機械制造工藝學常同立第2版課件全集下

機械制造工藝學常同立等編著第2版下集教學要求掌握機械加工外表質(zhì)量的影響因素；熟悉機械加工工藝系統(tǒng)的振動及其對外表質(zhì)量的影響；掌握控制機械加工外表質(zhì)量的途徑以車削或刨削加工零件外表為例。切削殘留面積的高度與以下因素有關(guān)刀尖圓弧半徑re主偏角Kr副偏角Kr’進給量f刀刃本身的粗糙度等因素有關(guān)。切削深度較大且刀尖圓弧半徑很小時，或者采用尖刀刃具切削時，殘留面積的高度為

圓弧刀刃切削加工時，殘留面積的高度與刀尖圓弧半徑re和進給量f有關(guān)，如下圖的幾何關(guān)系可近似為減小進給量、增大刀尖圓弧半徑、減小主偏角或副偏角都會使外表粗糙度得到改善，但以進給量和刀尖圓弧半徑的影響最為明顯。實際加工外表的粗糙度總是大于上面兩個殘留面積高度公式的理論計算值，只有切削脆性材料或高度切削塑性材料時，計算結(jié)果才比較接近實際。影響磨削加工外表粗糙度的因素粒度↓→Ra↓金剛石筆鋒利↑，修正導(dǎo)程、徑向進給量↓→Ra↓磨粒等高性↑→Ra↓硬度↑→鈍化磨粒脫落↓→Ra↑硬度↓→磨粒脫落↑→Ra↑硬度合適、自勵性好↑→Ra↓太硬、太軟、韌性、導(dǎo)熱性差↑→Ra↓砂輪粒度工件材料性質(zhì)砂輪修正磨削用量砂輪硬度砂輪V↑→Ra↓ap、工件V↑→塑變↑→Ra↑粗磨ap↑→生產(chǎn)率↑精磨ap↓→Ra↓(ap=0光磨)

影響磨削加工外表粗糙度的因素外表物理力學性能影響金相組織變化因素影響顯微硬度因素影響剩余應(yīng)力因素塑變引起的冷硬金相組織變化引起的硬度變化冷塑性變形熱塑性變形金相組織變化切削熱影響外表層物理力學性能的主要因素

⑴刀具幾何形狀的影響切削刃rε↑、前角↓、后面磨損量VB↑→表層金屬的塑變加劇→冷硬↑⑵切削用量的影響切削速度v↑→塑變↓→冷硬↓f↑→切削力↑→塑變↑→冷硬↑⑶工件材料性能的影響

材料塑性↑→冷硬↑影響外表層加工硬化的因素磨削燒傷的三種形式目前通用的冷卻方法較差，由于砂輪的高速旋轉(zhuǎn)，圓周方向產(chǎn)生強大氣流，使得磨削液很難直接送入磨削區(qū)，冷卻效果很差。而內(nèi)冷卻是一種較為有效的方法，如下圖。內(nèi)冷卻工作原理是將嚴格過濾后的冷卻液通過中空主軸法蘭套引入砂輪的中心腔內(nèi)，在離心力的作用下冷卻液會通過砂輪內(nèi)部的孔隙向砂輪四周的邊緣灑出，冷卻液就有可能直接注入磨削區(qū)。內(nèi)冷卻裝置會產(chǎn)生大量水霧，影響加工條件，而且磨削冷卻液必須嚴格過濾，要求雜質(zhì)不超過0.02%，以防止堵塞砂輪內(nèi)部孔隙。所以，其應(yīng)用不廣。實際中多采用開槽砂輪，即在砂輪的圓周上開一些橫槽，開槽砂輪的形狀如下圖，這就能使砂輪將冷卻液帶入磨削區(qū)；同時，開槽可使砂輪間斷磨削，工件受熱時間縮短，金相組織來不及轉(zhuǎn)變，開槽砂輪還能起到風冷作用，改善散熱條件。因此，開槽砂輪可有效地防止燒傷現(xiàn)象產(chǎn)生。開槽的形狀主要有兩種形式：均勻等距開槽和變距開槽。磨削用量砂輪與工件材料改善冷卻條件1〕砂輪轉(zhuǎn)速↑→磨削燒傷↑2〕徑向進給量fp↑→磨削燒傷↑3〕

軸向進給量fa↑→磨削燒傷↓4〕工件速度vw↑→磨削燒傷↓1)磨削時，砂輪外表上磨粒的切削刃口鋒利↑→磨削力↓→磨削區(qū)的溫度↓2)磨削導(dǎo)熱性差的材料(耐熱鋼、軸承鋼、不銹鋼)↓→磨削燒傷↑3)應(yīng)合理選擇砂輪的硬度、結(jié)合劑和組織→磨削燒傷↓采用內(nèi)冷卻法→磨削燒傷↓

圖采用開槽砂輪間斷磨削→受熱↓→磨削燒傷↓

圖影響磨削燒傷的因素及改善途徑機械加工振動自激振動自由振動強迫振動當系統(tǒng)受到初始干擾力鼓勵破壞了其平衡狀態(tài)后，系統(tǒng)僅靠彈性恢復(fù)力來維持的振動稱為自由振動。由于總存在阻尼，自由振動將逐漸衰減。(占5%)系統(tǒng)在周期性激振力(干擾力)持續(xù)作用下產(chǎn)生的振動，稱為強迫振動。強迫振動的穩(wěn)態(tài)過程是諧振動，只要有激振力存在振動系統(tǒng)就不會被阻尼衰減掉。(占35%)在沒有周期性干擾力作用的情況下，由振動系統(tǒng)本身產(chǎn)生的交變力所激發(fā)和維持的振動，稱為自激振動。切削過程中產(chǎn)生的自激振動也稱為顫振。(占65%)機械加工中振動的種類及其主要特點單自由度系統(tǒng)是最簡單的振動系統(tǒng)。下面以圖a內(nèi)圓磨削加工為例，討論單自由度受迫振動情況。磨削加工過程中磨頭受周期性變化的干擾力作用會產(chǎn)生振動。當工件的剛度遠大于磨頭系統(tǒng)的剛度時，可簡化為如圖b所示質(zhì)量—彈簧—阻尼的單自由度系統(tǒng)。磨頭系統(tǒng)的等效質(zhì)量是m，等效彈簧剛度為K，等效黏性阻尼系數(shù)為c。將作用在磨頭與工件之間的激振力取定為簡諧激振力，F(xiàn)sinωt簡諧激振力的幅值F,角頻率ω系統(tǒng)的運動方程式為

兩邊分別除以m，那么有二階常系數(shù)線性非齊次微分方程式的解為

上式的第一項(齊次方程的通解)表示為有阻尼的、逐漸衰減的自由振動過程，如圖a所示；第二項(非齊次方程的特解)表示由激振力引起的頻率等于激振力頻率的受迫振動，如圖b所示。這兩局部振動的疊加為振動的響應(yīng)，如圖c所示。動態(tài)放大系數(shù)的概念。動態(tài)放大系數(shù)V定義為受迫振動的振動幅值與系統(tǒng)靜位移的比值，

靜位移A0反映了激振力的影響，說明振動幅值與激振力幅值成正比。頻率比λ對振動的影響比較復(fù)雜，可用動態(tài)放大系數(shù)與頻率特性曲線表示，如下圖?！?〕λ→0時，激振力頻率極低，相當于激振力作為靜載荷作用系統(tǒng)上，從而使系統(tǒng)產(chǎn)生的位移等于靜位移，V≈1。0≤λ≤0.7為靜力區(qū)。〔2〕λ接近或等于1時，振幅急劇增加，這種現(xiàn)象稱為共振。0.7≤λ≤1.3稱為共振區(qū)。工程上常把系統(tǒng)的固有頻率作為共振頻率，而把固有頻率前后20%~30%的區(qū)域作為禁區(qū)，防止產(chǎn)生共振?！?〕λ>>1時，V→0，振幅迅速下降，甚至消失。這說明振動系統(tǒng)的慣性跟不上快速變化的激振力。λ≥1.3稱為慣性區(qū)。圖也反映了阻尼比ξ對振動的影響。在共振區(qū)域增加阻尼比對抑制振動的效果較為明顯，而其它區(qū)域阻尼比對振動的影響作用不大。當時，阻尼幾乎不起作用。

〔1〕激振頻率ω=0時，系統(tǒng)受到靜載荷作用，動剛度等于靜剛度；〔2〕ω≈ω0時，系統(tǒng)將發(fā)生共振，此時系統(tǒng)動剛度值最?。弧?〕相同頻率比的條件下，隨著阻尼比的增大，系統(tǒng)的動剛度增大；〔3〕ξ=0，且ω=ω0時，系統(tǒng)動剛度，失去物理意義。顯然，系統(tǒng)的動剛度越大或系統(tǒng)阻尼比越大，說明產(chǎn)生一定振幅或動態(tài)位移的激振力越大，即振動鼓勵能量要求越大，說明系統(tǒng)的抗振能力強。提高工藝系統(tǒng)的動態(tài)剛度和阻尼比，能夠提高工藝系統(tǒng)的動態(tài)特性。自激振動的產(chǎn)生機理非常復(fù)雜，針對某些特定問題，許多學者提出了一些解釋自激振動的學說，比較公認的理論有再生顫振機理、負摩擦機理及振型耦合機理等。這些學說都是從振動維持的能量補償來源及規(guī)律這一最根本、最必要的物理條件進行分析和研究的。(1)再生顫振機理切削加工過程中，多數(shù)情況下刀具總是完全重復(fù)或局部重復(fù)地切削已加工的外表。2.自激振動的產(chǎn)生機理再生顫振機理假定切削過程在某一時刻受到瞬時的偶然性擾動，那么刀具和工件會發(fā)生相對振動，并在加工外表留下振紋，見圖b。當再次切削殘留振紋的外表時，切削厚度將發(fā)生波動，見圖c，從而引起切削力的周期性變化。如果動態(tài)變化的切削力在一定條件下是促進和維持振動的，這種切削力和振紋相互作用引起的自激振動將進一步開展為顫振，稱為再生顫振，見圖d。綜上所述，加工系統(tǒng)產(chǎn)生自激振動的根本條件為W振出>W振入，即在力與位移的關(guān)系曲線中，振出過程曲線的包絡(luò)范圍要大于振入過程曲線的包絡(luò)范圍。例如圖中，對于振動運動軌跡上任一點而言，振動系統(tǒng)在振出階段通過該點的力F振出(yi)應(yīng)大于振入階段通過同一位置的力F振入(yi)，因而自激振動的條件也可描述為F振出(yi)>F振入(yi)。2)自激振動機理的分析根據(jù)自激振動的產(chǎn)生條件，可以分析工藝系統(tǒng)是否能夠產(chǎn)生和維持自激振動。以切削加工出現(xiàn)的再生性顫振為例，本次(轉(zhuǎn))切削產(chǎn)生的振紋與前次(轉(zhuǎn))的振紋根本上是不可能完全同步的，兩者之間存在一定的相位差。定義前次切削殘留的振紋與本次切削的振紋間的相位差為φ，且兩次切削的產(chǎn)生的振動幅值相等，那么前次切削和本次切削的振動方程分別為瞬時切削厚度a(t)和切削力F(t)的表達式為2)滾壓加工滾壓加工是利用經(jīng)過淬硬和精細研磨過的滾輪或滾珠，在常溫狀態(tài)下對金屬外表進行擠壓，將工件表層的原有凸起的局部向下壓，凹下局部往上擠，使其產(chǎn)生塑性變形，逐漸將前工序留下的波峰壓平，從而修正工件外表的微觀幾何形狀。同時使工件外表金屬組織細化，形成剩余壓應(yīng)力。典型滾壓加工示意圖如下圖。消除和減弱自激振動產(chǎn)生的條件措施如下。〔1〕調(diào)整振動系統(tǒng)小剛度主軸的位置合理配置小剛度主軸的位置，使小剛度主軸位于切削力和加工外表法線方向的夾角范圍之外，可抑制振型耦合型自激振動的發(fā)生。如圖5.15所示，不同的尾座結(jié)構(gòu)其小剛度主軸位置不同。配置小剛度主軸的位置可通過調(diào)整主軸系統(tǒng)、進給系統(tǒng)的間隙，改進機床的結(jié)構(gòu)或合理安排刀具和工件的相對位置等?！?〕增加工藝系統(tǒng)阻尼在共振區(qū)及其附件區(qū)域，阻尼對振動的影響十分顯著。工藝系統(tǒng)的阻尼主要來自零部件材料的內(nèi)阻尼、結(jié)合面上的摩擦阻尼以及其它附加阻尼。增大工藝系統(tǒng)的阻尼，可選用內(nèi)阻尼比較大的材料制造加工設(shè)備或零件，如鑄鐵內(nèi)阻尼比鋼大，所以多用于機床的床身、立柱等大型支承件。此外，還可把高阻尼的材料附加到零件上，提高抗振性，如圖5.16所示。機床阻尼大多來自零部件結(jié)合面間的摩擦阻尼，有時可占到總阻尼的80%。所以對于機床的活動結(jié)合面，要注意間隙調(diào)整，必要時施加預(yù)緊力以增大摩擦；而對于固定結(jié)合面，可選用合理的加工方法、外表粗糙度等級、結(jié)合面上的比壓以及固定方式等來增加摩擦阻尼。〔2〕動力式減振器動力式減震器的工作原理是利用附加質(zhì)量的動力作用，使其作用在主振系統(tǒng)上的力或力矩與激振力的力矩相抵消。一般鏜床上采用動力式阻尼器消除鏜桿的振動，如下圖?！?〕沖擊式減振器沖擊式減振器由一個與振動系統(tǒng)剛性連接的殼體和一個在殼體內(nèi)自由沖擊的質(zhì)量塊所組成，當系統(tǒng)振動時，自由質(zhì)量塊反復(fù)沖擊殼體，以消耗振動能量，到達減振的目的。如下圖。沖擊式減振器雖然具有因碰撞產(chǎn)生噪聲的缺點，但其結(jié)構(gòu)簡單、質(zhì)量輕、體積小，在較大的頻率范圍內(nèi)部都適用，所以應(yīng)用較廣。第7章機器裝配工藝設(shè)計7.1機器裝配與裝配精度7.2裝配的組織形式及生產(chǎn)綱領(lǐng)7.3裝配尺寸鏈7.4保證裝配精度的裝配方法7.5裝配工藝規(guī)程的制定書配套課件，教學要求掌握裝配的根本概念與裝配精度；掌握裝配的組織形式及其工藝特點；掌握裝配尺寸鏈分析與計算；掌握保證裝配精度的方法；掌握裝配工藝規(guī)程設(shè)計要點。機器裝配概念組件是指一個或幾個合件與零件的組合，沒有顯著完整的作用.如主軸箱中軸與其上的齒輪、套、墊片、鏈和軸承的組合體。部件是假設(shè)干組件、合件及零件的組合體，部件在機器中具有完整的功能與用途。例如汽車的發(fā)動機、變速箱;車床主軸箱和溜板箱等。裝配系統(tǒng)圖與裝配工藝系統(tǒng)圖常用裝配單元系統(tǒng)圖來清晰表示裝配順序。裝配單元系統(tǒng)圖的繪制方法如下：用一個長方格表示一個零件或裝配單元。即用該長方格可以表示參加裝配的零件、合件、組件、部件和機器。在該方格內(nèi)，上方注明零件或裝配單元名稱，左下方填寫零件或裝配單元的編號，右下方填寫零件或裝配單元的件數(shù)，如下圖。零件部件裝配單元系統(tǒng)圖繪制方法與步驟如入：首先，畫一條較粗的橫線．橫線右端指向裝配單元的長方格，橫線左端為基準件的長方格。其次，按裝配先后順序，從左向右依次將裝入基準件的零件、合件、組件和部件引入。表示零件的長方格畫在橫線上方；表示合件、組件和部件的長方格畫在橫線下方。合件裝配系統(tǒng)圖組件裝配系統(tǒng)圖部件裝配系統(tǒng)圖機器裝配系統(tǒng)圖比較簡單的產(chǎn)品也可把所有裝配單元的裝配系統(tǒng)圖畫在機器裝配系統(tǒng)圖中，稱之為裝配單元系統(tǒng)合成圖。在裝配單元系統(tǒng)圖上加注所需的工藝說明內(nèi)容，如焊接、配鉆、配刮、冷壓、熱壓和檢驗等，就形成裝配工藝系統(tǒng)圖，如下圖。裝配工藝系統(tǒng)圖比較清楚而全面地反響了裝配單元的劃分、裝配順序和裝配工藝方法。它是裝配工藝規(guī)程制定中的主要文件之一，也是劃分裝配工序的依據(jù)。如果機器的裝配精度是由一個零件的精度來控制與保證，那么稱這種情況是“單件自保〞。受相應(yīng)零件精度〔特別是關(guān)鍵零件精度〕的影響，如車床尾座移動相對溜板移動的平行度要求，主要取決于溜板用導(dǎo)軌與尾座用導(dǎo)軌之間的平行度，如下圖。2.查找組成環(huán)裝配尺寸鏈的組成環(huán)是對裝配精度發(fā)生直接影響的那些零、部件的尺寸。在查找裝配尺寸鏈組成環(huán)時，遵循最短路線原那么。最短路線原那么要求每個裝配相關(guān)的零、部件只應(yīng)有一個尺寸作為組成環(huán)列入裝配尺寸鏈，即將連接兩個裝配基準面間的位置尺寸直接標注在零件圖上。這樣，組成環(huán)的數(shù)目就等于有關(guān)零、部件的數(shù)目，即“一件一環(huán)〞，此時裝配尺寸鏈環(huán)數(shù)最少。鏈輪裝配尺寸鏈中，組成環(huán)為A1、A2、A3、A4和A5。裝配尺寸鏈的建立3.畫尺寸鏈圖并確定組成環(huán)的性質(zhì)根據(jù)封閉環(huán)和找到的組成環(huán)畫出尺寸鏈圖，并根據(jù)尺寸鏈理論可以確定增減環(huán)〔見第一章〕。建立鏈輪裝配尺寸鏈圖見圖，其中A2是增環(huán)，A1、A3、A4和A5是減環(huán)。假設(shè)裝配尺寸鏈由n個組成環(huán)和一個裝配環(huán)組成。對稱公差法計算公式如下：封閉環(huán)的根本尺寸式中為封閉環(huán)的根本尺寸；為第i個組成環(huán)根本尺寸。(7)整理計算結(jié)果見表概率法的計算以一定置信水平P(%)為依據(jù)。置信水平表示了裝配后合格品所占的百分比，1-P表示了超差品的百分數(shù)。相對分布系數(shù)K0與置信水平的關(guān)系見表。

(7)整理計算結(jié)果見表例7.3：發(fā)動機活塞銷孔與活塞銷的結(jié)構(gòu)如下圖，冷態(tài)裝配要求活塞銷孔與活塞銷過盈量是0.0025～0.0075mm。試用分組裝配法設(shè)計活塞銷孔和活塞銷的相關(guān)加工尺寸。問題分析：從裝配精度看，冷態(tài)裝配要求活塞銷孔與活塞銷過盈量是0.0025～0.0075mm，裝配精度要求很高。盡管裝配涉及零件少，采用互換法計算組成環(huán)公差小，零件加工精度要求很高。解：1)采用完全互換法裝配，那么可以設(shè)計活塞銷孔，活塞銷直徑。可以驗證它們配合的過盈量符合要求。但是按照完全互換法設(shè)計的活塞和活塞銷的相當于IT2。機械加工較為困難。2)在實際生產(chǎn)中，分組裝配法將活塞銷孔和活塞銷采用相同的制造公差等級，也即公差帶寬相同。在相同方向上同時放大四倍，并將零件按照放大后的公差進行加工制造。通過測量零件實際尺寸，按照表7.5給出的設(shè)計尺寸分為四組，零件分組公差帶圖示見以下圖。為了生產(chǎn)操作方便，將分組后零件用顏色標識。同種顏色零件進行裝配，具有完全互換性。(3)為保證對應(yīng)組內(nèi)相配件的數(shù)量要配套，相配零件的尺寸分布應(yīng)相同；否那么，將產(chǎn)生剩余零件。如下圖。為解決積壓剩余件問題，生產(chǎn)中常常專門生產(chǎn)一些與剩余件配套的零件。例如右圖表示了銑床矩形導(dǎo)軌的裝配結(jié)構(gòu)。壓板是修配件。裝配精度要求是控制裝配間隙。分析，可知：修磨A面可以使裝配間隙減小，這是“越修越小〞的情況。修磨B面可以使裝配間隙增大，這是“越修越大〞的情況。在“越修越小〞情況下封閉環(huán)公差帶要求值和實際公差帶的相對關(guān)系見圖。為保證修配量足夠和最小，放大組成環(huán)公差后實際封閉環(huán)的公差帶和設(shè)計要求封閉環(huán)的公差帶之間的相對關(guān)系應(yīng)滿足A0Dmin=A0min。假設(shè)己經(jīng)A0Dmax<A0max，那么修配補償環(huán)A0Dmax后會更小，不能滿足設(shè)計要求。T0為設(shè)計要求封閉環(huán)的公差A(yù)0max為設(shè)計要求最大極限尺寸A0min為設(shè)計要求最小極限尺寸T0D表示放大組成環(huán)后封閉環(huán)的公差A(yù)0Dmax放大組成環(huán)后最大極限尺寸A0Dmin放大組成環(huán)后最小極限尺寸Fmax表示最大修配量在“越修越大〞情況下封閉環(huán)公差帶要求值和實際公差帶的相對關(guān)系見圖。為保證修配量足夠和最小，放大組成環(huán)公差后實際封閉環(huán)的公差帶和設(shè)計要求封閉環(huán)的公差帶之間的相對關(guān)系應(yīng)滿足A0Dmax=A0max。假設(shè)己經(jīng)A0Dmin>A0min，那么修配補償環(huán)A0Dmin后會更大，不能滿足設(shè)計要求。T0為設(shè)計要求封閉環(huán)的公差A(yù)0max為設(shè)計要求最大極限尺寸A0min為設(shè)計要求最小極限尺寸T0D表示放大組成環(huán)后封閉環(huán)的公差A(yù)0Dmax放大組成環(huán)后最大極限尺寸A0Dmin放大組成環(huán)后最小極限尺寸Fmax表示最大修配量由于這是一例“越修越大〞情況，配置修配量要求。因此，需要對初步擬定的mm進行修正。是減環(huán)，確定補償環(huán)尺寸mm。(10)整理計算結(jié)果見下表。3.固定調(diào)整法應(yīng)用實例例7.5如下圖鏈輪裝配，裝配精度要求鏈輪軸向間隙A0應(yīng)在0.05～0.20mm之間。：A1=2.5，A2=52，A3=4.5，A4=40，Ak=5。試用調(diào)整法確定裝配尺寸關(guān)系中各組成環(huán)的設(shè)計尺寸。問題分析：從裝配精度看，例7.5與例7.4相同，鏈輪軸向間隙A0要求控制在0.05～0.20mm之間。裝配精度高于例7.1和例7.2，根據(jù)極值法和概率法計算過程與結(jié)果看，采用互換法無法實現(xiàn)裝配精度要求。裝配精度與例7.4相同，但是修配法不適合生產(chǎn)線采用，因此考慮其它裝配方法。那么mm，mm，mm，mm。

(10)整理計算結(jié)果見下表。5．其它調(diào)整裝配法簡介1)可動調(diào)整裝配法采用調(diào)整的方法改變補償環(huán)的位置，使封閉環(huán)到達其公差與極限偏差要求的方法，稱為可動調(diào)整裝配法。簡稱可動調(diào)整法。常用的補償環(huán)有螺栓、斜面、擋環(huán)或孔軸連接中的間隙等。例如，如下圖齒輪箱中，用調(diào)節(jié)螺釘調(diào)整軸承安裝位置精度，再用鎖緊螺母鎖緊。該裝置用螺栓旋入程度來改變壓蓋的位置，補償裝配中零件誤差累計。7.5裝配工藝規(guī)程設(shè)計書配套課件，在晶體管放電回路脈沖電源中，由于開關(guān)電路可以強制斷開電流，放電消失以后容易恢復(fù)電極間隙的絕緣?？梢栽龃竺}沖寬度〔放電持續(xù)時間〕和減小放電停止時間。因此，使用晶體管放電回路脈沖電源，可以縮短放電間隔，提高加工效率。此外，由于放電電流的峰值、脈沖寬度可由改變多諧振蕩器輸出的波形來控制，所以晶體管放電回路脈沖電源能夠在很寬的范圍內(nèi)選擇加工條件。電解加工整體葉輪1)工作原理電子束加工原理如下圖。電子束加工是在真空條件下，利用電流加熱陰極發(fā)射電子束，帶負電荷的電子束高速飛向陽極，途中經(jīng)加速極加速，并通過電磁透鏡聚焦，使能量密度非常集中，可以把一千瓦或更高的功率集中到直徑為5～10μm的斑點上，獲得高達109w/cm2左右的功率密度。如此高的功率密度，可使任何材料被沖擊局部的溫度，在百萬分之一秒時間內(nèi)升高到攝氏幾千度以上，熱量還來不及向周圍擴散，就已把局部材料瞬時熔化、氣化直到蒸發(fā)去除。隨著孔不斷變深，電子束照射點亦越深入。由于孔的內(nèi)側(cè)壁對電子束產(chǎn)生"壁聚焦"，所以加工點可能到達很深的深度，從而可打出很細很深的微孔。

1)工作原理離子束加工與電子束加工類似，其原理如下圖。離子束加工是在真空條件下，采用離子源將Ar、Kr、Xe等惰性氣體電離產(chǎn)生離子束，并經(jīng)過加速、集束、聚焦后，投射到工件外表的加工部位，以實現(xiàn)去除材料加工。3)應(yīng)用領(lǐng)域離子束加工主要有離子刻蝕、離子濺射沉積、離子鍍、離子注入四個方面。(1)離子刻蝕當所帶能量為0.1～5keV、直徑為十分之幾納米的氬離子轟擊工件外表時，此高能離子所傳遞的能量超過工件外表原子〔或分子〕間鍵合力時，材料外表的原子〔或分子〕被逐個濺射出來，以到達加工目的。離子刻蝕加工本質(zhì)上屬于一種原子尺度的切削加工，通常又稱為離子銑削。離子束刻蝕可用于加工空氣軸承的溝槽、打孔、加工極薄材料及超高精度非球面透鏡，還可用于刻蝕集成電路等的高精度圖形。(2)離子濺射沉積采用能量為0.1～5keV的氬離子轟擊某種材料制成的靶材，將靶材原子擊出并令其沉積到靶材附近的工件外表上，在其上形成一層薄膜。實際上，離子濺射沉積是一種鍍膜工藝。(3)離子鍍將能量為0.5～5千電子伏的氬離子分成兩束，同時轟擊靶材和工件外表，以增強膜材與工件基材之間的結(jié)合力。(4)離子注入用能量為5～500千電子伏的所需元素的離子束轟擊工件外表而注入工件表層，含量可達10％～40％，注入深度可達1mm，以改變工件表層性能。8.1.4超聲波加工超聲加工(UltrasonicMachining,USM)，也稱超聲波加工，是利用工具端面作超聲頻振動，使工作液中的懸浮磨粒對工件外表撞擊拋磨實現(xiàn)加工。超聲波加工是一種常見的加工形式，在農(nóng)業(yè)、國防、醫(yī)療等方面的應(yīng)用十分廣泛。不僅應(yīng)用在半導(dǎo)體硅片、鍺片的加工，還可以用于清洗、探傷和焊接等工作。

1．工作原理超聲波加工原理圖見圖。超聲波發(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，通過換能器將超聲頻電振蕩轉(zhuǎn)變?yōu)槌暀C械振動。換能器產(chǎn)生超聲機械振動的振幅一般較小，需要通過變幅桿使固定在變幅桿端部的工具振幅增大到0.01～0.15mm。利用工具端面的超聲〔16～25kHz〕振動，使工作液〔普通水〕中的懸浮磨?！蔡蓟?、氧化鋁、碳化硼或金剛石粉〕對工件外表產(chǎn)生撞擊拋磨，實現(xiàn)加工。圖7-9激光加工示意圖a）b）傳統(tǒng)加工與快速成型比較模具模具設(shè)計鑄造焊接鍛壓毛坯（大于工件）半成品半成品工件去除加工設(shè)計模具樣品快速成形快速成型機床及快速成型件1)工藝原理右圖的儲液槽中盛滿液態(tài)光敏樹脂，激光經(jīng)過光纖傳輸和聚焦鏡聚焦后形成激光束，一定波長(A=325nm)和功率(P=30mw)的紫外激光束在計算機控制下，在液體外表上掃描，光點掃描到的地方，液體就固化。成型開始時，工作平臺在液面下一個確定的深度，液面始終處于激光的焦點平面內(nèi)，聚焦后的光斑在液面上按計算機的指令逐點掃描即逐點固化。當一層掃描完成后，未被照射的地方仍是液態(tài)樹脂。然后升降臺帶動平臺下降一層高度(約0.1mm)，已成型的層面上又布滿一層液態(tài)樹脂，刮平器將黏度較大的樹脂液面刮平，然后再進行下一層的掃描，新固化的一層牢固地黏在前一層上，如此重復(fù)，直到整個零件制造完畢，制造出三維原形實體零件。

樹脂材料

現(xiàn)在有SCR-710，SCR-735，SCR950，SCR-11120四種樹脂材料，它們有不同的特性，可以用于不同需求情況。成品SLA系統(tǒng)機器1)工藝原理FDM工藝原理如下圖，絲狀熱塑性材料通過送絲機構(gòu)送進加熱噴頭，熱塑性材料在噴頭內(nèi)被加熱熔化，噴頭沿零件截面輪廓和填充軌跡運動，同時將熔化的材料擠出，材料迅速固化，并與周圍的材料黏結(jié)，層層堆積成型。1)工藝原理LOM工藝采用薄片材料，如紙、塑料薄膜等作為成型材料，片材外表事先涂覆上一層熱熔膠。用激光束在已黏接的新層上切割出零件截面輪廓和工件外框，并在截面輪廓與外框之間多余的區(qū)域內(nèi)切割出上下對齊的