金屬切削與機(jī)床特種

金屬切削與機(jī)床特種第一頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期五特種加工特種加工是指利用物理、化學(xué)或電化學(xué)方法對工件材料進(jìn)行加工的總稱。第二頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期五特種加工的特點(diǎn)特種加工的方法與工件的硬度、強(qiáng)度等機(jī)械性能無關(guān)故可加工各種硬的、軟的或特殊性能的金屬材料和非金屬材料特種加工是非接觸式加工，不一定需要工具或雖使用工具但不與工件接觸，工件不承受大的作用力，工具的硬度可低于工件硬度故可加工剛性極低的元件或彈性元件特種加工中沒有機(jī)械加工中的機(jī)械應(yīng)變或大面積熱應(yīng)變，其熱應(yīng)力、殘余應(yīng)力、冷作硬化等較小，尺寸穩(wěn)定性較好，還可獲得較低的表面粗糙度有些特種加工的余量很微細(xì)，不僅可以加工機(jī)械加工不能加工的尺寸微小的孔或狹縫，還可獲得較低的表面粗糙度加工尺寸精度高（0.03～0.005）第三頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期五特種加工的方法電加工，可加工任何導(dǎo)電的金屬材料電火花加工、電火花線切割加工、電解加工、電解磨削能量束加工，可加工任何材料激光加工、電子束加工、離子束加工、水射流加工超聲波加工，可加工任何脆性材料第四頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期五電火花加工電火花加工中工具（電極）和工件（電極）之間不斷產(chǎn)生脈沖性火花放電，利用放電時(shí)局部瞬時(shí)所產(chǎn)生的高溫把金屬蝕除下來（電蝕除）；因?yàn)榉烹娺^程中能見到火花，故稱為電火花加工。第五頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期五電火花加工電蝕除必須解決以下三個(gè)問題：1、工具電極和工件被加工表面之間要經(jīng)常保持一定的放電間隙，間隙通常約為幾微米至幾百微米（取決于電源電壓和介質(zhì)）；間隙過大，不能擊穿介質(zhì)，間隙過小，容易形成短路，都不能產(chǎn)生火花放電；為些必須具有工具電極的自動(dòng)進(jìn)給和自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置。2、火花放電必須是脈沖放電，放電延續(xù)時(shí)間一般為10-7～10-3s，不會(huì)形成電弧放電燒傷工件表面，并同時(shí)使介質(zhì)有時(shí)間恢復(fù)絕緣強(qiáng)度，為些必須使用脈沖電源。3、火花放電必須在有公一定絕緣性能的液體介質(zhì)中進(jìn)行，如煤油、皂化液或去離子水等；絕緣強(qiáng)度一般為103～107Ω·cm，一方面以利于火花放電，一方面把放電間隙中的金屬屑、炭黒等電蝕產(chǎn)物懸浮排除出去。第六頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期五極性效應(yīng)在電火花加工中，不僅工件被蝕除，工具電極也被蝕除，但兩極被電蝕的程度不同，即使材料相同，其被電蝕量也不等，這種因極性不同而電蝕量不等的現(xiàn)象稱為極性效應(yīng)。一般在短脈沖精加工時(shí)，常把工件接脈沖電源正極，工具接負(fù)極，即所謂的“正極性”加工；在長脈沖粗加工中，把工件接脈沖電源負(fù)極，工具接正極，采用“負(fù)極性”加工。生產(chǎn)中常用不同的電極材料提高其極性效應(yīng)，以提高生產(chǎn)率并減少電極的損耗（銅的極性效應(yīng)較好，穩(wěn)定性好，損耗少）。第七頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期五電火花加工的基本規(guī)律生產(chǎn)率：指在一定電標(biāo)準(zhǔn)下單位時(shí)間內(nèi)工件材料的蝕除量（mm3/min），生產(chǎn)率主要受電參數(shù)、電極材料和工作液的影響；加工精度：加工中主要受放電間隙大小及其一致性、工具電極損耗及其穩(wěn)定性的影響；電火花加工是工具電極在工件上的復(fù)制過程，工具電極的形狀和尺寸誤差將直接影響工件的加工精度；“二次放電”的影響；工件和工具電極的安裝和定位誤差的影響；表面粗糙度主要影響因素是單個(gè)脈沖量的大小，強(qiáng)的電規(guī)準(zhǔn)可提高生產(chǎn)率，但會(huì)產(chǎn)生深的凹坑；把Ra從2.5提高到1.25，生產(chǎn)率要下降10倍；第八頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期五電火花加工的基本規(guī)律電規(guī)準(zhǔn)電規(guī)準(zhǔn)是指電火花加工中用到的一組電參數(shù)，按加工精度和表面粗糙度的不同，電規(guī)準(zhǔn)分為粗、中、精三種；粗規(guī)準(zhǔn)多用于Ra大于6.3的加工，精度低，精規(guī)準(zhǔn)多用于Ra小于0.8的加工，中規(guī)準(zhǔn)介于中間；工具電極材料工具電極材料對加工質(zhì)量影響很大，必須設(shè)法減少它的損耗；工具電極材料應(yīng)具有高的導(dǎo)電性，尺寸穩(wěn)定，有一定的強(qiáng)度和剛度，易于加工（銅常作為電極材料）；第九頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期五二次放電二次放電是指已加工表面上由于電蝕產(chǎn)物等的介入而再次發(fā)生非正常放電。二次放電是影響加工精度的重要因素之一，它集中表現(xiàn)在深度方向上產(chǎn)生傾斜和加工棱角變鈍等；第十頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期五電火花加工的特點(diǎn)適合加工難切削材料，包括超硬材料；適合加工特殊和復(fù)雜形狀的零件，如復(fù)雜的模具型腔；常用于精加工，去除少量金屬，以提高生產(chǎn)率；第十一頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期五電火花加工機(jī)床第十二頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期五電火花加工機(jī)床第十三頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期五電火花線切割加工電火花線切割加工是指用金屬絲作為工具電極的一種電火花加工方式，工作液使用去離子水。金屬絲一般有鉬絲和銅絲鉬絲：走絲速度快，反復(fù)使用，稱為快走絲，加工精度稍低，成本低；銅絲：走絲速度慢，一次性使用，稱為慢走絲，加工精度高，成本高；金屬絲放電只能沿直面或錐面，并且必須貫穿工件，切除多余金屬，故稱為線切割。第十四頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期五快走絲線切割機(jī)第十五頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期五慢走絲線切割機(jī)第十六頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期五電解加工又稱電化學(xué)加工，是發(fā)展較快、應(yīng)用廣泛的一項(xiàng)新工藝；是利用金屬在電解液（常用NaCI）中可以產(chǎn)生陽極溶解的電化學(xué)原理進(jìn)行加工：工件接直流電源的陽極（電壓一般為5～25V）兩極之間保持一定的間隙（0.1～0.8）電解液以較高速度從兩極之間穿過（5～60m/s），使兩極形成導(dǎo)電通路，并產(chǎn)生電流NaCI是強(qiáng)電解質(zhì)，溶于水后幾乎全部被電解，水有少量電解NaCI=Na++CI-H2O=H++OH-通電流后，陽極表面鐵原子在正電壓作用下，放出電子，形成鐵離子Fe2+，第十七頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期五電解加工原理鐵離子與負(fù)離子化合后進(jìn)入電解液，由于水的溶解度很小，故生成沉淀面離開反應(yīng)系統(tǒng)；Fe2+

2（OH-

）=Fe（OH-

）2Fe（OH-

）2又逐漸被電解液及空氣中的O2氧化而生成鐵銹4Fe（OH-

）2+2H2O+O2=4Fe（OH）3陽極表面鐵離子不斷被蝕除，工件的金屬不斷被溶解，根據(jù)法拉第定律，金屬陽極的溶解量與通過的電量成正比；最終，工具陰極的形狀尺寸將復(fù)制在工件上。第十八頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期五電解加工的特點(diǎn)加工范圍廣，可加工所有導(dǎo)電的難切削材料；生產(chǎn)效率高，是電加工中最快的方法之一，約為電火花的5～10倍；能獲得較小的表面粗糙度（1.25～0.2）；加工過程中陰極無損耗，可長期使用并保持其精度；加工的精度不如其它電加工方法，約為±0.1；用電解加工的零件其疲勞強(qiáng)度約降低10%～20%，如需要可用噴丸強(qiáng)化來恢復(fù)；第十九頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期五電解加工的應(yīng)用電解穿孔：對于一些形狀復(fù)雜、尺寸較小的孔；為避免形成錐度，用環(huán)氧樹脂將陰極絕緣；電解成形：對復(fù)雜工件型腔一次成形，生產(chǎn)率高，多用于鍛模型腔；電解去毛刺：將工件絕緣，僅露出毛刺部分，可大大提高工效，廣泛應(yīng)用于汽車、拖拉機(jī)等大批量生產(chǎn)中；第二十頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期五激光加工激光加工是利用激光器發(fā)射出來的具有高方向性和高光亮的激光，通過光學(xué)系統(tǒng)把激光束聚焦成一個(gè)極小的光斑（直徑僅有幾微米或幾十微米）在光斑處獲得極高的能量密度，達(dá)到上萬度的高溫，從而能在很短的時(shí)間內(nèi)使各種物質(zhì)熔化或汽化，達(dá)到蝕除工件材料的目的。第二十一頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期五激光加工的應(yīng)用激光打孔：激光打孔速度極快、效率極高，每秒或加工14～16孔，合格率為99%；激光切割：有激光切割面、數(shù)控切割機(jī)；切割厚度大，可切割所有金屬材料和非金屬材料；激光焊接：與常規(guī)焊接比較，焊接時(shí)間短、效率高、無噴渣、不易氧化、熱影響區(qū)小、不易產(chǎn)生虛焊；可以焊接不同種類的材料；激光表面處理表面淬火、表面粉末粘合等；第二十二頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期五激光加工的特點(diǎn)加工方法多：在同臺(tái)設(shè)備上可完成切割、焊接、表面處理和打孔等多種加工；加工精度高、質(zhì)量好：熱變形小，無機(jī)械力產(chǎn)生的變形；加工效率高，經(jīng)濟(jì)效益好：用激光切割可提高效率8～10倍；用激光焊接可提高效率30倍；在金剛右上打孔可提高效率40000倍；可加工幾乎所有材料第二十三頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期五超聲波加工超聲波加工是利用超聲振動(dòng)的工具端面在有磨料的液體介質(zhì)中或干磨料中，產(chǎn)生磨料的沖擊、拋磨，以及由此產(chǎn)生的氣蝕作用來加工脆性材料的一種加工方法。工件端面形狀復(fù)制在工件上；次聲波＜16Hz、聲波16～16000Hz、超聲波＞16000Hz；超聲波發(fā)生器超聲換能器高頻交流電源變幅桿超聲波振動(dòng)放大到約0.1mm工具端面驅(qū)動(dòng)磨料作用或打擊工件驅(qū)動(dòng)第二十四頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期五超聲波加工的特點(diǎn)適合加工各種脆性材料，尤其是電火花無法加工的不導(dǎo)電的非金屬材料；加工精度高，表面質(zhì)量好：尺寸精度0.01～0.02mm，Ra可達(dá)0.63～0.08，加工表面不會(huì)燒傷及變形；超聲波加工的面積不夠大；工具端面磨損較大，生產(chǎn)率較低；第二十五頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期五水射流切割水射流切割是利用將水或水中加入添加劑（磨料）的液體，經(jīng)增壓裝置增壓后（100～400MPa），再通過特定的噴嘴（直徑0.08～0.5mm）使其形成高速（500～900m/s）的細(xì)徑液體流噴射到工件表面，從而達(dá)到去除工件材料的目的。根據(jù)射流工作介質(zhì)，可分為兩類：純水高壓水切割：可切割塑料、碳纖維等軟質(zhì)材料；磨料高壓水切割：可切割石材、金屬等；第二十六頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期五水射流切割第二十七頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期五水射流切割的特點(diǎn)切割速度快、加工精度較好，可達(dá)0.075～0.1mm；工件切口平整、切縫窄，不存在熱變形；加工中無任何污染，是綠色加工技術(shù)；噴嘴壽命高，無刀具損耗；設(shè)備簡單，操作方便；第二十八頁，共三十一頁，編輯于2023年，星期五精密加工和超精密加工精密加工和超精密加工的界限隨科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步而逐漸發(fā)生化，我為目前的加工水平，一般加工、精密加工和超精密加工可劃分如下：一般加工是指加工精度在10μm左右，表面粗糙度Ra為0.8～0.2μm的加工方法，如車、銑、磨、鉸等，一般加工適應(yīng)于汽車等工業(yè)制造；精密加工是指加工精度在10～0.1μm左右，表面粗糙度Ra為0.1μm以下的加工方法，如金剛車、金剛鏜、研磨、砂帶磨、鏡面磨、冷壓加工等，精密加工適應(yīng)于精密機(jī)床、精密測量儀器等制造業(yè)中關(guān)鍵零件的加工；超精密加工是指加工精度在0.1～0.01μm左右，表面粗糙度Rz