第4章特種加工

第4章特種加工史成坤目錄

1.特種加工概述、分類(lèi)

2.電火花加工EDM

3.電解加工ECM（電解磨削ECG）

4.激光加工LBM5.離子束加工IBM

6.超聲加工USM特種加工概述材料難切削型面復(fù)雜結(jié)構(gòu)特殊特種加工1943年前蘇聯(lián)科學(xué)家拉扎連柯夫婦研究開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)遭受火花放電腐蝕損壞的現(xiàn)象和原因，發(fā)現(xiàn)電火花的瞬時(shí)高溫可使局部的金屬熔化、氣化而被腐蝕掉，開(kāi)創(chuàng)和發(fā)明了電火花加工。NTM：Non-TraditionalMachiningNCM：Non-ConventionalMachining主要用其他能量（電、熱、聲、光、化學(xué)能等）去除金屬材料；加工中工具和工件之間不存在顯著的切削力；工具硬度可以低于被加工材料的硬度；加工范圍廣，不受材料力學(xué)性能限制；易于加工復(fù)雜型面、微細(xì)表面以及柔性零件。特點(diǎn)特種加工方法及分類(lèi)一般按能量形式和作用原理分類(lèi)電能與熱能作用方式電火花EDM、線切割WEDM、電子束EBM、等離子PAM電能與化學(xué)能作用方式電解ECM、電鑄、電刷鍍光能與熱能作用方式：激光加工LBM電能與機(jī)械能作用方式：離子束加工IBM聲能與機(jī)械能作用方式：超聲波加工USM化學(xué)能：化學(xué)銑削CHM光能與化學(xué)能作用：光化學(xué)加工PCM液流能與機(jī)械能作用：磨粒流加工AFM、磨料噴射加工AJM、液體噴射加工LJM電化學(xué)能與機(jī)械能作用方式：電解磨削ECG、電解珩磨ECH電火花加工EDM(電能、熱能)電火花加工利用浸在工作液中的兩極間脈沖放電時(shí)產(chǎn)生的電蝕作用蝕除導(dǎo)電材料的特種加工方法，又稱放電加工或電蝕加工進(jìn)行電火花加工必須具備的三個(gè)條件：⑴必須采用脈沖電源，以形成瞬時(shí)的脈沖式放電。⑵必須采用自動(dòng)進(jìn)給調(diào)節(jié)裝置，保證微小的放電間隙。⑶火花放電必須具有足夠大的能量密度，且必須在具有一定的絕緣強(qiáng)度的液體介質(zhì)（工作液）中進(jìn)行。電火花加工時(shí),陽(yáng)極\陰極均受到腐蝕,但二者的蝕除量或蝕除速度是不同的,這種由于極性不同產(chǎn)生的蝕除量不同的現(xiàn)象叫做極性效應(yīng)極性效應(yīng)陽(yáng)極表面受到電子撞擊,陰極表面受到正離子撞擊正極性加工短脈沖時(shí)，陽(yáng)極的蝕除量大于陰極，工件與電源陽(yáng)極（正極）相接的加工。精加工負(fù)極性加工長(zhǎng)脈沖時(shí)，陰極的蝕除量大于陽(yáng)極，工件與電源陰極（負(fù)極）相接的加工。粗加工電火花加工特點(diǎn)⑴能加工任何導(dǎo)電的難切削材料。可用軟的工具加工硬韌的工件，甚至可加工聚晶金剛石、立方氮化硼一類(lèi)超硬材料。⑵不產(chǎn)生切削力引起的殘余應(yīng)力和變形，特別適宜復(fù)雜形狀的工件、低剛度工件及微細(xì)結(jié)構(gòu)的加工。(材料去除是靠放電時(shí)的電熱作用實(shí)現(xiàn)的，電極和工件間不存在切削力)。⑶調(diào)整容易，可以在同一臺(tái)機(jī)床上完成粗、細(xì)、精三個(gè)階段的加工。易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。⑷局限性為：加工速度較慢和工具電極存在損耗，影響加工效率和成形精度。電火花加工的應(yīng)用電火花穿孔電火花型腔加工電火花線切割WEDM電解加工ECM（電化學(xué)）電解加工利用金屬在電解液中可以產(chǎn)生陽(yáng)極溶解的電化學(xué)原理來(lái)進(jìn)行加工的一種方法。電解加工特點(diǎn)⑴能加工各種硬度與強(qiáng)度的金屬材料⑵生產(chǎn)率高，是特種加工中最快的方法之一⑶加工中無(wú)切削力，不產(chǎn)生殘余應(yīng)力、飛邊與毛刺；表面質(zhì)量高，Ra為1.25～0.2m⑷加工過(guò)程中工具陰極無(wú)損耗。弱點(diǎn)和局限性：⑴加工穩(wěn)定性不高，不易達(dá)到較高的加工精度⑵電解液過(guò)濾、循環(huán)裝置龐大，占地面積大，電解液對(duì)設(shè)備有腐蝕作用⑶電解液及電解產(chǎn)物容易污染環(huán)境。加工各種深孔\型孔\型腔和復(fù)雜成型表面電解去毛刺電解刻字電解加工的應(yīng)用電解整體葉輪深孔擴(kuò)孔加工電解去毛刺電解穿孔、型腔、刻字等視頻電解磨削ECG（復(fù)合加工）

電解磨削屬于電化學(xué)機(jī)械加工（復(fù)合加工）范疇。由電解作用（95%~98%）和機(jī)械磨削作用（2%~5%）相結(jié)合而進(jìn)行加工的，比電解加工的加工精度高，表面粗糙度小，比機(jī)械磨削的生產(chǎn)率高。與電解磨削相近似的還有電解珩磨和電解研磨。導(dǎo)電磨輪電解液電刷工作臺(tái)工件絕緣板導(dǎo)電基體磨料陽(yáng)極膜激光加工LBM（光能）激光是一種受激輻射而得到的加強(qiáng)光。其基本特征：

◎強(qiáng)度高，亮度大

◎波長(zhǎng)頻率確定，單色性好

◎相干性好，相干長(zhǎng)度長(zhǎng)

◎方向性好，幾乎是一束平行光

工作原理當(dāng)激光束照射到工件表面時(shí)，光能被吸收，轉(zhuǎn)化成熱能，使照射斑點(diǎn)處溫度迅速升高、熔化、氣化而形成小坑，由于熱擴(kuò)散，使斑點(diǎn)周?chē)饘偃刍】觾?nèi)金屬蒸氣迅速膨脹，產(chǎn)生微型爆炸，將熔融物高速噴出并產(chǎn)生一個(gè)方向性很強(qiáng)的反沖擊波，于是在被加工表面上打出一個(gè)上大下小的孔。激光器工件工作臺(tái)激光加工原理圖光闌反射鏡聚焦鏡電源激光加工的特點(diǎn)⑴功率密度高，幾乎能加工所有材料；如高溫合金、鈦合金、石英、金剛石、橡膠等。⑵加工速度快\變形小且工具無(wú)損耗；⑶可透過(guò)玻璃等透明介質(zhì)對(duì)工件進(jìn)行加工；⑷能聚焦成極細(xì)的激光束，可進(jìn)行精密細(xì)微加工。激光加工的應(yīng)用激光打孔(0.01~1mm)激光切割焦點(diǎn)位置厚度大，割縫寬度僅為0.1～0.2mm.激光焊接激光熱處理等視頻離子束加工IBM（電能、機(jī)械能）離子束加工是利用離子束對(duì)材料進(jìn)行成形和改性的加工方法。加工原理在真空條件下，將離子源產(chǎn)生的離子束經(jīng)加速與聚焦，使之打到工件表面。離子帶正電荷，其質(zhì)量比電子大千、萬(wàn)倍,比電子束具有更大的撞擊動(dòng)能，它是靠微觀的機(jī)械撞擊能量而不是靠動(dòng)能轉(zhuǎn)化為熱能來(lái)加工的。加速到1萬(wàn)～幾萬(wàn)電子伏特---離子銑削加速到幾十萬(wàn)電子伏特---離子鍍膜、離子注入離子束加工特點(diǎn)⑴離子束流密度與離子能量可精確控制，可進(jìn)行“原子級(jí)加工”或“毫微米級(jí)加工”，是所有特種加工方法中最精密最微細(xì)的加工方法,是當(dāng)代毫微米加工技術(shù)的基礎(chǔ).⑵在真空中加工，污染少，工件材料不易氧化。⑶加工應(yīng)力與變形極小，質(zhì)量高。⑷設(shè)備費(fèi)用貴，加工效率低，應(yīng)用受到一定限制。離子束加工的應(yīng)用離子濺射（鍍膜）幾十至幾千電子伏離子刻蝕（銑削）一萬(wàn)至幾萬(wàn)電子伏，入射方向25°~30°離子注入>幾十萬(wàn)電子伏超聲加工USM超聲加工是利用工具作超聲振動(dòng)，通過(guò)懸浮液中磨料的高速轟擊進(jìn)行加工的方法。適用于脆硬材料基本原理機(jī)械撞擊拋磨作用空化作用（概念）超聲加工的特點(diǎn)

⑴適合于加工各種硬脆材料，特別是不導(dǎo)電的非金屬材料。如玻璃、寶石、陶石及各種半導(dǎo)體材料。

⑵工件受力小，變形小。精度可達(dá)0.01一0.05mm，表面粗糙度可達(dá)Ra0.63一0.08。

⑶采用成形法原理加工機(jī)床結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)