砂輪表面外凸的磨粒使砂輪導(dǎo)電體與粒使砂輪導(dǎo)電體與零件間有一定間隙。零件間有一定間隙。n1導(dǎo)電砂輪導(dǎo)電砂輪 2電電解液解液 3硬質(zhì)合金硬質(zhì)合金車刀車刀(零件零件) 4工作工作臺(tái)臺(tái) 5絕緣層絕緣層106電解磨削n當(dāng)電解液從間隙中流當(dāng)電解液從間隙中流過時(shí)，零件出現(xiàn)陽極溶解，過時(shí)，零件出現(xiàn)陽極溶解，零件表面形成一薄層較軟零件表面形成一薄層較軟的薄膜，很容易被導(dǎo)電砂的薄膜，很容易被導(dǎo)電砂輪中的磨粒磨除，零件上輪中的磨粒磨除，零件上又露出新的金屬表面并進(jìn)又露出新的金屬表面并進(jìn)一步電解。在加工過程中，一步電解。在加工過程中，電解作用與磨削作用