15.2激光加工（课件）-《机械加工技术》同步教学(航空出版社)

机械加工技术 第十五章 现代加工技术 电火花加工 1 超声加工 2 激光加工 3 电子束加工 5 高速切削技术 4 第三节 激光加工 一、激光加工原理 激光加工是指利用光能经过透镜聚焦后, 形成能量密度很高的激光束, 照射在零件的加工表面上, 依靠光热效应来加工各种材料的一种加工方法。 激光 特点 强度高 单色性好 相干性好 方向性好 加工原理： 当把激光束照到零件的加工表面时, 材料瞬间熔化甚至汽化而形成小坑, 斑点周围材料也熔化,材料小坑内金属蒸汽迅速膨胀, 压力突然增大产生微型爆炸, 在冲击波的作用下将熔融材料喷射出去, 并在零件内部产生一个方向性很强的反冲击波, 于是在零件加工表面打出一个具有一定锥度( 上大下小) 的小孔。 二、激光加工的应用与特点 1. 激光加工的应用 应用 激光打孔。 激光切割。 激光表面热处理。 激光焊接。 激光雕刻。 4 2. 激光加工的特点 加工范围广。 可用于精密微细加工。 激光加工无机械力和工具损耗。 加工性能好。 激光加工时会产生金属气体和火星等飞溅物, 操作者应戴防 护眼镜, 并注意通风。 第四节 电子束加工 一、电子束加工原理 如左图所示, 在真空条件下, 电子枪利用电流加热阴极发射电子束, 带负电荷的电子束高速飞向加速阳极, 并通过电磁透镜聚集, 与工件表面的原子相互作用时, 将冲击能量转换成热能, 加热被照射部位, 使材料局部熔化、 蒸发或成雾状粒子飞散喷射出来。随着电子束冲击孔不断变深, 电子束照射点亦越深入,可以打出很细很深的微孔。 电子束加工示意图 电子枪 控制栅极 加速阳板 聚集系统 集束斑点 工件 移动台 二、电子束加工应用及特点 1. 电子束加工应用 电子束加工孔，还可加工型孔、斜孔、弯孔, 基加工速率高, 精度高, 表面粗糙度值小, 不受材料限制。 电子束焊接除能对普通碳钢、 不锈钢、 合金钢、铜、铝等材 料进行焊接外, 还能焊接高熔点金属陶瓷等绝缘材料的焊接等。 电子束热处理可以使金属表面加热而不熔化, 能获得一种超细 晶位组织, 获得用常规热处理不能达到的硬度。 电子束刻蚀。 电子束光刻加工。 2. 电子束加工的特点 电子束能够极其微细地聚焦, 加工面积很小, 精密微细。 电子束能量密度很高,加工材料范围很广, 且生产率很高。 电子束的强度、 位置、 聚焦等可以控制, 整个加工过程便于 实现自动化。 在真空中进行, 污染少, 加工表面不氧化, 特别适用于加工易氧 化的金属及合金材料, 以及纯度要求极高的半导体材料。 价格较贵, 生产应用有一定局限性。 第五节 高速切削技术 通常把切削速度比常规切削速度高5~10倍以上的切削称为高速切削。 按 不 同 材 料 铝合金 铜 钢 灰铸铁 钛合金 镍合金 1000~7000m/min 900~5000m/min 500~2000m/min 800~3000m/min 100~1000m/min 50~500m/min 切削速度范围 按 不 同 加 工 方 式 车削 铣削 钻削 铰削 拉削 磨削 700~7000m/min 200~7000m/min 100~1000m/min 20~500m/min 30~75m/min 5000~10000m/min 切削速度范围 一、高速切削优越性 优越性 料切除率高 切削力低 减少热变形 实现高精度加工 增加机床结构稳定性 高速切削加工比常规切削加工单位时间材料切除率可提高3~6倍。 良好的技术经济效益 和常规切削加工相比, 高速切削力至少降低30%。 高速切削适合于加工容易发生热变形的零件。 高精度高速铣削加工精度一般为1 0mm, 有的精度还要高。 二、高速切削的工业应用 航空工业 部门 模具工业 现代飞机都采用整体制造加工技术, 要通过切削加工出高精度、 高质量的铝合金或钛合金构件。 高速粗加工和淬硬后高速精加工也快速发展, 并有取代电火花( EDM) 和抛光加工的趋势。 目前很多CAM 软件都具有进给速度的优化调整功能。应用进给速度的优化调整可使切削过程平稳,提高加工表面质量。切削层面积的大小完全由CAM 软件自动计算,进给速度的调整可由用户根