专题十四 特种加工（教案）-河南省职教高考《机械基础》(高教版)专项复习讲练测

专题十四.特种加工（讲义）-《机械基础》（高教版）专题复习讲练测 [考纲要求] 1. 理解特种加工的概念、产生背景和发展历程 2. 掌握各种特种加工的原理、特点和应用领域 3. 能够分析比较各种特种加工的优缺点 4. 能够运用所学知识解决特种加工相关问题 [课时安排] 2课时 [知识梳理] 1. 特种加工的特点 (1)特种加工不是利用机械能来进行加工的,有些种类的特种加工并不需要工具,或者虽然使用工具,但它并不与工件接触,且不承受较大的作用力,所以这些加工方法几乎与工件材料的硬度、强度等力学性能无关,因此工具的硬度可以低于工件的硬度,却能加工各种高硬度、高强度材料。 (2)当利用电能等转换成热能来加工时,因热作时间很短,热作区很小,故能获得良好的表面质量,有利于加工热敏材料和低刚度零件。 (3)在特种加工中,加工余量的去除过程大都是微细的,故它不仅能加工尺寸微小的孔或窄缝,有的还能获得极高的加工精度和极小的表面粗糙度值。 (4)在特种加工中,有的工件加工表面是工具形状、尺寸的复制,因此在二维甚至三维空间上工具与工件相对运动的控制关系都比机械加工方法简单。故特种加工可以采用简单的进给运动加工出复杂的型面。 2. 电火花加工的原理与特点 在图14-1所示的电火花加工系统中,加工时,脉冲电源的一极接工具电极,另一极接工件电极。两极均浸人具有一定绝缘度的液体介质(常用煤油或矿物油)中。工具电极由自动进给调节装置控制,以保证工具与工件在正常加工时维持一很小的放电间隙。当脉冲电压加到两极之间,便将当时条件下极间最近点的液体介质击穿,形成放电通道。由于通道的截面积很小,放电时间极短,致使能量高度集中,放电区域产生的瞬时高温足以使材料熔化甚至蒸发,以致形成一个小凹坑。第一次脉冲放电结束之后,经过很短的间隔时间,第二个脉冲又在另一极间最近点击穿放电。如此周而复始高率地循环,加之工具电极不地向工件进给,它的形状最终就复制在工件上,形成所需要的加工表面。 3. 电火花成形加工 电火花成形加工是通过工具电极相对于工件作进给运动,将工件电极的形状和尺寸复制在工件上,从而加工出所需要的零件。它包括电火花型腔加工和电火花穿孔加工两种 (1)电火花型腔加工 电火花型腔加工包括三维型腔和型面加工,此外还包含电火花雕刻,主要用于加工各类热锻模、压铸模、挤压、塑料和胶木模的型腔(图14-2)。这类型腔多为盲孔,内形复杂,各处深浅不同,加工较为困难。为了便于排除加工产物和冷却,以提高加工的稳定性,有时在工具电极中间开有冲油孔(图14-2b)。 (2)电火花穿孔加工 电火花穿孔加工主要用于型孔(圆孔、方孔、多边形孔、异形孔)、曲线孔(弯孔、螺旋孔)、小孔和微孔的加工(图14-3)。 4. 电解加工的特点 (1)不受材料本身强度、硬度和韧性限制,可以加工淬火钢、硬质合金、不锈钢和耐热合金等 高强度、高硬度和高韧性的导电材料。 (2) 加工中不存在机械切削力,工件不会产生残余应力和变形,也没有飞边、毛刺。 (3)可以达到0.1mm的平均加工精度和0.01mm的最高加工精度;平均表面粗糙度Ra 值可达0.8μm,最小表面粗糙度Ra值可达0.1 μm。 (4)加工过程中工具阴极理论上不会损耗,可长期使用。 (5)生产率较高,为电火花加工的5~10倍,某些情况下甚至高于切削加工 (6)能以简单的进给运动一次加工出形状复杂的型腔与型面。 (7)电解加工的附属设备多,造价高,占地面积大,加工稳定性尚不够高。与此同时,电解液易腐蚀机床和污染环境,也必须引起重视。 5. 电解加工的应用 电解加工首先在国防工业中成功地用于加工炮腔线.20世纪60年代发展较快,但因加工精度不够高等因素一度发展缓慢。近年来由于对电解加工工艺规律的研究有所突破,终于使这项工艺获得较为广泛的应用。 图14-6所示为连杆锻模型腔电解加工的示意图，由于电火花加工的生产率较低,因此对精度要求不太高的矿山机械、汽车拖拉机所需锻模,正逐步采用电解加工 6. 超声加工的特点 (1)超声加工适宜加工各种硬脆材料,尤其是利用电火花和电解难以加工的不导电材料和半导体材料,如玻璃、陶瓷、玛瑙、宝石、金刚石以及锗和硅等。 (2)由于超声加工中的宏观机械力小,因此能获得良好的加工精度和表面粗糙度。尺寸精度可达0.02~0.01mm;表面粗糙度Ra值可达0.8-0.lm。 (3)采用的工具材料较软,易制成复杂形状,工具和工件无须作复杂的相对运动,因此普通的超声加工设备结构较简单。 7. 超声加工的应用 (一)型孔和型腔加工：目前超声加工主要用于加工硬脆材料的圆孔、异形孔和各种型腔,以及进行套料、雕刻和研抛等。 (二)切割加工：锗、硅等半导体材料又硬又脆,用机械切割非常困难,采用超声波切割则十分适用(图14-8) 8. 激