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1、关于现代加工技术第一页，讲稿共七十六页哦9.1 9.1 概概 述述现代加工是指现代加工是指直接利用机械能、电能、热能、光直接利用机械能、电能、热能、光能、声能、化学能及电化学能等进行加工的总称能、声能、化学能及电化学能等进行加工的总称（有可称特种加工）（有可称特种加工）与传统切削加工的与传统切削加工的区别在于区别在于：l不是主要依靠机械能，而是主要用其它能量去除工件不是主要依靠机械能，而是主要用其它能量去除工件上的多余材料；上的多余材料；l工具硬度可以低于被加工材料的硬度；工具硬度可以低于被加工材料的硬度；l加工过程中工具与工件之间一般不存在显著的切削加工过程中工具与工件之间一般不存在显著的切
2、削力。力。下一页下一页返回返回第二页，讲稿共七十六页哦特种加工按特种加工按能量来源和作用原理能量来源和作用原理可分类如下：可分类如下：l机械能机械能高速切削加工高速切削加工l电、热电、热电火花加工、电子束加工、等离子束加工电火花加工、电子束加工、等离子束加工l电、机械电、机械离子束加工离子束加工l电化学电化学电解加工电解加工l电化学、机械电化学、机械电解磨削、阳极机械磨削电解磨削、阳极机械磨削l声、机械声、机械超声加工超声加工l光、热光、热激光加工激光加工l流体、机械流体、机械磨料流动加工、磨料喷射加工磨料流动加工、磨料喷射加工l化学化学化学加工化学加工l液流液流液力加工液力加工上一页上一页下
3、一页下一页返回返回9.1 9.1 概概 述述第三页，讲稿共七十六页哦与传统的机械加工不同，由于特种加工工具往往不直接接触工传统的机械加工不同，由于特种加工工具往往不直接接触工件，其硬度可以低于被加工材料的硬度，而且为了避免淬火引件，其硬度可以低于被加工材料的硬度，而且为了避免淬火引起的变形，可将某些工序放在淬火后加工效果更好。起的变形，可将某些工序放在淬火后加工效果更好。特种加工还对工艺过程的安排，如粗、精加工分开以及工特种加工还对工艺过程的安排，如粗、精加工分开以及工序集中与分散等产生了影响。由于特种加工时没有显著的序集中与分散等产生了影响。由于特种加工时没有显著的切削力，所以机床、夹具、工
4、具、工件的刚度、强度不是切削力，所以机床、夹具、工具、工件的刚度、强度不是主要矛盾，即使是复杂的、精度要求高的加工表面也常常主要矛盾，即使是复杂的、精度要求高的加工表面也常常用一个复杂工具，简单的运动轨迹，一次安装，一道工序用一个复杂工具，简单的运动轨迹，一次安装，一道工序就加工出来了。就加工出来了。上一页上一页下一页下一页返回返回9.1 9.1 概概 述述第四页，讲稿共七十六页哦采用现代加工技术：采用现代加工技术：l解决了用传统的切削加工方法难以解决的加工，如各种难以加工材料解决了用传统的切削加工方法难以解决的加工，如各种难以加工材料(硬质合金、钛合金、陶瓷、玻璃、金刚石、硅片等硬质合金、钛
5、合金、陶瓷、玻璃、金刚石、硅片等)的加工问题；的加工问题；l解决了各种结构特殊、形状复杂及尺寸微小解决了各种结构特殊、形状复杂及尺寸微小(涡轮机叶片、模涡轮机叶片、模具的立体型面、小孔、窄缝等具的立体型面、小孔、窄缝等)的加工问题；的加工问题；l解决了高精度零件解决了高精度零件(尺寸精度达尺寸精度达0.1m0.1m表面粗糙度值表面粗糙度值RaRa达达0.01m)0.01m)的加工问题；的加工问题；l解决刚度极低的零件解决刚度极低的零件(细长、薄壁零件及弹性元件细长、薄壁零件及弹性元件)的加工问题等。的加工问题等。上一页上一页返回返回9.1 9.1 概概 述述第五页，讲稿共七十六页哦电火花加工是
6、电火花加工是在一定在一定绝缘性能的液体介质绝缘性能的液体介质(如煤油、机械如煤油、机械油油)中，通过工具电极和工件电极之间的中，通过工具电极和工件电极之间的脉冲放电脉冲放电的电蚀作的电蚀作用，对工件进行加工的方法。用，对工件进行加工的方法。l电火花加工可以加工用普通机械加工方法难以加工或无法电火花加工可以加工用普通机械加工方法难以加工或无法加工的高硬度导电材料，加工精度高，很适合模具加工；加工的高硬度导电材料，加工精度高，很适合模具加工；l加工时，工具电极与工件不直接接触，没有机械切加工时，工具电极与工件不直接接触，没有机械切削力，因此适宜加工低刚度工件和细微加工；削力，因此适宜加工低刚度工件
7、和细微加工；l此外，电火花加工还可以用于加工零件的小孔、窄缝等此外，电火花加工还可以用于加工零件的小孔、窄缝等机械加工难以实现的工序。机械加工难以实现的工序。下一页下一页返回返回9.2 9.2 电火花加工电火花加工第六页，讲稿共七十六页哦因此，电火花加工已广泛应用于精密机械、汽车、拖拉机、因此，电火花加工已广泛应用于精密机械、汽车、拖拉机、仪器仪表、电机电器等机械制造行业，成为一种不可缺少仪器仪表、电机电器等机械制造行业，成为一种不可缺少的加工方法。的加工方法。9.2 电火花加工电火花加工第七页，讲稿共七十六页哦电火花加工方法的分类：电火花加工方法的分类：按加工过程中工具与工件相对运动的方式和
8、用途的不按加工过程中工具与工件相对运动的方式和用途的不同，可分为：同，可分为：l电火花穿孔成形加工电火花穿孔成形加工、电火花线切割电火花线切割、共轭回转式电火花加工共轭回转式电火花加工、电火花磨削电火花磨削、电火花表面强化和刻字电火花表面强化和刻字五大类。五大类。l前四类属电火花成形尺寸的加工方法；后者属表面的加工方法，用于改前四类属电火花成形尺寸的加工方法；后者属表面的加工方法，用于改善或改变零件表面的性质。其中，以电火花穿孔成形加工机床和电火花善或改变零件表面的性质。其中，以电火花穿孔成形加工机床和电火花线切割机床应用最为广泛，约占电火花机床总数的线切割机床应用最为广泛，约占电火花机床总数
9、的9090左右。左右。上一页上一页下一页下一页返回返回9.2 9.2 电火花加工电火花加工第八页，讲稿共七十六页哦9.2.19.2.1电火花加工的基本原理电火花加工的基本原理1.1.基本原理基本原理 如图如图9-19-1所示为电火花穿孔成形加工原理及设所示为电火花穿孔成形加工原理及设备组成。工件和工具电极分别与脉冲电源的输出备组成。工件和工具电极分别与脉冲电源的输出端相连接。自动进给调节装置端相连接。自动进给调节装置(此处为液压缸此处为液压缸)使使工具电极和工件之间始终保持一定的放电间隙（约工具电极和工件之间始终保持一定的放电间隙（约0.010.010.20.2）。）。上一页上一页下一页下一页
10、返回返回9.2 9.2 电火花加工电火花加工第九页，讲稿共七十六页哦图图9-1电火花成形加工原理图电火花成形加工原理图 1-工件工件2-脉冲电源脉冲电源3-自动进给装置自动进给装置4-工具电极工具电极5-工作液工作液6-过滤器过滤器7-泵泵返回返回第十页，讲稿共七十六页哦9.2 9.2 电火花加工电火花加工当脉冲电压加到两极之间，便在当时条件下相对某一间隙最小处或绝缘强当脉冲电压加到两极之间，便在当时条件下相对某一间隙最小处或绝缘强度最低处击穿工作介质，在该局部产生火花放电，产生瞬时高温（约度最低处击穿工作介质，在该局部产生火花放电，产生瞬时高温（约100001000012000oC12000
11、oC），工件表面和工具电极表面的金属局部熔化、甚至汽化），工件表面和工具电极表面的金属局部熔化、甚至汽化蒸发。蒸发。局部熔化和汽化的金属在爆炸力的作用下抛入工作液中，并被冷却局部熔化和汽化的金属在爆炸力的作用下抛入工作液中，并被冷却为金属小颗粒，然后被工作液迅速冲离工作区，从而使工件表面形为金属小颗粒，然后被工作液迅速冲离工作区，从而使工件表面形成一个微小的凹坑。成一个微小的凹坑。一次放电后，介质的绝缘强度恢复等待下一次放电。如此反复使工一次放电后，介质的绝缘强度恢复等待下一次放电。如此反复使工件表面不断被蚀除，并在工件上复制出工具电极的形状，从而达到件表面不断被蚀除，并在工件上复制出工具电极
12、的形状，从而达到成型加工的目的。成型加工的目的。第十一页，讲稿共七十六页哦2.2.电火花加工的特点电火花加工的特点l1)1)可用软工具电极来加工任何硬度的导电性工件材料。可用软工具电极来加工任何硬度的导电性工件材料。如淬火钢、不锈钢、耐热合金和硬质合金等。如淬火钢、不锈钢、耐热合金和硬质合金等。l2)2)加工过程中无显著的切削力，不会因工具或工件刚加工过程中无显著的切削力，不会因工具或工件刚度太低而无法加工，也不会因为加工面积过大而引起度太低而无法加工，也不会因为加工面积过大而引起切削变形。切削变形。因而可加工小孔、深孔、弯孔、窄缝和薄壁弹性件，各种复杂因而可加工小孔、深孔、弯孔、窄缝和薄壁弹
13、性件，各种复杂的型孔、型腔和立体曲面，都可采用成形电极一次加工成形。的型孔、型腔和立体曲面，都可采用成形电极一次加工成形。上一页上一页下一页下一页返回返回9.2 9.2 电火花加工电火花加工第十二页，讲稿共七十六页哦9.2 9.2 电火花加工电火花加工l3)3)脉冲参数可以任意调节。脉冲参数可以任意调节。加工中只要更换工具电极，就可以在同一台机加工中只要更换工具电极，就可以在同一台机床上通过改变电规准床上通过改变电规准(电压、电流、脉冲宽电压、电流、脉冲宽度、脉冲间隔等电参数度、脉冲间隔等电参数)连续进行粗、半精连续进行粗、半精和精加工。精加工尺寸精度可达和精加工。精加工尺寸精度可达0.01
14、mm0.01 mm，表，表面粗糙度面粗糙度RaRa为为0.8m0.8m；微精加工尺寸精度可达；微精加工尺寸精度可达0.002 mm0.002 mm，表面粗糙度值为，表面粗糙度值为RaO.1RaO.10.05m0.05m。第十三页，讲稿共七十六页哦9.2.2 9.2.2 电火花穿孔、成形加工机床电火花穿孔、成形加工机床电火花加工机床主要由电火花加工机床主要由主机、脉冲电源、自动进给调节系主机、脉冲电源、自动进给调节系统、工作液过滤循环系统统、工作液过滤循环系统几部分组成。几部分组成。l脉冲电源脉冲电源是电火花加工机床的心脏，是电火花加工机床的心脏，它的作用它的作用是将是将交流电流转换成具有一定频
15、率的单向脉冲电流，以提供交流电流转换成具有一定频率的单向脉冲电流，以提供电极间放电所需要的能量。电极间放电所需要的能量。上一页上一页下一页下一页返回返回9.2 9.2 电火花加工电火花加工第十四页，讲稿共七十六页哦l电极间隙自动进给调节系统的作用电极间隙自动进给调节系统的作用是是使工具电极与工使工具电极与工件之间保持一定的放电间隙。件之间保持一定的放电间隙。l工作液过滤循环系统工作液过滤循环系统一般采用强迫循环，使电蚀产物从一般采用强迫循环，使电蚀产物从间隙中及时排除，并将工作液经过过滤后循环使用，以间隙中及时排除，并将工作液经过过滤后循环使用，以保持工作液的清洁，防止引起短路或非正常电弧放电
16、。保持工作液的清洁，防止引起短路或非正常电弧放电。由于工艺水平的提高及数控技术的发展，已生产出有由于工艺水平的提高及数控技术的发展，已生产出有3 35 5坐标数控电火花机床，其带有工具电极库，可自动坐标数控电火花机床，其带有工具电极库，可自动更换电极。更换电极。上一页上一页下一页下一页返回返回9.2 9.2 电火花加工电火花加工第十五页，讲稿共七十六页哦高速电火花穿孔加工机床高速电火花穿孔加工机床 第十六页，讲稿共七十六页哦第十七页，讲稿共七十六页哦9.2.3 9.2.3 电火花穿孔加工电火花穿孔加工 电火花穿孔加工是应用最广的一种电火花加工方法，常用来加工冲模、电火花穿孔加工是应用最广的一种
17、电火花加工方法，常用来加工冲模、拉丝模和喷嘴上的各种小孔。拉丝模和喷嘴上的各种小孔。电火花穿孔加工的精度电火花穿孔加工的精度取决于取决于工具电极的尺寸工具电极的尺寸和和放电间隙放电间隙。l工具电极的横截面形状应与加工型孔的横截面形状相一致，其轮廓尺寸比型工具电极的横截面形状应与加工型孔的横截面形状相一致，其轮廓尺寸比型孔尺寸均匀地内缩一个值，即孔尺寸均匀地内缩一个值，即单边放电间隙值单边放电间隙值。l影响放电间隙大小的因素主要是加工中采用的电规准。当采用单个影响放电间隙大小的因素主要是加工中采用的电规准。当采用单个脉冲能量大脉冲能量大(脉冲峰值电流与电压大脉冲峰值电流与电压大)的粗规准时，被蚀
18、除的金属的粗规准时，被蚀除的金属微粒大，放电间隙大；反之，当采用精规准时，放电间隙小。微粒大，放电间隙大；反之，当采用精规准时，放电间隙小。上一页上一页下一页下一页返回返回9.2 9.2 电火花加工电火花加工第十八页，讲稿共七十六页哦穿孔电极常用的材料有穿孔电极常用的材料有钢、铸铁、紫铜、黄铜、石墨及铜钨、银钨钢、铸铁、紫铜、黄铜、石墨及铜钨、银钨合金合金等。等。l钢和铸铁切削加工性能好，价格便宜，但电加工稳定性差；钢和铸铁切削加工性能好，价格便宜，但电加工稳定性差；l紫铜和黄铜的电加工稳定性好，但电极损耗较大；紫铜和黄铜的电加工稳定性好，但电极损耗较大；l石墨电极的损耗小，电加工稳定性较好，
19、但电极的磨削加工困难；石墨电极的损耗小，电加工稳定性较好，但电极的磨削加工困难；l铜钨、银钨合金电加工稳定性好，电极损耗小，但价格贵，多用于硬质合金穿孔及深铜钨、银钨合金电加工稳定性好，电极损耗小，但价格贵，多用于硬质合金穿孔及深孔加工等。孔加工等。用电火花加工较大的孔时，应先粗加工孔，留适当的加工余量，一用电火花加工较大的孔时，应先粗加工孔，留适当的加工余量，一般单边余量为般单边余量为0.50.51mm1mm。上一页上一页下一页下一页返回返回9.2 9.2 电火花加工电火花加工第十九页，讲稿共七十六页哦 9.2.4 9.2.4 电火花型腔加工电火花型腔加工电火花型腔加工包括锻模、压铸模、挤压
20、模、塑料模等型腔电火花型腔加工包括锻模、压铸模、挤压模、塑料模等型腔的加工以及整体式叶轮、叶片等曲面零件的加工。的加工以及整体式叶轮、叶片等曲面零件的加工。电火花加工型腔比穿孔难得多，其原因是：电火花加工型腔比穿孔难得多，其原因是：l型腔属盲孔，所需蚀除的金属多，工作液难以有效地循环，以至电蚀型腔属盲孔，所需蚀除的金属多，工作液难以有效地循环，以至电蚀产物排除不净而影响加工的稳定性；产物排除不净而影响加工的稳定性；l型腔各处深浅不一，圆角半径不等，加工面积多变，使工具电极各处损耗型腔各处深浅不一，圆角半径不等，加工面积多变，使工具电极各处损耗不一，电极损耗大且影响尺寸仿形的精度；不一，电极损耗
21、大且影响尺寸仿形的精度；l不能用阶梯电极来实现粗、精规准的转换加工，影响生产率的提高。不能用阶梯电极来实现粗、精规准的转换加工，影响生产率的提高。上一页上一页下一页下一页返回返回9.2 9.2 电火花加工电火花加工第二十页，讲稿共七十六页哦电火花型腔加工方法电火花型腔加工方法主要有主要有单电极平动法单电极平动法和和多电极更换法多电极更换法。l单电极平动法采用一个电极完成型腔的粗、精加工，利用平动头，使电单电极平动法采用一个电极完成型腔的粗、精加工，利用平动头，使电极作圆周平面运动，加工时按粗、精顺序逐级改变电规准，同时依次加极作圆周平面运动，加工时按粗、精顺序逐级改变电规准，同时依次加大电极的
22、平动量，以补偿更换电规准时的放电间隙之差，完成整个型腔大电极的平动量，以补偿更换电规准时的放电间隙之差，完成整个型腔的加工。的加工。l多电极更换法是采用多个电极加工同一型腔，依次更换电极进行粗、精多电极更换法是采用多个电极加工同一型腔，依次更换电极进行粗、精加工，其加工精度高，尖角清晰，但要求多个电极一致性好，重复定位加工，其加工精度高，尖角清晰，但要求多个电极一致性好，重复定位要求高，一般只用于精密型腔加工。要求高，一般只用于精密型腔加工。上一页上一页下一页下一页返回返回9.2 9.2 电火花加工电火花加工第二十一页，讲稿共七十六页哦用电火花加工型腔时，为了有效地排除电蚀产物，通常在工具电极
23、用电火花加工型腔时，为了有效地排除电蚀产物，通常在工具电极上开有上开有冲油孔冲油孔，用压力油将电蚀产物强迫排出。，用压力油将电蚀产物强迫排出。为减少工具电极损耗，提高加工精度，首先要选择耐蚀性高的电为减少工具电极损耗，提高加工精度，首先要选择耐蚀性高的电极材料，如铜钨、银钨合金及石墨等。极材料，如铜钨、银钨合金及石墨等。l铜钨、银钨合金成本高，机械加工困难，故应用较少；铜钨、银钨合金成本高，机械加工困难，故应用较少；l常用的为常用的为紫铜和石墨紫铜和石墨，石墨电极损耗小，易加工成形，但易，石墨电极损耗小，易加工成形，但易塌角，广泛用于各种型腔加工；紫铜电加工稳定性好，精加塌角，广泛用于各种型腔
24、加工；紫铜电加工稳定性好，精加工时，电极损耗小，不易塌角，用于精度要求高的型腔加工。工时，电极损耗小，不易塌角，用于精度要求高的型腔加工。上一页上一页下一页下一页返回返回9.2 9.2 电火花加工电火花加工第二十二页，讲稿共七十六页哦9.2.5 9.2.5 电火花线切割加工电火花线切割加工电火花线切割加工简称为线切割，是在电火花穿孔成形加工的基础电火花线切割加工简称为线切割，是在电火花穿孔成形加工的基础上发展起来的。它是采用连续移动的细金属丝上发展起来的。它是采用连续移动的细金属丝(0.05(0.050.3 mm0.3 mm的钼丝或黄铜丝的钼丝或黄铜丝)作为工具电极，与工件间产生电蚀而进行切割
25、加作为工具电极，与工件间产生电蚀而进行切割加工的。工的。根据电极丝的运行速度，电火花线切割机床通常分为两大类。根据电极丝的运行速度，电火花线切割机床通常分为两大类。l高速高速走丝电火花线切割机床（快走丝走丝电火花线切割机床（快走丝 8 810m/s）。）。l低速低速走丝电火花线切割机床（慢走丝走丝电火花线切割机床（慢走丝0.2m/s0.2m/s）。上一页上一页下一页下一页返回返回9.2 9.2 电火花加工电火花加工第二十三页，讲稿共七十六页哦电火花电火花线切割加工线切割加工与电火花与电火花穿孔成形加工穿孔成形加工相比较，具有相比较，具有以下特点：以下特点：l1.1.省掉了成形的工具电极，降低了
26、成形工具电极的制造费用，省掉了成形的工具电极，降低了成形工具电极的制造费用，缩短了生产准备周期。缩短了生产准备周期。l2.2.由于电极丝比较细，可以加工窄缝、窄槽和微形孔，用它切断贵由于电极丝比较细，可以加工窄缝、窄槽和微形孔，用它切断贵重金属可以节约材料，而且余料还可以利用，提高了材料的利用率。重金属可以节约材料，而且余料还可以利用，提高了材料的利用率。l3.3.切割时几乎没有切削力，所以，可以用于切割极薄的工件。切割时几乎没有切削力，所以，可以用于切割极薄的工件。l4.4.由于采用移动的长电极丝加工，使单位长度电极丝的损耗较由于采用移动的长电极丝加工，使单位长度电极丝的损耗较少，从而对加工
27、精度的影响比较小。少，从而对加工精度的影响比较小。电火花线切割加工的电火花线切割加工的不足之处不足之处是不能加工盲孔类零件表是不能加工盲孔类零件表面和阶梯成形表面面和阶梯成形表面(立体成形表面立体成形表面)。上一页上一页返回返回9.2 9.2 电火花加工电火花加工第二十四页，讲稿共七十六页哦9.3.19.3.1电解加工的原理电解加工的原理 电解加工是利用金属在电解液中可以产生阳极溶解的电化学原电解加工是利用金属在电解液中可以产生阳极溶解的电化学原理来进行去除加工的。这种电化学现象在机械工业中早已被用来实理来进行去除加工的。这种电化学现象在机械工业中早已被用来实现电抛光和电镀。其加工原理如图现电
28、抛光和电镀。其加工原理如图9-49-4所示。加工时工件连接直流所示。加工时工件连接直流电源的正极电源的正极(阳极阳极)，工具，工具(模具模具)连接负极连接负极(阴极阴极)。两极之间的电压一。两极之间的电压一般为般为5 525V25V的低电压。两极之间保持的低电压。两极之间保持0.10.10.8 mm0.8 mm的间隙，电解液的间隙，电解液以以5 560m/s60m/s的速度流过，使两极间形成导电通路，并在电源电压下的速度流过，使两极间形成导电通路，并在电源电压下产生电流，于是工件被加工表面的金属材料将由于电化学反应而不产生电流，于是工件被加工表面的金属材料将由于电化学反应而不断溶解到电解液中，
29、电解的产物则被电解液带走。加工过程中工具断溶解到电解液中，电解的产物则被电解液带走。加工过程中工具阴极不断地向工件恒速进给，工件金属不断溶解，使工件与工具各阴极不断地向工件恒速进给，工件金属不断溶解，使工件与工具各处的间隙趋于一致，工具阴极的形状尺寸将复制在工件上，从而得处的间隙趋于一致，工具阴极的形状尺寸将复制在工件上，从而得到所需要的零件形状。到所需要的零件形状。下一页下一页返回返回9.3 9.3 电解加工电解加工第二十五页，讲稿共七十六页哦图图9-4 9-4 电解加工原理示意图电解加工原理示意图 返回返回第二十六页，讲稿共七十六页哦 电解加工成形的原理如图电解加工成形的原理如图9-59-
30、5所示。电解加工刚开始时，工件所示。电解加工刚开始时，工件毛坯的形状与工具形状不同，两电极之间间隙不相等，如图毛坯的形状与工具形状不同，两电极之间间隙不相等，如图9-5a9-5a所所示，间隙小的地方电场强度高，电流密度大示，间隙小的地方电场强度高，电流密度大(图中竖线密图中竖线密)，金属溶解，金属溶解速度也较快；反之，间隙较大处加工速度就慢。随着工具不断向工件进速度也较快；反之，间隙较大处加工速度就慢。随着工具不断向工件进给，阳极表面的形状就逐渐与阴极形状接近，各处间隙和电流密度逐渐给，阳极表面的形状就逐渐与阴极形状接近，各处间隙和电流密度逐渐趋于一致，如图趋于一致，如图9-5b9-5b所示。
31、所示。上一页上一页下一页下一页返回返回9.3 9.3 电解加工电解加工第二十七页，讲稿共七十六页哦 图图9-5 9-5 电解加工成形原理示意图电解加工成形原理示意图返回返回第二十八页，讲稿共七十六页哦 9.3.29.3.2电解加工的特点电解加工的特点 1.1.加工范围广，能加工任何高强度、高硬度、高韧性的导电材料，如硬加工范围广，能加工任何高强度、高硬度、高韧性的导电材料，如硬质合金、淬火钢、不锈钢、耐热合金等难加工材料。质合金、淬火钢、不锈钢、耐热合金等难加工材料。2.2.生产率高，是特种加工中材料去除速度最快的方法之一，约为生产率高，是特种加工中材料去除速度最快的方法之一，约为电火花加工的
32、电火花加工的5 51010倍。倍。3.3.加工过程中无切削力和切削热，也没有因此给工件带来的变形，因加工过程中无切削力和切削热，也没有因此给工件带来的变形，因而可以加工刚性差的薄壁零件。加工表面残留应力和毛刺小，能获得较光而可以加工刚性差的薄壁零件。加工表面残留应力和毛刺小，能获得较光洁的表面和一定的加工精度。表面粗糙度洁的表面和一定的加工精度。表面粗糙度RaRa值一般为值一般为0.80.80.2m0.2m，平均，平均尺寸精度为尺寸精度为O.1 mmO.1 mm。上一页上一页下一页下一页返回返回9.3 9.3 电解加工电解加工第二十九页，讲稿共七十六页哦 4.4.加工过程中工具阴极基本无损耗，
33、可长期保持工具的精度。加工过程中工具阴极基本无损耗，可长期保持工具的精度。5.5.电解加工不需要复杂的成形运动，即可加工复杂的空间曲面。电解加工不需要复杂的成形运动，即可加工复杂的空间曲面。6.6.只能加工导电的金属材料，对加工窄缝、小孔及棱角很尖只能加工导电的金属材料，对加工窄缝、小孔及棱角很尖的表面则比较困难，加工精度受到限制。的表面则比较困难，加工精度受到限制。7.7.复杂加工表面的工具电极的设计和制造比较费时，因而在复杂加工表面的工具电极的设计和制造比较费时，因而在单件、小批生产中的应用受到限制。单件、小批生产中的应用受到限制。8.8.附属设备较多，占地面积大、投资大，电解液腐蚀机床，
34、容易污染附属设备较多，占地面积大、投资大，电解液腐蚀机床，容易污染环境，需采取一定的防护措施。环境，需采取一定的防护措施。上一页上一页下一页下一页返回返回9.3 9.3 电解加工电解加工第三十页，讲稿共七十六页哦 9.3.39.3.3电解加工的应用电解加工的应用 电解加工主要用于切削加工困难的领域，如难以加工材料、形状复杂电解加工主要用于切削加工困难的领域，如难以加工材料、形状复杂的表面和刚性较差的薄板的加工等。常用的工艺有：电解穿孔、电解成形、的表面和刚性较差的薄板的加工等。常用的工艺有：电解穿孔、电解成形、电解去毛刺、电解切割、电解抛光、电解刻蚀等。电解去毛刺、电解切割、电解抛光、电解刻蚀
35、等。1.1.电解穿孔电解穿孔 对于一些形状复杂、尺寸较小的型孔对于一些形状复杂、尺寸较小的型孔(四方孔、六四方孔、六方孔、椭圆、半圆等形状的通孔和不通孔方孔、椭圆、半圆等形状的通孔和不通孔)是很难采用机械加工方法加是很难采用机械加工方法加工的，但如果采用电解加工则往往很容易解决，既可保证加工质工的，但如果采用电解加工则往往很容易解决，既可保证加工质量，又可提高生产率。目前，电解穿孔工艺已广泛应用于炮管、量，又可提高生产率。目前，电解穿孔工艺已广泛应用于炮管、枪管内孔等的加工，以及各种型孔、深孔的加工。枪管内孔等的加工，以及各种型孔、深孔的加工。上一页上一页下一页下一页返回返回9.3 9.3 电
36、解加工电解加工第三十一页，讲稿共七十六页哦 型孔加工大多采用端面进给方式。为了避免形成锥度，阴极型孔加工大多采用端面进给方式。为了避免形成锥度，阴极(工具工具)侧面必须绝缘，一般用环氧树脂作为绝缘层与阴极侧面粘牢。电解侧面必须绝缘，一般用环氧树脂作为绝缘层与阴极侧面粘牢。电解穿孔时工作液均匀地进入工作区，使工件和工具都浸在电解液中，接通电穿孔时工作液均匀地进入工作区，使工件和工具都浸在电解液中，接通电源后发生电化学反应加工出型孔。源后发生电化学反应加工出型孔。2.2.电解成形电解成形 电解加工可以使用成形阴极电解加工可以使用成形阴极(工具工具)对复杂的工件对复杂的工件型腔一次成形，生成率高，表
37、面粗糙度值小，可以节省大部分修磨工时，型腔一次成形，生成率高，表面粗糙度值小，可以节省大部分修磨工时，但加工精度不高，可控制在但加工精度不高，可控制在0.10.10.2mm0.2mm，目前多应用于锻模模腔加，目前多应用于锻模模腔加工，如汽车和拖拉机的连杆、曲轴、十字轴、凸轮轴等零件以及工，如汽车和拖拉机的连杆、曲轴、十字轴、凸轮轴等零件以及汽轮机和发动机的叶片、链轮以及摆线齿轮等复杂零件的加工。汽轮机和发动机的叶片、链轮以及摆线齿轮等复杂零件的加工。上一页上一页下一页下一页返回返回9.3 9.3 电解加工电解加工第三十二页，讲稿共七十六页哦 目前，电解成形加工的精度受电场、磁场、电解液状态以及
38、进给速度目前，电解成形加工的精度受电场、磁场、电解液状态以及进给速度等因素的影响，仍难掌握。在实际生产中可以根据均匀间隙的理论初步设等因素的影响，仍难掌握。在实际生产中可以根据均匀间隙的理论初步设计工具的形状，然后通过多次试验、修正，直到满足加工精度要求。计工具的形状，然后通过多次试验、修正，直到满足加工精度要求。为了减小加工余量对精度的影响，可先进行粗加工，然后进行为了减小加工余量对精度的影响，可先进行粗加工，然后进行电解精加工，如用电火花加工机床进行粗加工，再用电解加工机床电解精加工，如用电火花加工机床进行粗加工，再用电解加工机床进行精加工。进行精加工。上一页上一页返回返回9.3 9.3
39、电解加工电解加工第三十三页，讲稿共七十六页哦9.4 9.4 超声加工超声加工 超声加工是利用超声频作小振幅振动的工具，并通过它与工件之间游超声加工是利用超声频作小振幅振动的工具，并通过它与工件之间游离于液体中的磨料对被加工表面的捶击作用，使工件材料表面逐步破碎的离于液体中的磨料对被加工表面的捶击作用，使工件材料表面逐步破碎的特种加工，英文简称为特种加工，英文简称为 USMUSM。超声加工常用于穿孔、切割、焊接、套。超声加工常用于穿孔、切割、焊接、套料和抛光。料和抛光。9.4.19.4.1超声加工的工作原理超声加工的工作原理 由超声发生器产生高频电振荡由超声发生器产生高频电振荡(一般为一般为16
40、1630 kHZ)30 kHZ)，施加于超，施加于超声换能器上，将高频电振荡转换成超声频振动。超声振动通过变幅杆放大声换能器上，将高频电振荡转换成超声频振动。超声振动通过变幅杆放大振幅，并驱动以一定的静压力压在工件表面上的工具产生相应频率的振动。振幅，并驱动以一定的静压力压在工件表面上的工具产生相应频率的振动。工具端部通过磨料不断地捶击工件，使加工区的工件材料粉碎成很细的微工具端部通过磨料不断地捶击工件，使加工区的工件材料粉碎成很细的微粒，被循环的磨料悬浮液带走，工具便逐渐进入到工件中，从而加工出与粒，被循环的磨料悬浮液带走，工具便逐渐进入到工件中，从而加工出与工具相应的形状。见图工具相应的形
41、状。见图9-69-6。下一页下一页返回返回第三十四页，讲稿共七十六页哦 图图9-6 9-6 超声加工原理超声加工原理返回返回第三十五页，讲稿共七十六页哦9.4.29.4.2超声加工的主要特点超声加工的主要特点 不受材料是否导电的限制；工具对工件的作用力小、热影响小，因而不受材料是否导电的限制；工具对工件的作用力小、热影响小，因而可加工薄壁、窄缝和薄片工件；被加工材料的脆性越大越容易加工，材料可加工薄壁、窄缝和薄片工件；被加工材料的脆性越大越容易加工，材料越硬或强度、韧性越大则越难加工；由于工件材料的碎除主要靠磨料的作越硬或强度、韧性越大则越难加工；由于工件材料的碎除主要靠磨料的作用，磨料的硬度
42、应比被加工材料的硬度高，而工具的硬度可以低于工件材用，磨料的硬度应比被加工材料的硬度高，而工具的硬度可以低于工件材料；可以与其他多种加工方法结合应用，如超声振动切削、超声电火花加料；可以与其他多种加工方法结合应用，如超声振动切削、超声电火花加工和超声电解加工等。工和超声电解加工等。上一页上一页下一页下一页返回返回9.4 9.4 超声加工超声加工第三十六页，讲稿共七十六页哦9.4.39.4.3超声加工的应用超声加工的应用 超声加工主要用于各种硬脆材料，如玻璃、石英、陶瓷、硅、超声加工主要用于各种硬脆材料，如玻璃、石英、陶瓷、硅、锗、铁氧体、宝石和玉器等的打孔锗、铁氧体、宝石和玉器等的打孔(包括圆
43、孔、异形孔和弯曲孔等包括圆孔、异形孔和弯曲孔等)、切割、开槽、套料、雕刻、成批小型零件去毛刺、模具表面抛光、切割、开槽、套料、雕刻、成批小型零件去毛刺、模具表面抛光和砂轮修整等方面。和砂轮修整等方面。超声打孔的孔径范围是超声打孔的孔径范围是0.10.190 mm90 mm，加工深度可达，加工深度可达100 mm100 mm以上，孔以上，孔的精度可达的精度可达0.020.020.05mm0.05mm。表面粗糙度采用。表面粗糙度采用W40W40碳化硼磨料加工玻璃时可碳化硼磨料加工玻璃时可达达1.251.25O.63mO.63m，加工硬质合金时可达，加工硬质合金时可达0.630.630.32m0.3
44、2m。利用超声振荡所产生的空化作用，还可以用于清洗机械零件，利用超声振荡所产生的空化作用，还可以用于清洗机械零件，甚至能清洗衣物等。此外，超声波还可以用来进行测距和探伤等甚至能清洗衣物等。此外，超声波还可以用来进行测距和探伤等工作。工作。上一页上一页下一页下一页返回返回9.4 9.4 超声加工超声加工第三十七页，讲稿共七十六页哦 超声加工机一般由电源超声加工机一般由电源(即超声发生器即超声发生器)、振动系统、振动系统(包括超声包括超声换能器和变幅杆换能器和变幅杆)和机床本体三部分组成。和机床本体三部分组成。超声发生器将交流电转换为超声频电功率输出，功率由数瓦至超声发生器将交流电转换为超声频电功
45、率输出，功率由数瓦至数千瓦，最大可达数千瓦，最大可达1010千瓦。通常使用的超声换能器有磁致伸缩的和千瓦。通常使用的超声换能器有磁致伸缩的和电致伸缩的两类。磁致伸缩换能器又有金属的和铁氧体的两种，金电致伸缩的两类。磁致伸缩换能器又有金属的和铁氧体的两种，金属的通常用于千瓦以上的大功率超声加工机；铁氧体的通常用于千属的通常用于千瓦以上的大功率超声加工机；铁氧体的通常用于千瓦以下的小功率超声加工机。电致伸缩换能器用压电陶瓷制成，主瓦以下的小功率超声加工机。电致伸缩换能器用压电陶瓷制成，主要用于小功率超声加工机。要用于小功率超声加工机。变幅杆起着放大振幅和聚能的作用，按截面积变化规律有锥变幅杆起着放
46、大振幅和聚能的作用，按截面积变化规律有锥形、指数曲线形、悬链线形、阶梯形等。机床本体一般有立式和卧形、指数曲线形、悬链线形、阶梯形等。机床本体一般有立式和卧式两种类型，超声振动系统则相应地垂直放置和水平放置。式两种类型，超声振动系统则相应地垂直放置和水平放置。上一页上一页返回返回9.4 9.4 超声加工超声加工第三十八页，讲稿共七十六页哦 激光加工是利用功率密度极高的激光束照射工件的加工部位，使其激光加工是利用功率密度极高的激光束照射工件的加工部位，使其材料瞬间熔化或蒸发，并在冲击波作用下，将溶融物质喷射出去，从而材料瞬间熔化或蒸发，并在冲击波作用下，将溶融物质喷射出去，从而对工件进行穿孔、蚀
47、刻、切割等的加工方法。对工件进行穿孔、蚀刻、切割等的加工方法。9 95 51 1激光加工的原理激光加工的原理 激光是一种亮度高、方向性好、单色性好的相干光。因此激激光是一种亮度高、方向性好、单色性好的相干光。因此激光束具有发散角小、单色性好、亮度集中的特性。利用激光的这光束具有发散角小、单色性好、亮度集中的特性。利用激光的这种特性再经过光学透镜聚焦，使其焦点处光斑直径理论上可达种特性再经过光学透镜聚焦，使其焦点处光斑直径理论上可达1um1um以下，故该处功率密度可达以下，故该处功率密度可达1071071011W/cm21011W/cm2。下一页下一页返回返回9.5 9.5 激光加工激光加工第三
48、十九页，讲稿共七十六页哦9 95 52 2激光加工的特点与应用激光加工的特点与应用 1 1激光加工的特点激光加工的特点 1)1)加工范围广。由于激光加工的功率密度是各种加工方法中最加工范围广。由于激光加工的功率密度是各种加工方法中最高的一种，几乎能加工任何金属和非金属材料，如高熔点材料、耐高的一种，几乎能加工任何金属和非金属材料，如高熔点材料、耐热合金、硬质合金、有机玻璃及陶瓷、宝石、金刚石等硬脆材料。热合金、硬质合金、有机玻璃及陶瓷、宝石、金刚石等硬脆材料。2)2)操作简便。激光加工不需要真空条件，可在各种环境中进操作简便。激光加工不需要真空条件，可在各种环境中进行。行。3)3)适合于精密加
49、工。激光聚焦后的焦点直径小至几微米，形成极细的适合于精密加工。激光聚焦后的焦点直径小至几微米，形成极细的光束，可以加工深而小的微孔和窄缝。光束，可以加工深而小的微孔和窄缝。上一页上一页下一页下一页返回返回9.5 9.5 激光加工激光加工第四十页，讲稿共七十六页哦 4)4)无工具损耗。激光加工不需要加工工具，是非接触加工，工无工具损耗。激光加工不需要加工工具，是非接触加工，工件不受明显的切削力，可对刚性差的薄壁零件进行加工。件不受明显的切削力，可对刚性差的薄壁零件进行加工。5)5)加工速度快、效率高，可减少热扩散带来的热变形。加工速度快、效率高，可减少热扩散带来的热变形。6)6)可控性好，易于实
50、现加工自动化。可控性好，易于实现加工自动化。7)7)激光加工装置小巧简单，维修方便。激光加工装置小巧简单，维修方便。2 2激光加工的应用激光加工的应用 在机械加工中利用激光能量高度集中的特点，可进行打孔、切割、在机械加工中利用激光能量高度集中的特点，可进行打孔、切割、焊接、雕刻、表面处理，利用激光的单色性还可以进行精密测量。焊接、雕刻、表面处理，利用激光的单色性还可以进行精密测量。上一页上一页下一页下一页返回返回9.5 9.5 激光加工激光加工第四十一页，讲稿共七十六页哦 1)1)激光打孔激光打孔 激光打孔是激光加工中应用最广的方法。它是利用凸激光打孔是激光加工中应用最广的方法。它是利用凸镜将