精密机械制造技术5非典型加工与先进制造技术28
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激光加工机通常由激光器、电源、光学 系统和机械系统组成。
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3.激光加工的特点
不需要加工工具；激光束功率密度高，几乎 可以加工任何难加工的材料；工件无受力变形；激 光打孔、切割的速度很高，加工部位材料几乎不受 切削热的影响，热变形小；激光切割的切缝窄，切 割边缘质量好。
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四、超声波加工
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❖可用于各种复杂形状的型孔及立体曲面型腔的 一次成形；
❖可以用来进行切断、切割，以及表面强化、刻
写、打印铭牌和标记等。
缺点：金属的去除率较低；存在重铸层和受热
影响层等。
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二、电解加工
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1.电解加工原理
电解加工是利用金属在电解液中发生阳极溶解的 电化学反应原理，将金属材料加工成形的一种方法。 电解加工时，工件接电源的正极，工具接负极。
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利用工具端面作超声频振动，使工作液中的 悬浮磨粒对工件表面撞击抛磨来实现加工。
❖超声波加工适合于加工各种硬脆材料，特别是不 导电的非金属材料如玻璃、陶瓷、石英、玛瑙、宝 石、金刚石等。
❖图6-5为超声波加工的原理图
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五、电子束加工
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1.电子束加工原理
分为电子束热加工和电子束化学加工
非传统高加强度工、法高正硬是度为、完高成脆性这或些高制熔造点任的务
各种难加工材料的加工
产生和发展具起有来较的低刚。度或复杂曲面的特殊零件
的加工
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❖特种加工是利用化学的、物理的（电、声、 光、热、磁）、电化学的方法对材料进行加 工的 ❖特种加工能解决大量的普通机械加工方法 难以解决甚至不能解决的问题
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2.电子束加工设备主要由以下四部分组成： ❖电子枪系统：由电子发射阴极、控制栅极 和加速阳极组成，电子枪用来发射高速电子， 并初步聚焦，使电子加速。 ❖控制系统：由聚焦装置、偏转装置和工作 台位移装置等组成。
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❖真空系统：形成真空环境。电子高速运动、 发射阴极不被氧化以及被加工表面不被氧化 等，均需要真空环境。 ❖电源系统：提供各种控制电压和加速电压。
图6-3为电解加工的工作原理图。
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2.电解加工设备的组成
由机床本体、电源和电解液系统等部 分组成。
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电解加工的特点及应用
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工作电压低，电流大；不受加工材料的硬
度、强度、韧性的限制，可加工多种难切削金属材 料；加工效率比电火花成形加工高5~10倍；无机 械切削或切削热；平均加工公差可达±0.1mm； 附属设备多，占地面积大，造价高；电解液腐蚀机 床，易污染环境。
电火花加工的电源应选择直流脉冲电源， 以形成明显的极效应。
图6-2是线切割机床的工作原理图
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电火花加工的特点及应用
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❖电火花加工适用于导电性较好的金属材料的加 工，不受材料的强度、硬度、脆性、韧性及熔 点的影响；
❖加工过程中不存在切削力，可适用于薄壁、小 孔、窄缝的加工；
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电火花加工的特点及应用
❖ 液体喷射加工（HDM）
❖ 激光束加工（LBM）
❖ 离子束加工（IBM）
❖ 以及各种复合加工
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一、电火花加工
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1.电火花加工原理
❖利用工具电极和工件电极间瞬时火花放电所产生 的高温熔蚀工件的表面材料来实现加工。 ❖图6-1为电火花加工装置原理图。
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2.电火花加工机床的组成
由脉冲电源、自动进给调节装置、机床本 体及工作液循环过滤系统等。
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电子束加工应用
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电子束光刻----光刻胶是高分子材料，按规定图形 对光刻胶进行电子束照射就会产生潜像。再将它浸 入适当的溶剂中，由于照射部分和未照射部分材料 的分子量不同，溶解速度不一样，就会使潜像显影 出来。
集成电路光刻工艺原理（图6-7）：
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电子束加工的应用范围
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❖ 不锈钢、耐热钢、合金钢、陶瓷、玻璃和宝石等 难加工材料的圆孔、异形孔和窄缝的加工，最小 孔径可达0.02~0.003mm。
❖ 用来焊接难溶金属、化学性能活泼的金属，以及 碳钢、不锈钢、铝合金、钛合金等。
❖ 细微加工的光刻。
电子束加工用于精密加工时要考虑热的影响。
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六、离子束加工
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在真空条件下，利用惰性气体离子在电 场中加速而形成的高速离子流来实现微细加 工的工艺方法。 ❖离子束加工是一种新兴的细微加工方法， 在亚微米至纳米级精度的加工中很有发展前 途。
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机械制造技术基础
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第五章 非传统加工与先进制造技术
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❖第一节 非传统加工 ❖第二节 细微制造技术 ❖第三节 超精密加工
一、电火花加工 二、电解加工 三一、、激细光微加切工削加工 二、细微磨削加工 三、细微蚀刻 四、超声波加工 一、超精五密、加电工子概束念加工 二、超精六密、加离工子的束地加位工及意义 三、特点七、、应快用速范成围形及技分术类 四、超精密加工技术的影响因素
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三、激光加工
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1.激光加工概述 激光特征：亮度高、方向性好、单色性好、
相干性好----利用光学系统可聚焦称极小的光斑， 获得极高能量密度和极高的温度。
影响激光加工的因素：输出功率与照射时 间；焦距、发散角与焦点位置；照射次数；工件材 料等。
❖图6-4为激光加工机示意图
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来自百度文库13
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2.激光加工机的组成
❖第四节 柔性制造自动化技术与系统
❖第五节
一、一柔、性计制算造机系集统成产制生造的系背统景（ＣＩＭＳ）
先进生产模式 二、二柔、性智制能造制系造统系的统功（能ＩＭ及Ｓ适）应范围 三、精良生产（ＬＰ） 四、敏捷制造（ＡＭ）
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第一节 非传统加工
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科学技术的发展提出了许多传统切削加
工方法难以胜任的制造任务。
电子束热加工
利用电子束的热效应来实现加工的。如电子 束熔炼、电子束焊接、电子束打孔等（图5-1）
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电子束化学加工
功率密度非常低的电子束照射到工件表面 （高分子材料），入射电子与高分子相碰撞，使分 子链断裂或重新聚合，从而使高分子材料的分子量 和化学性质发生变化，这就是电子束的化学效应。 利用该效应可以进行化学加工。
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非传统加工种类
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❖ 化学加工（CHM）
❖ 电子束加工（EBM）
❖ 电化学加工（ECM）
❖ 等离子体加工（PAM）
❖ 电化学机械加工（ECMM） ❖ 电液加工（EHM）
❖ 电火花加工（EDM）
❖ 磨料流加工（AFM）
❖ 电接触加工（RHM）
❖ 磨料喷射加工（AJM）
❖ 超声波加工（USM）
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3.激光加工的特点
不需要加工工具；激光束功率密度高，几乎 可以加工任何难加工的材料；工件无受力变形；激 光打孔、切割的速度很高，加工部位材料几乎不受 切削热的影响，热变形小；激光切割的切缝窄，切 割边缘质量好。
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四、超声波加工
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❖可用于各种复杂形状的型孔及立体曲面型腔的 一次成形；
❖可以用来进行切断、切割，以及表面强化、刻
写、打印铭牌和标记等。
缺点：金属的去除率较低；存在重铸层和受热
影响层等。
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二、电解加工
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1.电解加工原理
电解加工是利用金属在电解液中发生阳极溶解的 电化学反应原理，将金属材料加工成形的一种方法。 电解加工时，工件接电源的正极，工具接负极。
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利用工具端面作超声频振动，使工作液中的 悬浮磨粒对工件表面撞击抛磨来实现加工。
❖超声波加工适合于加工各种硬脆材料，特别是不 导电的非金属材料如玻璃、陶瓷、石英、玛瑙、宝 石、金刚石等。
❖图6-5为超声波加工的原理图
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五、电子束加工
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1.电子束加工原理
分为电子束热加工和电子束化学加工
非传统高加强度工、法高正硬是度为、完高成脆性这或些高制熔造点任的务
各种难加工材料的加工
产生和发展具起有来较的低刚。度或复杂曲面的特殊零件
的加工
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❖特种加工是利用化学的、物理的（电、声、 光、热、磁）、电化学的方法对材料进行加 工的 ❖特种加工能解决大量的普通机械加工方法 难以解决甚至不能解决的问题
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2.电子束加工设备主要由以下四部分组成： ❖电子枪系统：由电子发射阴极、控制栅极 和加速阳极组成，电子枪用来发射高速电子， 并初步聚焦，使电子加速。 ❖控制系统：由聚焦装置、偏转装置和工作 台位移装置等组成。
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❖真空系统：形成真空环境。电子高速运动、 发射阴极不被氧化以及被加工表面不被氧化 等，均需要真空环境。 ❖电源系统：提供各种控制电压和加速电压。
图6-3为电解加工的工作原理图。
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2.电解加工设备的组成
由机床本体、电源和电解液系统等部 分组成。
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电解加工的特点及应用
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工作电压低，电流大；不受加工材料的硬
度、强度、韧性的限制，可加工多种难切削金属材 料；加工效率比电火花成形加工高5~10倍；无机 械切削或切削热；平均加工公差可达±0.1mm； 附属设备多，占地面积大，造价高；电解液腐蚀机 床，易污染环境。
电火花加工的电源应选择直流脉冲电源， 以形成明显的极效应。
图6-2是线切割机床的工作原理图
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电火花加工的特点及应用
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❖电火花加工适用于导电性较好的金属材料的加 工，不受材料的强度、硬度、脆性、韧性及熔 点的影响；
❖加工过程中不存在切削力，可适用于薄壁、小 孔、窄缝的加工；
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电火花加工的特点及应用
❖ 液体喷射加工（HDM）
❖ 激光束加工（LBM）
❖ 离子束加工（IBM）
❖ 以及各种复合加工
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一、电火花加工
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1.电火花加工原理
❖利用工具电极和工件电极间瞬时火花放电所产生 的高温熔蚀工件的表面材料来实现加工。 ❖图6-1为电火花加工装置原理图。
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2.电火花加工机床的组成
由脉冲电源、自动进给调节装置、机床本 体及工作液循环过滤系统等。
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电子束加工应用
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电子束光刻----光刻胶是高分子材料，按规定图形 对光刻胶进行电子束照射就会产生潜像。再将它浸 入适当的溶剂中，由于照射部分和未照射部分材料 的分子量不同，溶解速度不一样，就会使潜像显影 出来。
集成电路光刻工艺原理（图6-7）：
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21
电子束加工的应用范围
LOGO
❖ 不锈钢、耐热钢、合金钢、陶瓷、玻璃和宝石等 难加工材料的圆孔、异形孔和窄缝的加工，最小 孔径可达0.02~0.003mm。
❖ 用来焊接难溶金属、化学性能活泼的金属，以及 碳钢、不锈钢、铝合金、钛合金等。
❖ 细微加工的光刻。
电子束加工用于精密加工时要考虑热的影响。
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六、离子束加工
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在真空条件下，利用惰性气体离子在电 场中加速而形成的高速离子流来实现微细加 工的工艺方法。 ❖离子束加工是一种新兴的细微加工方法， 在亚微米至纳米级精度的加工中很有发展前 途。
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机械制造技术基础
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第五章 非传统加工与先进制造技术
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❖第一节 非传统加工 ❖第二节 细微制造技术 ❖第三节 超精密加工
一、电火花加工 二、电解加工 三一、、激细光微加切工削加工 二、细微磨削加工 三、细微蚀刻 四、超声波加工 一、超精五密、加电工子概束念加工 二、超精六密、加离工子的束地加位工及意义 三、特点七、、应快用速范成围形及技分术类 四、超精密加工技术的影响因素
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三、激光加工
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1.激光加工概述 激光特征：亮度高、方向性好、单色性好、
相干性好----利用光学系统可聚焦称极小的光斑， 获得极高能量密度和极高的温度。
影响激光加工的因素：输出功率与照射时 间；焦距、发散角与焦点位置；照射次数；工件材 料等。
❖图6-4为激光加工机示意图
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来自百度文库13
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2.激光加工机的组成
❖第四节 柔性制造自动化技术与系统
❖第五节
一、一柔、性计制算造机系集统成产制生造的系背统景（ＣＩＭＳ）
先进生产模式 二、二柔、性智制能造制系造统系的统功（能ＩＭ及Ｓ适）应范围 三、精良生产（ＬＰ） 四、敏捷制造（ＡＭ）
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第一节 非传统加工
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科学技术的发展提出了许多传统切削加
工方法难以胜任的制造任务。
电子束热加工
利用电子束的热效应来实现加工的。如电子 束熔炼、电子束焊接、电子束打孔等（图5-1）
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电子束化学加工
功率密度非常低的电子束照射到工件表面 （高分子材料），入射电子与高分子相碰撞，使分 子链断裂或重新聚合，从而使高分子材料的分子量 和化学性质发生变化，这就是电子束的化学效应。 利用该效应可以进行化学加工。
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非传统加工种类
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❖ 化学加工（CHM）
❖ 电子束加工（EBM）
❖ 电化学加工（ECM）
❖ 等离子体加工（PAM）
❖ 电化学机械加工（ECMM） ❖ 电液加工（EHM）
❖ 电火花加工（EDM）
❖ 磨料流加工（AFM）
❖ 电接触加工（RHM）
❖ 磨料喷射加工（AJM）
❖ 超声波加工（USM）