精密機(jī)械制造技術(shù)5非典型加工與先進(jìn)制造技術(shù)

機(jī)械制造技術(shù)根底GDUT*1第五章非傳統(tǒng)加工與先進(jìn)制造技術(shù)第一節(jié)非傳統(tǒng)加工第二節(jié)細(xì)微制造技術(shù)第三節(jié)超精細(xì)加工第四節(jié)柔性制造自動(dòng)化技術(shù)與系統(tǒng)第五節(jié)先進(jìn)消費(fèi)方式一、電火花加工二、電解加工三、激光加工一、細(xì)微切削加工二、細(xì)微磨削加工三、細(xì)微蝕刻四、超聲波加工五、電子束加工六、離子束加工七、快速成形技術(shù)一、超精細(xì)加工概念二、超精細(xì)加工的位置及意義三、特點(diǎn)、運(yùn)用范圍及分類四、超精細(xì)加工技術(shù)的影響要素一、柔性制造系統(tǒng)產(chǎn)生的背景二、柔性制造系統(tǒng)的功能及順應(yīng)范圍一、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)〔ＣＩＭＳ〕二、智能制造系統(tǒng)〔ＩＭＳ〕三、精良消費(fèi)〔ＬＰ〕四、矯捷制造〔ＡＭ〕*2<>第一節(jié)非傳統(tǒng)加工 科學(xué)技術(shù)的開(kāi)展提出了許多傳統(tǒng)切削加工方法難以勝任的制造義務(wù)。 非傳統(tǒng)加工法正是為完成這些制造義務(wù)產(chǎn)生和開(kāi)展起來(lái)的。高強(qiáng)度、高硬度、高脆性或高熔點(diǎn)的各種難加工資料的加工具有較低剛度或復(fù)雜曲面的特殊零件的加工*3<>特種加工是利用化學(xué)的、物理的〔電、聲、光、熱、磁〕、電化學(xué)的方法對(duì)資料進(jìn)展加工的特種加工能處理大量的普通機(jī)械加工方法難以處理甚至不能處理的問(wèn)題*4<>非傳統(tǒng)加工種類化學(xué)加工〔CHM〕電化學(xué)加工〔ECM〕電化學(xué)機(jī)械加工〔ECMM〕電火花加工〔EDM〕電接觸加工〔RHM〕超聲波加工〔USM〕激光束加工〔LBM〕離子束加工〔IBM〕電子束加工〔EBM〕等離子體加工〔PAM〕電液加工〔EHM〕磨料流加工〔AFM〕磨料放射加工〔AJM〕液體放射加工〔HDM〕以及各種復(fù)合加工*5<>一、電火花加工1.電火花加工原理利用工具電極和工件電極間瞬時(shí)火花放電所產(chǎn)生的高溫熔蝕工件的外表資料來(lái)實(shí)現(xiàn)加工。圖6-1為電火花加工安裝原理圖。*6<>2.電火花加工機(jī)床的組成 由脈沖電源、自動(dòng)進(jìn)給調(diào)理安裝、機(jī)床本體及任務(wù)液循環(huán)過(guò)濾系統(tǒng)等。 電火花加工的電源應(yīng)選擇直流脈沖電源，以構(gòu)成明顯的極效應(yīng)。圖6-2是線切割機(jī)床的任務(wù)原理圖*7<>電火花加工的特點(diǎn)及運(yùn)用電火花加工適用于導(dǎo)電性較好的金屬資料的加工，不受資料的強(qiáng)度、硬度、脆性、韌性及熔點(diǎn)的影響；加工過(guò)程中不存在切削力，可適用于薄壁、小孔、窄縫的加工；*8<>電火花加工的特點(diǎn)及運(yùn)用可用于各種復(fù)雜外形的型孔及立體曲面型腔的一次成形；可以用來(lái)進(jìn)展切斷、切割，以及外表強(qiáng)化、刻寫、打印銘牌和標(biāo)志等。缺陷：金屬的去除率較低；存在重鑄層和受熱影響層等。*9<>二、電解加工1.電解加工原理電解加工是利用金屬在電解液中發(fā)生陽(yáng)極溶解的電化學(xué)反響原理，將金屬資料加工成形的一種方法。電解加工時(shí)，工件接電源的正極，工具接負(fù)極。圖6-3為電解加工的任務(wù)原理圖。*10<>2.電解加工設(shè)備的組成 由機(jī)床本體、電源和電解液系統(tǒng)等部分組成。*11<>電解加工的特點(diǎn)及運(yùn)用 任務(wù)電壓低，電流大；不受加工資料的硬度、強(qiáng)度、韌性的限制，可加工多種難切削金屬資料；加工效率比電火花成形加工高5~10倍；無(wú)機(jī)械切削或切削熱；平均加工公差可達(dá)±0.1mm；附屬設(shè)備多，占地面積大，造價(jià)高；電解液腐蝕機(jī)床，易污染環(huán)境。*12<>三、激光加工1.激光加工概述 激光特征：亮度高、方向性好、單色性好、相關(guān)性好----利用光學(xué)系統(tǒng)可聚焦稱極小的光斑，獲得極高能量密度和極高的溫度。 影響激光加工的要素：輸出功率與照射時(shí)間；焦距、發(fā)散角與焦點(diǎn)位置；照射次數(shù)；工件資料等。圖6-4為激光加工機(jī)表示圖*13<>2.激光加工機(jī)的組成 激光加工機(jī)通常由激光器、電源、光學(xué)系統(tǒng)和機(jī)械系統(tǒng)組成。*14<>3.激光加工的特點(diǎn) 不需求加工工具；激光束功率密度高，幾乎可以加工任何難加工的資料；工件無(wú)受力變形；激光打孔、切割的速度很高，加工部位資料幾乎不受切削熱的影響，熱變形??；激光切割的切縫窄，切割邊緣質(zhì)量好。*15<>四、超聲波加工 利用工具端面作超聲頻振動(dòng)，使任務(wù)液中的懸浮磨粒對(duì)工件外表撞擊拋磨來(lái)實(shí)現(xiàn)加工。超聲波加工適宜于加工各種硬脆資料，特別是不導(dǎo)電的非金屬資料如玻璃、陶瓷、石英、瑪瑙、寶石、金剛石等。圖6-5為超聲波加工的原理圖*16<>五、電子束加工1.電子束加工原理分為電子束熱加工和電子束化學(xué)加工電子束熱加工 利用電子束的熱效應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)加工的。如電子束熔煉、電子束焊接、電子束打孔等〔圖5-1〕*17<>電子束化學(xué)加工 功率密度非常低的電子束照射到工件外表〔高分子資料〕，入射電子與高分子相碰撞，使分子鏈斷裂或重新聚合，從而使高分子資料的分子量和化學(xué)性質(zhì)發(fā)生變化，這就是電子束的化學(xué)效應(yīng)。利用該效應(yīng)可以進(jìn)展化學(xué)加工。*18<>2.電子束加工設(shè)備主要由以下四部分組成：電子槍系統(tǒng)：由電子發(fā)射陰極、控制柵極和加速陽(yáng)極組成，電子槍用來(lái)發(fā)射高速電子，并初步聚焦，使電子加速?？刂葡到y(tǒng)：由聚焦安裝、偏轉(zhuǎn)安裝和任務(wù)臺(tái)位移安裝等組成。*19<>真空系統(tǒng)：構(gòu)成真空環(huán)境。電子高速運(yùn)動(dòng)、發(fā)射陰極不被氧化以及被加工外表不被氧化等，均需求真空環(huán)境。電源系統(tǒng)：提供各種控制電壓和加速電壓。*20<>電子束加工運(yùn)用電子束光刻----光刻膠是高分子資料，按規(guī)定圖形對(duì)光刻膠進(jìn)展電子束照射就會(huì)產(chǎn)生潛像。再將它浸入適當(dāng)?shù)娜軇┲?，由于照射部分和未照射部分資料的分子量不同，溶解速度不一樣，就會(huì)使?jié)撓耧@影出來(lái)。集成電路光刻工藝原理〔圖6-7〕：*21<>電子束加工的運(yùn)用范圍不銹鋼、耐熱鋼、合金鋼、陶瓷、玻璃和寶石等難加工資料的圓孔、異形孔和窄縫的加工，最小孔徑可達(dá)0.02~0.003mm。用來(lái)焊接難溶金屬、化學(xué)性能活潑的金屬，以及碳鋼、不銹鋼、鋁合金、鈦合金等。細(xì)微加工的光刻。電子束加工用于精細(xì)加工時(shí)要思索熱的影響。*22<>六、離子束加工 在真空條件下，利用惰性氣體離子在電場(chǎng)中加速而構(gòu)成的高速離子流來(lái)實(shí)現(xiàn)微細(xì)加工的工藝方法。離子束加工是一種新興的細(xì)微加工方法，在亞微米至納米級(jí)精度的加工中很有開(kāi)展出路。*23<>離子束加工種類離子束濺射去除加工：離子聚焦成細(xì)束狀，高速碰撞工件資料外表的原子或分子，實(shí)現(xiàn)原子或離子與母材的分別。離子束濺射鍍膜加工：離子被加速，打在靶材上，靶材分別出原子或分子，附著到工件外表構(gòu)成鍍膜。*24<>離子束加工種類離子束濺射注入加工：用高能離子轟擊工件外表，將離子打入工件表層，其電荷被中和，成為置換原子或晶格間原子，留在工件表層，從而改動(dòng)了工件表層的資料成分和性能。離子束加工對(duì)工件幾乎沒(méi)有熱影響。*25<>七、快速成形技術(shù)1.概述 20世紀(jì)80年代中期開(kāi)展起來(lái)的一種新技術(shù)----傳統(tǒng)的加工方法是“去除〞資料，而快速成形技術(shù)那么采用“添加〞資料。2.快速光造影系統(tǒng)〔SLA〕 SLA組成：CAD/CAM系統(tǒng)、光學(xué)系統(tǒng)及掃描控制系統(tǒng)、光敏樹(shù)脂、樹(shù)脂容器及升降任務(wù)臺(tái)以及后固化安裝等組成。*26<>3.其他類型的快速成形系統(tǒng)圖a采用塑料作原料，零件按照