第28讲 特种加工技术与先进加工技术（课件）《金属加工与实训—基础常识与技能训练》同步精品课堂（高教版）

模块5 金属冷加工基础—5.3 特种加工与先进加工技术 XXXXXXXXXX 主讲人 : XXXX 《金属加工与实训—基础常识与技能训练第4版》 年度工作概述 | 工作完成情况 | 成功项目展示 | 工作存在不足 | 明年工作计划 1 5 金属冷加工基础 金属切削的加工基础 金属冷加工 金属切削机床的分类及应用 特种加工与先进技术 切削运动及切削要素 刀具材料及几何角度 切削机床的分类及型号 钻床及其应用 车床及其应用 铣床及其应用 数控机床及其应用 其他机床及其应用 生产过程基础知识 切削加工工艺过程 工件的安装方法 基准的种类 基准的选择 典型表面的加工方法 典型零件的加工工艺 零件生产过程基础知识 了解 特种加工技术 了解 先进加工技术 电火花机床 激光切割机 线切割机床 第三节 特种加工与先进加工技术 一、特种加工 特种加工是将电能、磁能、化学能、光能、声能、热能等或其组合施加在工件的被加工部位上，从而使材料去除、变形、改变性能或被镀盖的非传统的加工方法。 常用的特种加工方法有：电火花加工、电解加工、超声波加工、激光加工等。 1．电火花加工 电火花加工是指在一定介质中，通过工具电极和工件电极之间脉冲放电的电蚀作用，对工件进行加工的方法，又称为电腐蚀加工。 电火花加工机床主要由主机、脉冲电源、自动进给调节器、工作液及其循环净化系统组成。 5.3 特种加工技术与先进加工技术 （1）电火花加工的基本原理 工具电极和被加工的金属工件放入绝缘液体介质中，在两者之间加上100V左右的直流电压。每次放电后金属工件表面上产生微小放电痕，这些放电痕的大量积累就实现了金属工件的加工。最终工具电极的形状就精确地“复印”在金属工件上，从而完成加工过程。 5.3 特种加工技术与先进加工技术 （2）电火花加工的特点 电火花加工具有放电间隙小、温度高、放电点电流密度大；适应性强，可以加工任何硬、脆、韧、软、高熔点的导电材料；加工时“无切削力”，工件装夹十分方便。 （3）电火花加工的应用 电火花加工适合于加工圆孔、方孔、多边形孔、异形孔等；适合于加工各类锻模、压铸模、复合模、挤压模、塑料模等型腔；适合于加工叶轮、涡轮叶片等各种曲面；适合于切断、切割各类复杂的工件；还可以进行工件表面强化，如零件表面涂覆特殊材料等。 5.3 特种加工技术与先进加工技术 2．电解加工 电解加工是利用金属工件在电解液中所产生的阳极溶解作用，而进行的加工方法，又称电化学加工。电解加工机床主要由机床主体、直流稳压电源、电解液系统组成。 （1）电解加工的基本原理 在金属工件和工具电极之间施加一定的电压时，阳极金属工件表面的金属就逐渐地按阴极工具电极型面的形状溶解，溶解的产物被高速流动的电解液不断冲走，使阳极溶解能够连续进行，于是在金属工件上留下与工具电极形状相同的型面。 5.3 特种加工技术与先进加工技术 （2）电解加工的特点 电解加工的进给运动简单，加工速度快，且随电流密度的增大而加快，可一次加工出形状复杂的型面或型腔，可加工高硬度、高强度和高韧性的难切削材料，并且不产生加工毛刺。 （3）电解加工的应用 电解加工主要用于加工各种形状复杂的型面，如汽轮机、航空发动机的叶片；各种型腔模具，如锻模、冲压模；各种型孔、深孔，炮管膛线、枪管内的来复线等。此外，还可用于电解抛光、去毛刺、切割、雕刻和刻印。电解加工适用于成批和大量生产，多用于粗加工和半精加工。 5.3 特种加工技术与先进加工技术 3．超声波加工 超声波加工是利用工具端面作超声波振动，带动工件和工具间的磨料悬浮液冲击和抛磨工件被加工部位，使工件局部材料破碎成粉末，实现穿孔、切割和研磨等加工方法。 超声波加工机床主要由机床主体、超声波发生器、超声振动系统、工作液及其循环净化系统组成。 （1）超声波加工的基本原理 加工时在工具和工件之间注入液体（水或煤油等）和磨料混合的悬浮液，工具对工件保持一定的进给压力，并作高频振荡，频率为16～30kHz，振幅为0.01～0.15mm。磨料在工具的超声振荡作用下，以极高的速度不断地撞击工件表面，使工件材料在瞬时高压下产生局部破碎。加工过程中工具逐渐地伸入到工件中，最终工具的形状便“复印”在工件上。 5.3 特种加工技术与先进加工技术 （2）超声波加工的特点 超声波加工是靠极小的磨料作用进行加工的，其加工精度较高，质量优于电解加工和电火花加工，被加工表面无残余应力、组织改变及烧伤等现象，而且加工过程中不需要工具旋转，工具可以采用较软的材料制作。 （3）超声波加工的应用 超声波加工适合于加工各种复杂形状的孔、型腔等，尤其更适合于加工硬而脆的材料，特别是不导电的非金属材料和半导体材料，如玻璃、陶瓷、石英、锗、硅、石墨、玛瑙、宝石、金刚石等，但难以加工塑性较好的材料。 5.3 特种加工技术与先进加工技术 4．激光加工 激光加工是利用功率密度极高的激光束照射工件被加工部位，使工件材料瞬间熔化或蒸发，并在冲击波作用下将熔融材料喷射出去，实现对工件进行穿孔、蚀刻、切割加工的方法。 （1）激光加工的基本原理 激光通过透镜聚焦到工件的待加工表面，由于聚焦区域小、亮度高，其焦点处的功率密度高，温度可达10000℃以上，在此高温下坚硬的材料瞬时急剧熔化和蒸发，并产生强烈的冲击波，使熔化物质以爆炸方式喷射出去，激光加工就是利用这种原理实现的。 5.3 特种加工技术与先进加工技术 （2）激光加工的特点 激光加工具有加工尺寸精细、速度快、效率高、热影响区小、工件几乎无变形的特点，如打一个孔仅需0.001s；可通过透明介质进行加工，或采用激光束导引装置，实现对工件各个方向的加工；不需要高电压、高真空环境以及射线保护装置等；不受工件材料性能和加工形状的限制，能加工所有的金属材料和非金属材料。 （3）激光加工的应用 激光加工主要用来加工化纤喷丝头、仪表中的宝石轴承、金刚石拉丝模具、火箭发动机和柴油机的燃料喷油嘴、集成电路划片和精密零件的微型切割等。 5.3 特种加工技术与先进加工技术 二、先进加工技术 先进加工技术是制造业不断地吸收机械、电子、信息、材料、能源、自动化和现代管理等方面的成果，并将其综合应用于制造全过程，实现优质、高效、低耗的加工技术的总称。 先进的加工技术主要有：超精密加工技术、柔性制造单元（FMC）、超高速切削加工技术、绿色加工技术、快速成形技术等。 1．超精密加工技术 超精密加工技术是指加工精度和表面质量达到极高程度的精密加工工艺，主要指加工精度在0.1～0.01μm，表面粗糙度为Ra0.3～0.03μm的加工技术。 例如，金刚车、金刚镗、研磨、珩磨、超精加工等，它们主要适用于加工精密机床、精密测量仪器等产品中的关键零件。 5.3 特种加工技术与先进加工技术 2．柔性制造单元（FMC） 柔性制造单元（FMC）可由一台或数台设备组成。它具有独立的自动加工功能，有的还具有自动传送和监控管理功能，可实现某些种类零件的多品种小批量加工，有些柔性制造单元（FMC）还可实现24小时无人运转。 柔性制造单元有两大类，一类是数控机床配上机器人，加工中心上的工件，由机器人来装卸，加工完毕的工件放在工件架上，监控器协调加工中心和机器人的动作；另一类是加工中心配上托盘交换系统，托盘上装有工件，当工件加工完毕后，托盘转位，加工另一新工件，托盘支承在圆柱环形导轨上，由内侧的环链拖动回转。 5.3 特种加工技术与先进加工技术 3．超高速切削加工技术 超高速切削加工技术是指采用超硬材料刀具和磨具，利用高速运动的高精度、高自动化和高柔性的制造设备，以提高切削速度来达到提高材料切除率、加工精度和加工质量的先进切削加工技术。其显著优点是在耗能、切削力、刀具磨损、加工表面质量等方面均优于传统的切削方法，特别是在加工效率方面提高非常显著。例如，采用超高速切削加工技术加工飞机或汽车上的铝合金零件，比传统的切削加工工艺方法提高工艺效率3倍以上。 4．绿色加工技术 绿色加工技术是指在不牺牲产品的质量、成本、可靠性、功能和能量利用率的前提下，充分利用资源，尽量减轻加工过程对环境的有害影响，在加工过程中实现优质、低耗、高效及清洁化。 5.3 特种加工技术与先进加工技术 5.快速成形技术（RP） 快速成形技术又称为快速原型制造技术，简称RP技术，是在现代CAD/CAM技术、激光技术、计算机数控技术、精密伺服驱动技术以及新材料技术的基础上集成发展起来的。 快速成形（RP）技术的基本原理是：将计算机内的三维数据模型进行分层切片得到各层截面的轮廓数据。每个截面数据相当于医学上的一张CT像片。计算机据此信息控制激光器（或喷嘴）有选择性地烧结一层又一层的粉末材料（或固化一层又一层的液态光敏树脂，或切割一层又一层的片状材料，或喷射一层又一层的热熔材料或粘合剂）形成一系列具有一个微小厚度的片状实体，然后再采用熔结、聚合、粘结等手段使其逐层堆积成一体，便可以制造出所设计的新产品样件、模型或模具。 快速成形（RP）技术的优点是：可以在无需准备任何模具、刀具和工装卡具的情况下，直接接受产品设计（CAD）数据，快速制造出新产品的样件、模具或模型。 5.3 特种加工技术与先进加工技术 [ 谢谢大家 ] Thanks LOGO 16 $