《特種加工》課件

第11章特種加工

前言11.1概述11.2電火花成型加工11.3數(shù)控電火花切割加工11.4激光加工11.5超聲波加工11.6電解加工11.7特種加工實(shí)習(xí)安全技術(shù)復(fù)習(xí)思考題第11章特種加工前言前言學(xué)習(xí)完本章內(nèi)容，應(yīng)該掌握如下內(nèi)容:了解特種加工方法的產(chǎn)生背景、工藝特點(diǎn)及其種類。掌握電火花成形加工和數(shù)控電火花線切割加工的基本操作。了解其他特種加工方法的工作原理、特點(diǎn)和應(yīng)用范圍。返回前言學(xué)習(xí)完本章內(nèi)容，應(yīng)該掌握如下內(nèi)容:返回11.1概述

11.1.1特種加工的產(chǎn)生背景隨著生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展，許多現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品要求具有高強(qiáng)度、高速度、耐高溫、耐低溫、耐高壓等特殊性能，需要采用一些新材料、新結(jié)構(gòu)來(lái)制作相應(yīng)的產(chǎn)品零件，從而給機(jī)械加工提出了許多新問(wèn)題，如:高強(qiáng)度合金鋼、耐熱鋼、欽合金、硬質(zhì)合金等難加工材料的加工問(wèn)題，陶瓷、玻璃、人造金剛石、硅片等非金屬材料的加工問(wèn)題，極高精度、極高表面粗糙度要求的表面加工問(wèn)題，復(fù)雜型面、薄壁、小孔、窄縫等特殊結(jié)構(gòu)零件的加工問(wèn)題，等等。這些不斷遇到的生產(chǎn)過(guò)程中的諸多問(wèn)題如果仍然采用傳統(tǒng)的切削加工方法，由于受切削加工工藝特點(diǎn)的局限往往十分困難，不僅效率低、成本高，而且很難達(dá)到零件的技術(shù)要求，甚至有時(shí)無(wú)法實(shí)現(xiàn)加工?，F(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步為解決上述問(wèn)題提供了可能與手段，特種加工工藝正是在這種新需求的新形勢(shì)下，逐漸產(chǎn)生和迅速發(fā)展起來(lái)的。下一頁(yè)返回11.1概述

11.1.1特種加工的產(chǎn)生背景下一頁(yè)返11.1概述11.1.2特種加工的特點(diǎn)特種加工工藝是指利用電能、光能、化學(xué)能、電化學(xué)能、聲能、熱能及機(jī)械能等各種能量直接進(jìn)行加工的方法。相對(duì)于傳統(tǒng)的切削加工方法而言，特種加工又稱為非傳統(tǒng)加工工藝，它具有以下特點(diǎn)(1）“以柔克剛”在特種加工生產(chǎn)過(guò)程中，使用的工具與被加工對(duì)象基本不發(fā)生剛性接觸，因此工具材料的性能不受被加工對(duì)象的強(qiáng)度、硬度等制約，甚至可以使用石墨、紫銅等極軟的工具來(lái)加工超硬脆材料和精密微細(xì)零件;(2)應(yīng)力較小特種加工時(shí)主要采用電、光、化學(xué)、電化學(xué)、超聲、激光等能量去除多余材料，而不是依靠機(jī)械力與變形切除多余材料，故特種加工時(shí)的應(yīng)力較小;上一頁(yè)下一頁(yè)返回11.1概述11.1.2特種加工的特點(diǎn)上一頁(yè)下一頁(yè)返11.1概述(3)切屑較少特種加工的加工機(jī)理不同于普通金屬切削加工，生產(chǎn)過(guò)程中不產(chǎn)生宏觀切屑，不產(chǎn)生強(qiáng)烈的彈、塑性變形，可以獲得極高的表血粗糙度，加工時(shí)工具對(duì)加工對(duì)象的機(jī)械作用力、加工后的殘余應(yīng)力、冷作硬化現(xiàn)象、加工熱等的影響程度也遠(yuǎn)比一般金屬切削加工小;(4)適應(yīng)性強(qiáng)特種加工的加工能量易于控制和轉(zhuǎn)換，故加工范圍廣，適應(yīng)性強(qiáng)由于特種加工方法具有傳統(tǒng)切削加工方法無(wú)可比擬的上述優(yōu)點(diǎn)，它已成為機(jī)械制造科學(xué)中一個(gè)新的重要領(lǐng)域，在現(xiàn)代制造方法中占有十分重要的地位。11.1.3特種加工的分類按照所利用的能量形式，特種加工可分為以下幾類(1)電、熱能特種加工：電火花加工、電子束加工、等離子弧加工。上一頁(yè)下一頁(yè)返回11.1概述(3)切屑較少特種加工的加工機(jī)理不同于普通11.1概述(2)電、機(jī)械能特種加工：電解加工、電解拋光;(3)電、化學(xué)、機(jī)械能特種加工:電解磨削、電解甭磨、陽(yáng)極機(jī)械磨削;(4)光、熱能特種加工:激光加工;(5)化學(xué)能特種加工:化學(xué)加工、化學(xué)拋光;(6)聲、機(jī)械能特種加工:超聲波加工;(7)液、氣、機(jī)械能特種加工:磨料噴射加工、磨料流加工、液體噴射加工近年來(lái)，多種能量新的復(fù)合加工方法正在不斷出現(xiàn)，值得注意的是，將兩種以上的不同能量形式和工作原理結(jié)合在一起，可以取長(zhǎng)補(bǔ)短獲得很好的加工效果。

表11一1列出了特種加工方法所適用的被加工工件材料上一頁(yè)返回11.1概述(2)電、機(jī)械能特種加工：電解加工、電11.2電火花成型加工11.2.1電火花成型加工原理電火花成型加工是利用具工電極與工件電極之間的脈沖放電現(xiàn)象，對(duì)工件材料產(chǎn)生電腐蝕來(lái)進(jìn)行加工的。

圖11一1所示為電火花成型加工的基本原理:加工時(shí)，脈沖電源的一極接工具電極，另一極接工件電極，兩電極均浸入絕緣的煤油中;在放電間隙自動(dòng)進(jìn)給調(diào)節(jié)裝置的控制下，工具電極向工件電極緩慢靠近;當(dāng)兩電極靠近到一定距離時(shí)，電極之間最近點(diǎn)處的煤油介質(zhì)被擊穿，形成放電通道，由于該通道的截血積很小，放電時(shí)間極短，電流密度很高，能量高度集中，在放電區(qū)產(chǎn)生瞬時(shí)高溫可達(dá)100000C-120000C，致使工件產(chǎn)生局部熔化和氣化向四處飛濺，蝕除物被拋出工件表面，下一頁(yè)返回11.2電火花成型加工11.2.1電火花成型加工原理11.2電火花成型加工形成一個(gè)小凹坑;下一瞬間，第二個(gè)脈沖緊接著在兩電極之間的新的另一最近點(diǎn)處擊穿煤油介質(zhì)，再次產(chǎn)生瞬間放電加工，……;如此循環(huán)重復(fù)上述過(guò)程，在工件上即可復(fù)印留下與工具電極相應(yīng)的所需加工表面，同時(shí)工具電極也會(huì)因放電而產(chǎn)生局部損耗電火花加工時(shí)的表血局部放大圖如圖11-2所示顯而易見(jiàn)，電火花成型加工出的零件表面，是由無(wú)數(shù)個(gè)小坑所組成。電火花加工脈沖電源的矩形波電壓波形如圖11-3所示。11.2.2電火花成型加工機(jī)床電火花成型加工機(jī)床由主軸頭、電源箱、床身、立柱、工作臺(tái)及工作液槽等部分組成，如圖11一4(a)所示為分離式電火花成型加工機(jī)床，它們的區(qū)別在于后者將油箱與電源箱放入機(jī)床的內(nèi)部，成為一個(gè)整體，使結(jié)構(gòu)更為緊湊。上一頁(yè)下一頁(yè)返回11.2電火花成型加工形成一個(gè)小凹坑;下一瞬間，第二個(gè)脈11.2電火花成型加工（1）主軸頭:主軸頭是電火花成型加工機(jī)床中最關(guān)鍵的部件，是自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。主軸頭的結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)精度和剛度、靈敏度等都直接影響零件的加工精度和表面質(zhì)量。(2)床身和立柱:床身和立柱是電火花成型加工機(jī)床的基礎(chǔ)構(gòu)件，用以保證工具電極與工件之間相對(duì)位置，其剛性要好，抗振性要高。(3)工作臺(tái):工作臺(tái)用于支承和裝夾工件。通過(guò)橫向、縱向絲杠可調(diào)節(jié)工件與工具電極的相對(duì)位置。在工作臺(tái)上固定有工作液槽，槽內(nèi)盛裝有工作液，放電加工部位浸在工作液介質(zhì)中。(4)電源控制柜(電氣柜):電源控制柜內(nèi)設(shè)有脈沖電源及控制系統(tǒng)、主軸伺服控制系統(tǒng)、機(jī)床電器安全及保護(hù)系統(tǒng)。上一頁(yè)下一頁(yè)返回11.2電火花成型加工（1）主軸頭:主軸頭是電火花成型加11.2電火花成型加工11.2.3工具電極1.工具電極的種類電火花成型加工時(shí)，常用的工具電極材料有石墨和紫銅兩種，工具電極的形狀與被加工零件的形狀相匹配，工具電極的尺寸為工具電極尺寸=工件內(nèi)腔尺寸—2x火花間隙石墨電極的加工效率較高，但電極自身的損耗較大，所以被加工工件的精度較差，僅適用于粗加工;紫銅電極的質(zhì)地細(xì)密，加工穩(wěn)定性好，電極損耗相對(duì)較小，適用于精加工或粗加工，尤其適用于帶有精密花紋的精加工。2.工具電極的安裝和調(diào)整工具電極安裝時(shí)，可借助電極套筒、電極柄、鉆夾頭、U形夾頭、管狀電極夾頭等輔助工具，將不同類型的工具電極相應(yīng)夾緊在電火花成型機(jī)的主軸上。上一頁(yè)下一頁(yè)返回11.2電火花成型加工11.2.3工具電極上一頁(yè)下一11.2電火花成型加工工具電極安裝牢固后，還需要進(jìn)行調(diào)整和定位找正，使工具電極的軸心線與電火花成型機(jī)的工作臺(tái)面垂直，還要使工具電極在X,y方向與工件有一正確位置。操作方法為:①在工具電極裝夾完成后，首先調(diào)整工具電極的角度和軸心線，使其大概垂直于工作臺(tái)面或工件頂面;②使用百分表和簡(jiǎn)易鉗工工具，檢驗(yàn)工具電極與工作臺(tái)面的平行度(參見(jiàn)圖11-5);③以同一百分表檢驗(yàn)工件電極的一個(gè)側(cè)面，使工件電極的側(cè)面與工件的側(cè)面保持平行;④移動(dòng)工作臺(tái)調(diào)整機(jī)床，使工具電極在X,y方向均與工件保持正確的加工位置。11.2.4脈沖參數(shù)的選擇加工型腔模具時(shí)，必須按加工規(guī)范選擇合適的脈沖參數(shù)。上一頁(yè)下一頁(yè)返回11.2電火花成型加工工具電極安裝牢固后，還需要進(jìn)行調(diào)11.2電火花成型加工脈沖參數(shù)除脈沖電壓(峰值電壓)外，還包括脈沖寬度、間隔時(shí)間、峰值電流等。脈沖參數(shù)的選擇是否得當(dāng)，直接影響著電火花成型加工的加工速度、表面粗糙度、電極損耗、加工精度和表面層的變化。加工規(guī)范的轉(zhuǎn)換分為粗、中、精三檔。粗檔加工時(shí)，脈沖寬度選500~1200μs，脈沖間隔約在100~200μs之間，其判斷方法是:只要能穩(wěn)定加工、不拉弧，則可以取較小值。加工電流應(yīng)按加工面積的大小而定，但應(yīng)使峰值電流a符合電極低損耗的保證條件:中檔加工時(shí)，一般脈沖寬度選在30~400μs。有時(shí)粗檔與中檔并無(wú)嚴(yán)格區(qū)別，也可通過(guò)改變加工電流大小來(lái)改變放電間隙和改變所達(dá)到的表面粗糙度。上一頁(yè)下一頁(yè)返回11.2電火花成型加工脈沖參數(shù)除脈沖電壓(峰值電壓)外11.2電火花成型加工精加工是在粗、中檔加工后進(jìn)行的精修加工，一般余量在0.02~0.2mm之間，表血粗糙度在Ra=3.2μm之內(nèi)。由于在精加工時(shí)的電極損耗較大，可達(dá)20%左右，故在對(duì)電極尺寸、型腔尺寸有嚴(yán)格要求的加工場(chǎng)合，應(yīng)選較小的余量。精加工的脈沖寬度應(yīng)小于20μs,峰值電流應(yīng)小于5A，以能保證被加工工件所需的表血粗糙度為準(zhǔn)。11.2.5電火花成型加工的特點(diǎn)電火花成型加工的特點(diǎn)主要有以下幾點(diǎn)。(1）可用較軟的工具電極加工較硬的工件電火花成型加工是靠電蝕作用去除被加工材料的，材料的可加工性與其導(dǎo)電性和熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、熱導(dǎo)率、比熱容等熱學(xué)特性有關(guān)，但與其力學(xué)性能幾乎無(wú)關(guān)，因此，電火花成型加工主要適合于加工硬、脆等難加工材料;上一頁(yè)下一頁(yè)返回11.2電火花成型加工精加工是在粗、中檔加工后進(jìn)行的精11.2電火花成型加工(2)可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜型面和特殊形狀的加工借助數(shù)控加工技術(shù)，可以在較軟的電極材料上制作十分復(fù)雜的成型型面工具電極;利用該工具電極即可在硬、脆等難加工材料上加工復(fù)雜型面的模具，或用成型電極加工方孔等異形孔，以及用特殊控制的動(dòng)軌跡來(lái)完成曲孔等結(jié)構(gòu)要素的復(fù)雜加工;(3)可實(shí)現(xiàn)易變形零件及精密零件的加工由于電火花成型加工時(shí)幾乎無(wú)切削力作用，故適于低剛度、易變形零件的精密加工和微細(xì)加工，其加工精度可達(dá)0.5~1μm，表面粗糙度可達(dá)Ra0.02~0.012μm，而且會(huì)向更精密的方向發(fā)展;(4)加工生產(chǎn)效率較低電火花成型加工的生產(chǎn)效率較低，?？刹捎锰厥夤ぷ饕骸⑦m當(dāng)減少被加工零件的加工余量等方法來(lái)提高生產(chǎn)效率(5)工件表血存在電蝕硬層電火花成型加工時(shí)，所得的工件表血是由眾多放電凹坑組成，硬度較高，不易去除，將影響后續(xù)工序的加工。上一頁(yè)下一頁(yè)返回11.2電火花成型加工(2)可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜型面和特殊形狀的11.2電火花成型加工11.2.6電火花成型加工的應(yīng)用電火花成型加工主要用于型孔、型腔的加工，其常見(jiàn)的加工類型如下:(1)型腔加工電火花成型的型腔加工，主要用于鍛模、擠壓模、壓鑄模等。型腔加工時(shí)，工具電極必需按照被加工零件的圖紙要求進(jìn)行合理制造;(2)穿孔加工電火花成型的穿孔加工，可以加工各種形狀的孔，如:圓孔、方孔、多邊形孔、異形孔等，被加工小孔的直徑可達(dá)0.1~1mm，甚至可以加工直徑小于0.1mm的微孔，如拉絲?？住娋卓?、噴絲孔等上一頁(yè)返回11.2電火花成型加工11.2.6電火花成型加工的應(yīng)11.3數(shù)控電火花切割加工11.3.1電火花線切割加工原理電火花線切割加工是通過(guò)線狀工具電極與被切割材料工件電極之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，利用兩者之間產(chǎn)生脈沖放電所形成的電腐蝕現(xiàn)象進(jìn)行切割加工。這種加工方法可加工淬火鋼、硬質(zhì)合金和金屬陶瓷等導(dǎo)電材料，加工精度可達(dá)0.01~0.02mm，表血粗糙度Ra=1.6μm11.3.2電火花線切割加工設(shè)備按照控制系統(tǒng)的類型來(lái)分，電火花線切割加工可分為靠模仿形線切割、光電跟蹤線切割和數(shù)字控制線切割三類?，F(xiàn)代電火花線切割加工絕大部分都是數(shù)控電火花線切割加工。下一頁(yè)返回11.3數(shù)控電火花切割加工11.3.1電火花線切割加工11.3數(shù)控電火花切割加工按照電極絲運(yùn)動(dòng)的快慢來(lái)分，電火花線切割加工可分為快速走絲線切割和慢速走絲線切割兩大類，或稱為高速走絲線切割和低速走絲線切割兩大類。高速走絲時(shí)多用鑰絲和鑰鎢合金絲，工作時(shí)鑰絲反復(fù)使用多次放電，線徑有損耗，工件的加工精度不高;低速走絲時(shí)多使用銅絲、黃銅絲、黃銅加鋁、黃銅加鋅、黃銅鍍鋅等，且電極絲一次性使用，工作時(shí)線徑的損耗極小，對(duì)工件尺寸幾乎不產(chǎn)生影響，工件的加工精度高。圖11一6所示為CKX一2AJ線切割機(jī)床外形簡(jiǎn)圖，它屬于數(shù)控快速走絲線切割類型，包括機(jī)床主機(jī)、脈沖電源、微機(jī)數(shù)控裝置三大部分。（1）機(jī)床主機(jī)該機(jī)床主機(jī)由運(yùn)絲機(jī)構(gòu)、工作臺(tái)、工作液系統(tǒng)及床身組成.上一頁(yè)下一頁(yè)返回11.3數(shù)控電火花切割加工按照電極絲運(yùn)動(dòng)的快慢來(lái)分，電11.3數(shù)控電火花切割加工①運(yùn)絲機(jī)構(gòu)。運(yùn)絲機(jī)構(gòu)包括貯絲筒和絲架。鑰絲穿過(guò)絲架整齊地繞在貯絲筒上，貯絲筒由電機(jī)帶動(dòng)作正反交替的轉(zhuǎn)動(dòng)，鑰絲則在絲架的固定位置上作高速(約9m/s)往復(fù)移動(dòng)。②工作臺(tái)。工作臺(tái)可安裝并帶動(dòng)工件在水平血內(nèi)作X,y兩個(gè)方向的移動(dòng)。工件安放架與工作臺(tái)之間有絕緣層。工作臺(tái)分上、下兩層，通過(guò)X,y兩個(gè)方向的絲桿和螺母分別由兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)。③工作液系統(tǒng)。工作液系統(tǒng)由工作液、貯液箱、液泵和循環(huán)導(dǎo)管組成。工作液起絕緣、排屑、冷卻的作用。每次脈沖放電之后，工件與鑰絲之間必須迅速恢復(fù)絕緣狀態(tài)，以便產(chǎn)生下一次脈沖放電，否則，將形成持續(xù)的電弧放電而影響加工質(zhì)量(2)脈沖電源由交流電轉(zhuǎn)換而成的高頻單向脈沖電源，其頻率和脈沖寬度均可根據(jù)加工的需要進(jìn)行調(diào)整。線切割加工時(shí)，鑰絲接脈沖電源的負(fù)極，工件接脈沖電源的正極。上一頁(yè)下一頁(yè)返回11.3數(shù)控電火花切割加工①運(yùn)絲機(jī)構(gòu)。運(yùn)絲機(jī)構(gòu)包括貯絲11.3數(shù)控電火花切割加工(3)微機(jī)數(shù)控裝置微機(jī)數(shù)控裝置是線切割機(jī)床的核心部分，控制程序固化在EPROM存儲(chǔ)器，以實(shí)現(xiàn)全部功能的自動(dòng)控制。11.3.3數(shù)控電火花線切割的編程方法我國(guó)在快走絲線切割機(jī)床中一般采用B指令格式編程，B指令格式又分為3B格式、4B格式、SB格式等，其中以3B格式為最常用的格式;在慢走絲線切割機(jī)床中，則通常采用國(guó)際通用的G(ISO)指令代碼格式編程。數(shù)控電火花線切割的編程方法有手工編程和自動(dòng)編程兩種，學(xué)習(xí)和掌握3B指令格式手工編程是數(shù)控電火花線切割編程的基本功。1.3B指令格式3B指令格式為:BXBYBJGZ式中，BX,BY為坐標(biāo)指令字，BJ為計(jì)數(shù)長(zhǎng)度指令字，G為計(jì)數(shù)方向指令字，z為加工指令字。具體規(guī)定如下。上一頁(yè)下一頁(yè)返回11.3數(shù)控電火花切割加工(3)微機(jī)數(shù)控裝置微機(jī)數(shù)控裝11.3數(shù)控電火花切割加工（1）分隔符B:指令格式中的三個(gè)B稱為分隔符，它將X,Y,J的數(shù)值分隔開(kāi);B后的數(shù)字如果為。，則。可以省略不寫(xiě)，如“BO”可以寫(xiě)成“B";(2)軸坐標(biāo)值X,Y:軸坐標(biāo)值X,Y為被加工線段上某一特征點(diǎn)的坐標(biāo)值，數(shù)值單位為μm，且規(guī)定編程時(shí)的X,Y數(shù)值不可為負(fù)，應(yīng)取絕對(duì)值編程。當(dāng)線切割加工直線段時(shí)，X,Y數(shù)值是指被加工線段終點(diǎn)對(duì)其起點(diǎn)的相對(duì)坐標(biāo)值，為了簡(jiǎn)化，寫(xiě)程序時(shí)允許把直線的X,Y值同時(shí)放大或縮小相同的倍數(shù)，只要保持其比值不變(直線斜率不變)即可;當(dāng)線切割加工圓或圓弧時(shí)，X,Y數(shù)值是指圓或圓弧起點(diǎn)對(duì)其圓心的相對(duì)坐標(biāo)值;上一頁(yè)下一頁(yè)返回11.3數(shù)控電火花切割加工（1）分隔符B:指令格式中的三11.3數(shù)控電火花切割加工(3)計(jì)數(shù)長(zhǎng)度J:計(jì)數(shù)長(zhǎng)度.I為線切割加工長(zhǎng)度在X軸或Y軸上的投影長(zhǎng)度，數(shù)值單位為μm;編程時(shí)要求J的數(shù)值必須寫(xiě)滿六位數(shù)，不足部分用0來(lái)補(bǔ)足，如計(jì)數(shù)長(zhǎng)度為686μm時(shí)，應(yīng)寫(xiě)成000686μm;新近出廠的微機(jī)數(shù)控系統(tǒng)沒(méi)有這方面的要求;(4)計(jì)數(shù)方向G:計(jì)數(shù)方向G用于指明計(jì)數(shù)長(zhǎng)度J在線切割加工時(shí)沿哪一坐標(biāo)軸計(jì)數(shù)，分為兩種，兩者取一;確定計(jì)數(shù)方向是選擇還是取決于被加工線段的終點(diǎn)位置，如圖11-7所示;線切割加工時(shí)工作臺(tái)在該方向每走1μm計(jì)數(shù)寄存器減1，當(dāng)累計(jì)減到計(jì)數(shù)長(zhǎng)度J為。時(shí)，這段程序就加工完成;(5)加工指令Z:加工指令Z用來(lái)指令被加工線段的種類，分為直線和圓弧兩大類;加工直線用字母L表示。上一頁(yè)下一頁(yè)返回11.3數(shù)控電火花切割加工(3)計(jì)數(shù)長(zhǎng)度J:計(jì)數(shù)長(zhǎng)度.11.3數(shù)控電火花切割加工根據(jù)被加工直線的走向與線段終點(diǎn)所在的象限又分為L(zhǎng)1,L2,L3,L4四種;加工圓弧用字母R表示，根據(jù)圓弧加工第一步進(jìn)人的象限以及走向分為8種，順時(shí)針圓弧分為SR,,SRZ,SRS,SRS，逆時(shí)針圓弧分為NR,NRZ,NR3,NR4，具體如圖11一8所示。2.3B指令手工編程示例數(shù)控線切割編程時(shí)，應(yīng)將被加工圖形分解為若干圓弧段與直線段，然后按加工順序依次編寫(xiě)加工程序。以圖11-9所示的線切割零件為例，因?yàn)樵搱D形由3條直線段和3條圓弧段連接組成，所以應(yīng)分為6段編寫(xiě)加工程序。（1）加工圓弧AB:以該圓弧圓心0為坐標(biāo)原點(diǎn)，經(jīng)計(jì)算圓弧起點(diǎn)A的坐標(biāo)為X=10mm,Y=0程序?yàn)?810000BOB020000GYSR2上一頁(yè)下一頁(yè)返回11.3數(shù)控電火花切割加工根據(jù)被加工直線的走向與線段終點(diǎn)11.3數(shù)控電火花切割加工(2)加工直線段BC:以起點(diǎn)B為坐標(biāo)原點(diǎn)，BC與Y軸負(fù)方向重合程序?yàn)?BO8300008030000GYL4(3)加工圓弧CD:以該圓心0為坐標(biāo)原點(diǎn)，經(jīng)計(jì)算圓弧起點(diǎn)C的坐標(biāo)為X=0,Y=10程序?yàn)?BOB100008020000GXSR1(4)加工直線段DE:以起點(diǎn)D為坐標(biāo)原點(diǎn)，DE與X軸負(fù)方向重合程序?yàn)?820000BO8020000GXL3(5)加工圓弧EF:以該圓弧圓心為坐標(biāo)原點(diǎn)，經(jīng)過(guò)計(jì)算圓弧起點(diǎn)E對(duì)圓心的坐標(biāo)為X=0,y=10程序?yàn)?BOB100008020000GXSR3上一頁(yè)下一頁(yè)返回11.3數(shù)控電火花切割加工(2)加工直線段BC:11.3數(shù)控電火花切割加工(6)加工直線段FA:以起點(diǎn)F為坐標(biāo)原點(diǎn)，F(xiàn)A與Y軸正方向重合程序?yàn)?BO8300008030000GYL2經(jīng)整理后，該零件的數(shù)控線切割加工程序單如下所示:上一頁(yè)下一頁(yè)返回11.3數(shù)控電火花切割加工(6)加工直線段FA:以起點(diǎn)F11.3數(shù)控電火花切割加工3.ISO代碼指令格式IS()代碼是指國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織制定的通用數(shù)控編程代碼指令格式，對(duì)數(shù)控電火花線切割而言，程序段的格式為:NxxxxGxxXxxxxxxYxxxxxxIxxxxxxJxxxxxx其中:N為程序段號(hào)，后接4位阿拉伯?dāng)?shù)字，表示程序段的順序號(hào);(}為準(zhǔn)備功能，后接2位阿拉伯?dāng)?shù)字，表示線切割加工的各種內(nèi)容和操作方式，其指令功能如表11-2所示;X,Y為直線或圓弧的終點(diǎn)坐標(biāo)值，后接6位阿拉伯?dāng)?shù)字，以μm為單位;I、J表示圓弧的圓心對(duì)圓弧起點(diǎn)的坐標(biāo)值，后接6位阿拉伯?dāng)?shù)字，以μm為單位。上一頁(yè)下一頁(yè)返回11.3數(shù)控電火花切割加工3.ISO代碼指令格式上一11.3數(shù)控電火花切割加工4.ISO代碼指令格式編程示例例:試用G代碼編寫(xiě)如圖11一10所示五角星的線切割加工程序(暫不考慮電極絲的直徑及放電間隙的影響)。上一頁(yè)下一頁(yè)返回11.3數(shù)控電火花切割加工4.ISO代碼指令格式編程示11.3數(shù)控電火花切割加工11.3.4數(shù)控電火花線切割加工的特點(diǎn)除電火花加工的共性特點(diǎn)外，數(shù)控電火花線切割加工本身尚有以下一些特點(diǎn)。（1）只要輸人編制好的數(shù)控加工程序，不必制作成型電極，便可加工各種形狀的零件;(2)數(shù)控電火花線切割主要用于二維平面零件的加工，但如果采用四坐標(biāo)數(shù)控電火花線切割機(jī)床(沿X,Y兩坐標(biāo)軸平移，繞X,Y兩坐標(biāo)軸轉(zhuǎn)動(dòng))，也可加工錐面和復(fù)雜直紋扭曲面;(3)電極絲的直徑很細(xì)，約為φ0.025~φ0.3mm，可切割微細(xì)異形孔、窄縫、小尖角小內(nèi)角、小圓角等復(fù)雜形狀的零件，由于切縫小還可以進(jìn)行套裁，故材料的利用率很高;上一頁(yè)下一頁(yè)返回11.3數(shù)控電火花切割加工11.3.4數(shù)控電火花線切11.3數(shù)控電火花切割加工(4)依靠數(shù)控技術(shù)中的刀具半徑補(bǔ)償功能，可以控制電極絲的軌跡和偏移計(jì)算，從而很方便地調(diào)整凹、凸模具的配合間隙;通過(guò)錐度切割功能，有可能實(shí)現(xiàn)凹、凸模具一次同時(shí)加工。11.3.5數(shù)控電火花線切割加工的應(yīng)用范圍數(shù)控電火花線切割加工的應(yīng)用范圍十分廣泛，歸納起來(lái)有以下幾方面。（1）模具加工:可加工沖模的凹模、凸模、固定板、卸料板、粉末冶金模、鑲拼型腔模、拉絲模、波紋板成型模、冷拔模等平面形狀和立體形狀的金屬模具;(2)微細(xì)槽、縫、孔加工:可加工噴絲板異形孔、射流元件、激光器件等的微孔、細(xì)槽及窄縫等細(xì)部結(jié)構(gòu);(3)工具、量具加工:可加工成型刀具、樣板等;(4)試制件及特殊零件加工:如電動(dòng)機(jī)硅鋼片定轉(zhuǎn)子鐵心加工，稀有、貴重金屬切割加工，帶有錐度型腔的電火花成型電極加工，以及穿孔加工、凸輪零件加工、材料試驗(yàn)樣件加工，等等。上一頁(yè)返回11.3數(shù)控電火花切割加工(4)依靠數(shù)控技術(shù)中的刀具半11.4激光加工11.4.1激光加工的原理激光是一種亮度高、方向性好、單色性好的相干光。由于激光的發(fā)散角小和單色性好，通過(guò)光學(xué)系統(tǒng)可以聚焦成為一個(gè)直徑極小的光束(微米級(jí))。激光加工時(shí)把光束聚集在工件表面上，由于區(qū)域很小、亮度極高，其焦點(diǎn)處的功率密度可達(dá)，溫度可達(dá)一萬(wàn)多攝氏度。在此高溫下，任何堅(jiān)硬的材料都將瞬時(shí)急劇熔化和蒸發(fā)，并產(chǎn)生很強(qiáng)的沖擊波，使熔化物質(zhì)被爆炸式地噴射去除，從而達(dá)到使工件材料被去除、連接、改性和分離等加工目的。下一頁(yè)返回11.4激光加工11.4.1激光加工的原理下一頁(yè)返回11.4激光加工11.4.2激光加工的特點(diǎn)激光加工具有如下特點(diǎn):(1)不受工件材料性能的限制，激光加工幾乎可以加工所有的金屬材料和非金屬材料，如:硬質(zhì)合金、不銹鋼、寶石、金剛石、陶瓷等;(2)不受加工形狀的限制，激光可以加工各種微孔(φ0.01~1mm)、各種深孔(深徑比50~100)、各種窄縫等，還可以精密切割加工各種異形孔;3)激光加工速度快、熱影響區(qū)小、工件熱變形小，而且不存在工具消耗問(wèn)題;(4)激光可穿入透明介質(zhì)內(nèi)部進(jìn)行深層加工，且與電子束、離子束加工相比，激光不需要高電壓、真空環(huán)境以及射線保護(hù)裝置，這對(duì)某些特殊情況(例如在真空中加工)是十分有利的。上一頁(yè)下一頁(yè)返回11.4激光加工11.4.2激光加工的特點(diǎn)上一頁(yè)下一11.4激光加工11.4.3激光加工的主要應(yīng)用1.激光打孔利用激光，可加工微型小孔，如化學(xué)纖維噴絲頭打孔(在直徑φ100mm的圓盤上打12000個(gè)直φ0.06mm的孔)、儀表中的寶石軸承打孔、金剛石拉絲模具加工、火箭發(fā)動(dòng)機(jī)和柴油機(jī)的燃料噴嘴加工等。2.激光切割與焊接激光切割時(shí)，激光束與工件作相對(duì)移動(dòng)，即可將工件切割分離開(kāi)。激光切割可以在任何方向上切割，包括內(nèi)尖角。日前激光已成功用于鋼板、不銹鋼、欽、鈕、妮,鎳等金屬材料以及布匹、木材、紙張、塑料等非金屬材料的切割加工。激光焊接常用于微型精密焊，能焊接不同種類的材料，如金屬與非金屬材料的焊接。上一頁(yè)下一頁(yè)返回11.4激光加工11.4.3激光加工的主要應(yīng)用上一頁(yè)11.4激光加工3.激光熱處理利用高能激光對(duì)金屬表血進(jìn)行掃描，在極短的時(shí)間內(nèi)工件即可被加熱到淬火溫度;由于表血高溫迅速向工件基體內(nèi)部傳導(dǎo)而冷卻，使工件表血被淬硬。激光熱處理有很多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，如快速、不需淬火介質(zhì)、硬化均勻、變形小、硬度高達(dá)60HRC以上、硬化深度能精確控制等。11.4.4CLS一2000激光雕刻切割機(jī)1.機(jī)床組成及其功能CLS-2000激光雕刻切割機(jī)由激光源、機(jī)床本體、電源、控制系統(tǒng)四大部分組成，其外形如圖11一11所示，其導(dǎo)光系統(tǒng)如圖11一12所示，其操作面板如圖11一13所示上一頁(yè)下一頁(yè)返回11.4激光加工3.激光熱處理上一頁(yè)下一頁(yè)返回11.4激光加工2.機(jī)床按鈕及功能(1)啟動(dòng)切割啟動(dòng)切割前，必須打開(kāi)待切割文件，系統(tǒng)支持DXF和PLT兩種文件格式。選擇下拉菜單“切割與雕刻”，單擊“啟動(dòng)切割”，系統(tǒng)開(kāi)始切割并在屏幕上顯示切割內(nèi)容。(2)啟動(dòng)雕刻啟動(dòng)雕刻前，必須打開(kāi)待雕刻文件并在雕刻參數(shù)里設(shè)置好雕刻參數(shù)，系統(tǒng)支持DXF和PLT兩種文件格式。選擇下拉菜單“切割與雕刻”，單擊“啟動(dòng)雕刻”，系統(tǒng)開(kāi)始雕刻并在屏幕上顯示雕刻內(nèi)容(3)啟動(dòng)位圖啟動(dòng)位圖前，必須打開(kāi)待雕刻文件并在位圖參數(shù)里設(shè)置好雕刻參數(shù)，系統(tǒng)支持BMP文件格式。選擇下拉菜單“切割與雕刻”，單擊“啟動(dòng)位圖”，系統(tǒng)開(kāi)始雕刻并在屏幕上顯示雕刻內(nèi)容。上一頁(yè)下一頁(yè)返回11.4激光加工2.機(jī)床按鈕及功能上一頁(yè)下一頁(yè)返回11.4激光加工(4)顯示顯示待切割或雕刻的文件內(nèi)容前，必須打開(kāi)待切割或雕刻的文件，系統(tǒng)支持DXF,PLT與BMP三種文件格式。選擇下拉菜單“切割與雕刻”，單擊“顯示”，出現(xiàn)“顯示切割”、“顯示雕刻”與“顯示位圖”。系統(tǒng)在屏幕上顯示切割或雕刻內(nèi)容，激光頭按文件內(nèi)容開(kāi)始移動(dòng)，但不出光。3.基本操作步驟(1)開(kāi)機(jī)包括開(kāi)總電源、開(kāi)“激光電源”、開(kāi)計(jì)算機(jī)、開(kāi)“機(jī)床電源”、調(diào)焦距、開(kāi)“給氣”、開(kāi)“排風(fēng)”、按下“激光高壓”等步驟，具體請(qǐng)參見(jiàn)機(jī)床說(shuō)明書(shū)。(2)切割或雕刻①在計(jì)算機(jī)屏幕上選擇下拉菜單“切割與雕刻”，單擊“啟動(dòng)切割”，或按面板上的啟動(dòng)鍵，機(jī)器開(kāi)始切割。上一頁(yè)下一頁(yè)返回11.4激光加工(4)顯示顯示待切割或雕刻的文件內(nèi)容前11.4激光加工②在計(jì)算機(jī)屏幕上選擇下拉菜單“切割與雕刻”，單擊“啟動(dòng)雕刻”，機(jī)器開(kāi)始雕刻(注意:操作面板上的啟動(dòng)鍵只能啟動(dòng)切割不能啟動(dòng)雕刻，如按錯(cuò)會(huì)造成計(jì)算機(jī)死機(jī))。(3)關(guān)機(jī)關(guān)掉激光高壓，五分鐘后關(guān)掉激光電源，關(guān)掉給氣、排風(fēng)，退出工控程序(如果不再調(diào)用其他圖形文件的話)，關(guān)掉機(jī)床電源。4.注意事項(xiàng)(1)根據(jù)加工目的及工件性質(zhì)選取適當(dāng)?shù)墓ぷ魉俣群图す怆娏鞯拇笮?，即選好工藝參數(shù)。(2)發(fā)現(xiàn)異常時(shí)，或需更改參數(shù)時(shí)，請(qǐng)按“暫停/繼續(xù)”鍵(鍵鎖定，燈亮)，處理完畢后再次按“暫停/繼續(xù)”鍵(鍵抬起，燈滅)，則繼續(xù)工作;或者在暫停狀態(tài)按“復(fù)位”鍵，刀頭便回到零點(diǎn)，再按“暫停/繼續(xù)”鍵(抬起，燈滅)

上一頁(yè)下一頁(yè)返回11.4激光加工②在計(jì)算機(jī)屏幕上選擇下拉菜單“切割與雕11.4激光加工(3)激光管的冷卻水不可中斷。一旦發(fā)現(xiàn)斷水，必須立即切斷激光高壓，或按“緊急開(kāi)關(guān)”，防止激光管炸裂。(4)工件加工區(qū)域里不得擺放有礙激光刀頭運(yùn)行的重物，免得電機(jī)受阻丟步而造成廢品(5)激光工作過(guò)程中，要保持排風(fēng)通暢(6)切割或雕刻時(shí)，必須蓋好防護(hù)罩(7)在任何情況下，不得將肢體放在光路中，以免灼傷5.激光雕刻加工實(shí)例使用激光雕刻切割機(jī)加工的圖案如圖11一14所示。上一頁(yè)返回11.4激光加工(3)激光管的冷卻水不可中斷。一旦發(fā)現(xiàn)斷11.5超聲波加工11.5.1超聲波加工的原理超聲波加工一是利用工一具作超聲頻振動(dòng)，通過(guò)磨料撞擊與拋磨工件，從而使工一件成形的一種加工方法，其工作原理如圖11一15所示。超聲波加工時(shí)，在工具和工件之間注入液體(水或煤油等)與磨料混合的懸浮液，工具對(duì)工件保持一定的進(jìn)給壓力，并作振幅為0.01~0.15mm,頻率為16~30kHz的高頻振蕩，磨料在工具的超聲振蕩作用下，以極高的速度不斷撞擊工件表面，其沖擊加速度可達(dá)重力加速度的一萬(wàn)倍左右，使工件在瞬時(shí)高壓下產(chǎn)生局部破碎。由于懸浮液的高速攪動(dòng)，又使磨料不斷拋磨工件表血;隨著懸浮液的循環(huán)流動(dòng)，使磨料不斷得到更新，同時(shí)帶走被粉碎下來(lái)的材料微粒。超聲波加工中，工具逐漸伸入到工件中，工具的形狀便“復(fù)印”到工件上。下一頁(yè)返回11.5超聲波加工11.5.1超聲波加工的原理下一頁(yè)11.5超聲波加工在工作中，超聲震動(dòng)還使懸浮液產(chǎn)生空腔，空腔不斷打一大直至破裂，或不斷被壓縮致閉合。這一過(guò)程極短，空腔閉合壓力可達(dá)幾千大氣壓，爆炸時(shí)可產(chǎn)生水壓沖擊，引起加工表面破碎，形成粉末。同時(shí)懸浮液在超聲振動(dòng)下，形成沖擊波還使鈍化的磨料崩碎，產(chǎn)生新的刃口，進(jìn)一步提高加工效率。11.5.2超聲波加工的特點(diǎn)超聲波加工具有如下特點(diǎn)。(1）適用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、淬火鋼等，超聲波也可以加工，但加工效率比較低。(2)在加工過(guò)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、成型表面等。如采用中空形的工具，還可以實(shí)現(xiàn)各種形狀的套料加工。上一頁(yè)下一頁(yè)返回11.5超聲波加工在工作中，超聲震動(dòng)還使懸浮液產(chǎn)生空腔，11.5超聲波加工(3)超聲波是靠極其微小的磨料作用進(jìn)行加工，所以加工精度較高，一般可達(dá)0.02mm，表血粗糙度R。可達(dá)1.25~0.1μm，且被加工表血無(wú)殘余應(yīng)力，不易出現(xiàn)組織改變、表血燒傷等缺陷。(4)因?yàn)椴牧系娜コ强磕チ现苯幼饔?，故磨料硬度一般?yīng)比加工材料高，而工具材料的硬度則可以大大低于被加工材料的硬度，如可采用中碳鋼、型材、管材、線材等制作工具。(5)超聲波加工機(jī)床的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作、維修方便，加工精度較高，但生產(chǎn)效率較低，工具的磨損也較大。11.5.3超聲波加工的應(yīng)用超聲波加工主要用于孔加工、套料、雕刻、切割以及研磨金剛石拉絲模等，同時(shí)還可以用于清洗、焊接和探傷等(參見(jiàn)圖11一16).上一頁(yè)返回11.5超聲波加工上一頁(yè)返回11.6電解加工

11.6.1電解加工的基本原理電解加工是利用金屬在電解液中產(chǎn)生陽(yáng)極溶解的電化學(xué)腐蝕原理，將工件加工成型的，其工作原理如圖11-17所示，所以電解加工又稱為電化學(xué)加工。在電解加工機(jī)床工作臺(tái)上夾持工件，調(diào)整機(jī)床使工件與工具電極兩者之間保持較小的間隙(通常為0.020.7mm)，并在該間隙內(nèi)通過(guò)高速流動(dòng)的導(dǎo)電的電解液;然后在工件和工具電極之間接上低電壓(6一24V)大電流(500一2000A)的穩(wěn)壓直流電，工件接正極(陽(yáng)極)，工具電極接負(fù)極(陰極);通電在工件和工具電極之間施加一定的電壓時(shí)，工件表血的金屬就不斷地產(chǎn)生陽(yáng)極溶解，溶解脫落的微小顆粒物質(zhì)被高速流動(dòng)的電解液不斷沖走，使陽(yáng)極溶解得以不斷進(jìn)行。下一頁(yè)返回11.6電解加工

11.6.1電解加工的基本原理下一頁(yè)11.6電解加工電解加工開(kāi)始時(shí)，工件的形狀與工具電極的形狀不同，工件上的各點(diǎn)距工具電極表面的距離不等，因而各點(diǎn)的電流密度不相同，距離較近的地方電流密度較大，該處陽(yáng)極溶解的速度較快;距離較遠(yuǎn)的地方電流密度較小，該處陽(yáng)極溶解的速度較慢;當(dāng)工具電極不斷向下進(jìn)時(shí)，工件表面上的各點(diǎn)以不同的溶解速度被溶解，工件的型面就逐漸地接近工具電極的型面;當(dāng)加工完畢時(shí)，即可獲得與工具電極形狀相一致的被加工工件表面。11.6.2電解加工的特點(diǎn)電解加工具有如下特點(diǎn)。（1）以簡(jiǎn)單的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，一次加工出復(fù)雜的型血或型腔，加工速度隨電流密度增大而加快，且不產(chǎn)生毛刺;上一頁(yè)下一頁(yè)返回11.6電解加工電解加工開(kāi)始時(shí)，工件的形狀與工具電極的11.6電解加工(2)可加工高硬度、高強(qiáng)度、高韌性等難切削材料，且加工后材料表血的硬度不發(fā)生變化;(3)在加工過(guò)程中由于工具電極為陰極，在陰極上只是生成氫氣和沉淀而無(wú)溶解作用，因此工具電極始終沒(méi)有損耗，可以保證電解加工所得到的被加工工件表血形狀比較精確。(4)電解加工過(guò)程中無(wú)機(jī)械力和切削熱的作用，所以在已加工表血上不存在加工變質(zhì)層、殘余應(yīng)力和加工變形等問(wèn)題(5)由于影響電解加工的因素很多，故難實(shí)現(xiàn)高精度的穩(wěn)定加工。電解加工液有一定的腐蝕性，電解產(chǎn)物對(duì)環(huán)境有污染，因此電解加工機(jī)床要有防腐措施，對(duì)電解產(chǎn)物要進(jìn)行無(wú)害化處理，故設(shè)備投資的總費(fèi)用較高。上一頁(yè)下一頁(yè)返回11.