《特种加工常识》PPT课件
合集下载
特种加工简介PPT课件
前苏联科学家拉扎连柯夫妇研究开关触点
遭受火花放电腐蚀损坏的现象和原因，发现电火 花的瞬时高温可使局部的金属熔化、气化而被腐 蚀掉，开创和发明了电火花加工。
精选
1.1 特种加工的产生和发展
说明：
1、国际电加工会议ISEM
历来被称为特种加工领域 发展趋势的风向标，该会议3 年举行一次。第15届ISEM于 2007年4月在美国举行，第 16届将于2010年在上海举行。
精选
二、电火花加工
精选
苏州三光科技股份有限公司 包志书
精选
■电火花加工
利用浸在工作液中的两 极间脉冲放电时产生的 电蚀作用蚀除导电材料 的特种加工方法，又称 放电加工或电蚀加工
英文简称EDM
Electrical Discharge Machining
精选
电火花加工的机理
1 极间介质的电离、击穿形成放电通道
精选
1.1 特种加工的产生和发展
(3) 广泛采用自动化技术。充分利用计算机技术对特 种加工设备的控制系统、电源系统进行优化，建立综 合参数自适应控制装置、数据库等，进而建立特种加 工的CAD/CAM和FMS系统，这是当前特种加工技术 的主要发展趋势。用简单工具电极加工复杂的三维曲 面是电解加工和电火花加工的发展方向。目前已实现 用四轴联动线切割机床切出扭曲变截面的叶片。随着 设备自动化程度的提高，实现特种加工柔性制造系统 已成为各工业国家追求的目标。
工作液
工具电极 工件
（3）改变了试制新产品的模式
精选
1.3 特种加工对材料可加工性和结构工艺性 等的影响
（4）特种加工对产品零件的结构设计带来很大的影响
精选
1.3 特种加工对材料可加工性和结构工艺性 等的影响
遭受火花放电腐蚀损坏的现象和原因，发现电火 花的瞬时高温可使局部的金属熔化、气化而被腐 蚀掉，开创和发明了电火花加工。
精选
1.1 特种加工的产生和发展
说明：
1、国际电加工会议ISEM
历来被称为特种加工领域 发展趋势的风向标，该会议3 年举行一次。第15届ISEM于 2007年4月在美国举行，第 16届将于2010年在上海举行。
精选
二、电火花加工
精选
苏州三光科技股份有限公司 包志书
精选
■电火花加工
利用浸在工作液中的两 极间脉冲放电时产生的 电蚀作用蚀除导电材料 的特种加工方法，又称 放电加工或电蚀加工
英文简称EDM
Electrical Discharge Machining
精选
电火花加工的机理
1 极间介质的电离、击穿形成放电通道
精选
1.1 特种加工的产生和发展
(3) 广泛采用自动化技术。充分利用计算机技术对特 种加工设备的控制系统、电源系统进行优化，建立综 合参数自适应控制装置、数据库等，进而建立特种加 工的CAD/CAM和FMS系统，这是当前特种加工技术 的主要发展趋势。用简单工具电极加工复杂的三维曲 面是电解加工和电火花加工的发展方向。目前已实现 用四轴联动线切割机床切出扭曲变截面的叶片。随着 设备自动化程度的提高，实现特种加工柔性制造系统 已成为各工业国家追求的目标。
工作液
工具电极 工件
（3）改变了试制新产品的模式
精选
1.3 特种加工对材料可加工性和结构工艺性 等的影响
（4）特种加工对产品零件的结构设计带来很大的影响
精选
1.3 特种加工对材料可加工性和结构工艺性 等的影响
金工实习——特种加工PPT课件
第12页/共15页
五、W5系统控制柜的操作使用
将控制柜左侧的电源开关按下，控制柜 进入复位和自动检测状态，进入Windows98 系统，双击桌面FHGD图标（快捷方式） ， 系统进入到HF编控软件的主界面。
第13页/共15页
六、W5系统控制柜的操作
（对着控制柜，逐一介绍）
第14页/共15页
感谢您的观看！
的电极丝以一定的速度作往返运动。
第10页/共15页
第11页/共15页
３、W5系统控制柜
由显示器、计算机、脉冲电源、机床电器 等组成。
数控系统是电火花线切割机床的重要组 成部分，对电火花线切割加工的质量水平起 着重要作用。它是属于轮廓控制系统，能同 时控制两个或两个以上的轴，并有插补功能。 数控系统有NC系统和CNC系统两类。目前采 用的基本上是CNC系统。
３、线电极切割 切断、切割各类复杂的图形和型孔，例如冲压模具、刀具样板，各种零件和工
具，稀有、贵金属材料和难加工金属材料的加工和切割。
第8页/共15页
四、DK7732M电火花线切割机床 结构及组成
１、 DK7732M：
DK：D—电火花加工机床 K—数控 77：前一个7 —线切割机床 后一个7 —高速走丝 32：工作台横向(X)行程的1/10：即320mm M：表示具有多次切割功能 切割的最大厚度为300mm（可调）
第7页/共15页
三、电火花线切割的应用
１、穿孔加工 各种圆孔、方孔、多边形孔、异形孔、弯孔、螺旋孔，槽、窄缝、微细小孔等。
例如各种拉丝模上的微细孔，化纤异形喷丝孔。
２、型腔及直纹曲面以及各种二维曲面加工 各类锻模、压铸模、落料模、复合模、塑料模等型腔以及叶轮、叶片等各种曲
面的加工。由于电火花加工可在淬火后进行，因此不存在工件热处理变形的问题。
五、W5系统控制柜的操作使用
将控制柜左侧的电源开关按下，控制柜 进入复位和自动检测状态，进入Windows98 系统，双击桌面FHGD图标（快捷方式） ， 系统进入到HF编控软件的主界面。
第13页/共15页
六、W5系统控制柜的操作
（对着控制柜，逐一介绍）
第14页/共15页
感谢您的观看！
的电极丝以一定的速度作往返运动。
第10页/共15页
第11页/共15页
３、W5系统控制柜
由显示器、计算机、脉冲电源、机床电器 等组成。
数控系统是电火花线切割机床的重要组 成部分，对电火花线切割加工的质量水平起 着重要作用。它是属于轮廓控制系统，能同 时控制两个或两个以上的轴，并有插补功能。 数控系统有NC系统和CNC系统两类。目前采 用的基本上是CNC系统。
３、线电极切割 切断、切割各类复杂的图形和型孔，例如冲压模具、刀具样板，各种零件和工
具，稀有、贵金属材料和难加工金属材料的加工和切割。
第8页/共15页
四、DK7732M电火花线切割机床 结构及组成
１、 DK7732M：
DK：D—电火花加工机床 K—数控 77：前一个7 —线切割机床 后一个7 —高速走丝 32：工作台横向(X)行程的1/10：即320mm M：表示具有多次切割功能 切割的最大厚度为300mm（可调）
第7页/共15页
三、电火花线切割的应用
１、穿孔加工 各种圆孔、方孔、多边形孔、异形孔、弯孔、螺旋孔，槽、窄缝、微细小孔等。
例如各种拉丝模上的微细孔，化纤异形喷丝孔。
２、型腔及直纹曲面以及各种二维曲面加工 各类锻模、压铸模、落料模、复合模、塑料模等型腔以及叶轮、叶片等各种曲
面的加工。由于电火花加工可在淬火后进行，因此不存在工件热处理变形的问题。
特种加工课件第一章PPT资料24页
第1章 概 述
特种加工的特点和与传统切削加工的区别主要有： (1)主要依靠机械能以外的其他能量(如电能、热能、光 能、声能以及化学能或其组合等)来去除工件材料。 （2）工具的硬度可以低于被加工工件材料的硬度，在 某些情况下，如在激光加工、电子束加工、离子束加工等加 工过程中，根本不需要使用任何工具。 （3）在加工过程中，工具和工件之间不存在显著的机 械切削力作用，工件不承受机械力，特别适合于精密加工低 刚度零件。
第1章 概 述
（4）特种加工技术不仅可以采取单独的加工方法，更 可以采用复合的加工方法。近年来，复合特种加工方法发展 迅速，应用十分广泛。
由于具有上述特点，因此总体而言，特种加工技术可以 加工任何硬度、强度、韧性、脆性的金属材料、非金属材料 或复合材料，而且特别适合于加工复杂、微细表面和低刚度 的零件，同时，有些方法还可以用于进行超精密加工、镜面 加工、光整加工以及纳米级(原子级)的加工。
（3）解决各种超精密、光整零件的加工问题。如对表
密光学透镜、激光核聚变用的曲面镜、高灵敏度的红外传感 0.1μm以
上，表面粗糙度要求在0.01零件的加工问题。如大规模集成电路、光盘基 片、复印机和打印机的感光鼓、微型机械、微型医疗器械和机 器人零件、细长轴、薄壁零件、弹性元件等低刚度零件的加工。
化学 铣削
化学 加工
化学 抛光
光刻
复合 加工
电化 学电 弧加 工 电解 电化 学机 械磨 削
主要 能量 形式 电 能、 热能 电 能、 热能 电 化学 能 电 化学 能、 机械 能 电 化学 能、 机械 能 电 化学 能 电 化学 能 光 能、 热能 光 能、 热能 电 能、 机械 能 电 能、 热能 声 能、 机械 能 机 械能 机 械能 化 学能 化 学能 光 能、 化学 能 电 化学 能 电 能、 热能
《特种加工》课件
05
特种加工技术的发
展趋势与展望
特种加工技术发展趋势
高能束流加工
随着激光、电子束、离子束等高能束流技术的不断发展，其在特种加工领域的应用越来越广泛。高能束流加工具有高 精度、高效率、非接触等优点，可应用于难加工材料的加工和微纳制造等领域。
超声加工与振动加工
超声加工和振动加工技术以其独特的加工原理和特点，在微细加工、表面处理等领域具有广泛的应用前景。通过优化 超声频率、振动幅度等参数，可进一步提高加工精度和效率。
特种加工工艺参数
04
与控制
电火花加工工艺参数与控制
要点一
总结词
要点二
详细描述
电火花加工是利用电火花放电产生的热量对金属进行加工 的一种工艺方法。
电火花加工工艺参数包括电极材料、工作液种类、电规准 选择、电极损耗、加工精度和表面粗糙度等。控制这些参 数可以提高加工效率、减小电极损耗、保证加工精度和表 面质量。
激光加工
总结词
利用激光的高能量密度对材料进行切割、打孔、焊接等加工
详细描述
激光加工是一种利用激光的高能量密度对材料进行切割、打孔、焊接等加工的方 法。由于激光的能量集中，可以在短时间内对材料进行高精度的加工，且加工速 度快、效率高。激光加工在微电子、光学、精密制造等领域应用广泛。
离子束加工
总结词
电化学加工与等离子体加工
电化学加工和等离子体加工技术以其环保、高效的特点，在模具制造、表面处理等领域得到广泛应用。 随着技术的不断进步，电化学加工和等离子体加工的加工精度和适用范围将得到进一步提升。
特种加工技术面临的挑战与机遇
技术更新换代
随着新材料、新工艺的不断涌现 ，特种加工技术面临着不断更新 换代的挑战。为了适应市场需求 和技术发展，需要不断进行技术 创新和研发。
特种加工第1讲 ppt课件
７）如何加工异形型腔（模具）、涡轮机叶片和涡 轮（整体） ？
８）如何加工金刚石、宝石、锗、硅等高硬度、高 强度、高韧性、高脆性的材料；
９）如何清洗复杂形状的囊腔？
10）如何挽救在常规机械加工或维修中不慎失误的 机械零件或设备？
11）如何有效地可靠地加工细长轴、薄壁零件、弹 性元件等低刚度的零件？
12）如何大幅度地提高关键零部件在特定工作部位 的性能？
(平均/最高)
30/3000
0.03/0.003
20/200* (mm2/min)
0.02/0.002
100/10Ra/μm
(平均/最高) 10/0.04
5/0.32
1.25/0.16
主要适用范围
从数微米的孔、槽到 数米的超大型模具、工 件等，如各种类型的孔、 各种类型的模具
作用形式 熔化、气化 熔化、气化 金属离子阳极溶解 阳极溶解、磨削 阳极溶解、研磨 金属离子阴极沉积 金属离子阴极沉积 熔化、气化 熔化、气化 切蚀 熔化、气化
符号 EDM WEDM EC M (ELM ) EGM (EC G) ECH EFM EPM LBM EBM IBM PA M
物料切蚀 加工
特种加工(NTM，Non-Traditional Machining)， 也被称为非传统加工技术，其加工原理是将电、热、光、 声、化学等能量或其组合施加到工件被加工的部位上， 从而实现材料去除。
1943年，前苏联拉扎林柯夫妇开创并发明了电火 花加工方法（ Electrical Discharge Machining， EDM )，用铜丝在淬火钢上加工出小孔；
直观地试制物理样机。
特种加工的缺点： 1）面向的产品往往为少批量或单件加工，不适宜
金工实习——特种加工ppt课件
4.增量编程方式
代码为G91, 格式为：G91 直线以线段的起点为坐标原点，用来±X、 ±Y表示线段的终点相对于起点的坐标值。
圆弧以圆弧的起点为坐标原点，用±X、 ±Y 表示圆弧终点相对于起点的坐标值，用 I、J来表示圆心相对于圆弧起点的坐标值。
5.直线〔斜线〕插补
代码为G01，格式：G01 X x Yy
主要有：电火花加工、电子束加工、等离子束加工，离子束 加工，电化学加工，化学加工，超声加工，激光加工等。
5.电火花加工工艺方法分类
第一部分 电火花加工
一、电火花加工的概念
电火花加工 〔EDM〕又称为 放电加工，是一 种利用电能和热 能加工的方法。
二、电火花加工的原理
1.电火花加工是在加 工过程中工具和工 件之间不断产生脉 冲性的火花放电， 靠放电时部分、瞬 时产生的高温把金 属蚀刻下来。
使电极丝从当前位置以加工速度从起点运转至终 点。
例1 ： 如下图，电极丝从A点以进给速度挪动 到B点，试分别用绝对方式和增量方式编程。
6.圆弧插补
代码为G02(顺时针)、G03〔逆时针〕， 格式：Gห้องสมุดไป่ตู้2(G03) Xx Yy Ii Jj
绝对方式编程，X、Y为圆弧终点的相对坐 标；用增量方式编程，X、Y为圆弧终点相 对于圆弧起点的坐标；I、J是圆心相对于圆 弧起点的坐标值。
〔1〕建立坐标系 把直线的起点作为坐标原点， 过线段的起点建立坐标系。 〔2〕确定x、y的值 直线的终点坐标值为x、y， 均取绝对值，单位为 μm。
〔3〕确定计算方向G
根据x、y值，哪个方向的数值大 ，就取该 方向为计数方向。
〔4〕确定计数长度J
根据计数方向选取线段在该方向的增量， 单位为 μm 。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
• 复合加工
机械制造基础
1、电解加工
• 原理
– 阳极溶解：溶解速度与电流密度有关 – 工作液高速冲走电解腐蚀物
机械制造基础
电解加工演示
工艺特点
• 对工件材料的适应能力强 – 适应性强：只要导电，无论软、硬、脆 – 加工过程无机械作用力 – 工具电极理论上无消耗（阴极） – 加工效率高于电火花加工 – 加工精度及稳定性不易提高 – 电极设计制造较麻烦，需多次修整 – 防腐蚀及电解泥渣、废液处理问题
如喷气涡轮机叶片、整体涡 轮、注射模的立体成型表面 等
第三，解决各种超精或具有 如对表面质量和精度要求很高， 特殊要求的零件的加工问题。 以及低刚度零件的加工。
机械制造基础
怎么办？
• 发展非机械作用的加工方法 – 电火花 – 化学作用 – 激光 – 超声振动 – 以上作用及切削加工的混合方法
机械制造基础
• 适合加工各种硬脆材料
– 玻璃、陶瓷、宝石、石英、锗、硅、石墨等不导电的 非金属材料
– 淬火钢、硬质合金、不锈钢、钛合金等硬质或耐热导 电的金属材料，但加工效率较低。
• 加工质量较好
– 由于去除工件材料主要依靠磨粒瞬时局部的冲击作用， 故工件表面的宏观切削力很小，切削应力、切削热更 小，不会产生变形及烧伤
– 第二定律──在不同镀液中以相同的电量进行电镀时， 其各自附积出来的重量与其化学当量成正比。
– 上述第一定律中的“电量”，即为电流强度与时间的 乘积，理论单位是库伦。
机械制造基础
电化学加工应用
• 利用阳极溶解 – 电解：通过电化学反应从工件表面去除金属
• 利用阴极上的沉积作用 – 电镀：在工件表面沉积金属：材料表面装饰保护 – 电铸：在阴极上沉积实现附着加工
• 生产率较低 – 超声加工的面积不够大，而且工具头磨损较大，故生产率较低。
机械制造基础
应
用
实 例
成形孔加工
异形孔加工
型腔加工
雕刻
切割
外螺纹
内螺纹
机械制造基础
表面研磨和抛光
四、激光加工
• 特点：新的先进加工方法 – 非接触加工。激光可视作“光刀”，无“刀具”磨损，无 “切削力”作 用于工件 – 可对多种金属、非金属加工，特别是高硬度、高脆性及高熔点材料 – 与数控系统配合组成激光加工中心，实现多种加工目的 – 激光束能量密度高，是局部加工，加工速度快，热影响区小，工件变形 小，后续加工量小 生产效率高，加工质量稳定可靠
机械制造基础
激光加工方法
• 功能:
–切 割
• 可对铝、铜、镍、陶瓷等材料进行切割加工出各种图形，切割 深度<2.5mm
–打 孔
• 最小孔径Ø 0.03mm，并可对其他金属如：铝、铜、非金属金 刚石、硬质合金、陶瓷、塑料上打孔
–标 记
• 能在多种金属材料上做简单的文字、数字标记
–焊 接
• 可对铝、铜、金、银、镍等金属材料进行点焊、对焊或密封焊 接，焊接熔深<2.5mm
机械制造基础
电铸是在原模表面电沉积金属，然后使两 者分离来制取零件的工艺。 优点： 1)能准确的复制出芯模的表面形貌。如用 电铸镍制造压制唱片或光盘的压膜。 2)可将难以甚至不能进行的内型面加工转 变为容易进行的外型面加工，从而可大大 提高加工零件的精度。如电铸生产特殊型 面的波导管、气切割嘴、塑料注射成型模 具型腔。 3)容易得到由不同金属或金属与非金属组 合的多层结构件。如在芯模上电沉积薄的 金、银、铜层后再缠绕碳纤维．环氧复合 材料来制作轻型波导。 4)可电铸连接某些不能或不便于焊接的材 料。这是电铸加工的一种延伸。如可电铸 连接不锈钢一铝(或钛、铍)接头。
第六讲：特种加工常识
机械制造基础
金工教研室 制造科学与工程学院
2011年春季学期
机械制造基础
第六讲：特种加工常识
工件
机械制造基础
第六讲：特种加工常识
高强度、高硬度、高韧性、
高脆性的金属及非金属材料 第一，解决各种难加工材料的的加工 问题
对机械制造 技术提出了 新的要求
第二，解决各种复杂表面 的加工问题
– 工件表面粗糙度与砂轮磨粒粗 细无关
– 切削温度低，不易变形、裂纹
– 切削力很小，可加工刚度差的 零件
– 加工效率高于普通磨削5～10倍 – 加工精度略低于普通磨削
电解作用和机械磨削相结合的加工过程。导电磨 削时，工件接在直流电源的阳极上，导电的砂轮 接在阴极上，两者保持一定的接触压力，并将电 解液引入加工区。当接通电源后，工件的金属表 面发生阳极溶解并形成很薄的氧化膜，其硬度比 工件低得多，容易被高速旋转的砂轮磨粒刮除， 随即又形成新的氧化膜，又被砂轮磨去。如此进 行，直至达到加工要求为止。
– 电能与化学能作用方式
• 电解ECM、电铸、电刷镀
– 电化学能与机械能作用方式
• 电解磨削ECG、电解珩磨ECH
– 声能与机械作用能作用方式：超声波加工USM – 光能与热能作用方式：激光加工LBM – 电能与机械作用能作用方式：离子束加工IM – 液流能与机械作用能：挤压珩磨AFH、水射流WJC
– 表面粗糙度较低，可达Ra0.63—0.08um – 尺寸精度可达±0.03mm – 适于加工薄壁、窄缝、低刚度零件。
机械制造基础
超声加工的工艺特点
• 工具材料 – 工具可用较软的材料、做成较复杂的形状 – 不需要工具和工件作比较复杂的相对运动，便可加工各种复杂的型 腔和型面
• 超声加工机床 – 结构比较简单，操作、维修也比较方便。
– 可焊接难熔材料 – 可进行微型焊接
机械制造基础
激光雕刻
• 特点
– 适用于多种金属/非 金属材料
– 复杂平面艺术图形
机械制造基础
三维激光内雕刻
• 激光内雕刻
– 在计算机控制下利用激光作为加工手段，在各种形状的透明水晶 玻璃中雕刻出各种立体图案、文字、人物肖像等的设备。
• 激光内雕技术主要用于水晶工艺品的激光内雕刻有传统的 机械雕刻方法有无法比拟的优点：
机械制造基础
特种加工方法的分类
机械制造基础
对机械制造工艺技术产生的影响
• 改变了材料可加工性的认识 • 重新衡量结构工艺性设计原则 • 对零件的结构设计带来重大变革
– 有些复杂结构尽可以设计为整体零件 • 可以进一步优化零件的加工工艺过程
– 淬火工序可以放在特种加工之前，既可以保证精度也不影响加工效率
机械制造基础
激光加工
激光加工原理
全反射镜 工作物质
聚光镜
光泵 电容
触发电路
高压充电源
激光束 部分反射镜
激光束
镀金反射镜 透镜 工件
机械制造基础
采用激光加工必然性
• 激光加工，如：焊接、切割、打孔、打标、热处理和微加工等，解决了许多 常规方法无法解决的难题
• 大大提高了工作效率和加工质量，是先进加工系统必不可少的 • 发达国家的制造业已经步入“光加工”时代
机械制造基础
电解加工实例：穿孔
绝缘层
电极进给 电极
工件
电解液
工件
电极 电解液
电极进给
机械制造基础
电解加工实例：切断
机械制造基础
电解加工实例：型腔
机械制造基础
电解加工实例：其它
电极进给 电解液
内外绝缘层
废料
电解液 成品
废料
电解套料
机械制造基础
型面加工：电解加工整体叶轮
电解磨削
• 工艺特点
– 加工范围广 • 各种硬、韧金属材料
工 – 在一般情况下，生产效率低于切削加工 – 工具电极损耗，影响成形精度
• 可用于
– 电火花穿孔 – 电火花型腔加工 – 磨削、铣制、镗制、表面强化等 – 电火花线切割
机械制造基础
电火花穿孔
机械制造基础
电火花穿孔演示
电火花高速小孔加工
机械制造基础
进给方向
电火花型腔加工
进给方向
工具电极 工件
工作液 工具电极 工件
机械制造基础
激光切割
• 激光切割特色
– 切缝窄，工件变形小 – 非接触 – 与计算机配合高速加工 – 切割非金属是其它方法
不可比的
机械制造基础
激光打孔
• 激光打孔的特色
– 速度快，效率高，尤其 高密度群孔加工
– 大深径比，传统不大于 1：10，激光在碳钢 上 加工0.25mm的小 孔深径比达65：1
机械制造基础
电镀和电刷镀原理
工件
镀液
直流 电源
电镀原理
镀笔
盘子
电刷镀工作原理
用电解的方法将金属沉积于导体(如金属)或非导体(如塑料、陶瓷、玻璃钢 等)表面，从而提高其耐磨性,增加其导电性,并使其具有防腐蚀和装饰功能。
机械制造基础
电刷镀演示
电镀和电刷镀产品
机械制造基础
电铸加工：Electroforming
各种电化学方法的比较
工艺名称 电解加工 电解磨削 电铸加工
电镀与 电刷度
电化学 电化学 电化学 电化学 去除加工 去除加工 附着加工 附着加工
加工原理
阳极溶解
机械磨削 作用5％
电解作用 95％
阴极沉积
剥取沉积层
阴极沉积
附着在表面
机械制造基础
三、超声加工
• 超声加工（Ultra Sonic Machining） – 超声波：高于16000Hz • 超声波在各种介质中传播，其运动轨迹都按余弦函数规律变化 • 超声波可在气体、液体和固体介质中传播，其传播速度与频率、 波长、介质密度等有关 • 超声波可传递很强的能量 • 超声波会产生反射、干涉和共振现象 • 超声波在液体介质中传播时，可在界面上产生强烈的冲击和空化 现象，强化了加工过程的进行
机械制造基础
1、电解加工
• 原理
– 阳极溶解：溶解速度与电流密度有关 – 工作液高速冲走电解腐蚀物
机械制造基础
电解加工演示
工艺特点
• 对工件材料的适应能力强 – 适应性强：只要导电，无论软、硬、脆 – 加工过程无机械作用力 – 工具电极理论上无消耗（阴极） – 加工效率高于电火花加工 – 加工精度及稳定性不易提高 – 电极设计制造较麻烦，需多次修整 – 防腐蚀及电解泥渣、废液处理问题
如喷气涡轮机叶片、整体涡 轮、注射模的立体成型表面 等
第三，解决各种超精或具有 如对表面质量和精度要求很高， 特殊要求的零件的加工问题。 以及低刚度零件的加工。
机械制造基础
怎么办？
• 发展非机械作用的加工方法 – 电火花 – 化学作用 – 激光 – 超声振动 – 以上作用及切削加工的混合方法
机械制造基础
• 适合加工各种硬脆材料
– 玻璃、陶瓷、宝石、石英、锗、硅、石墨等不导电的 非金属材料
– 淬火钢、硬质合金、不锈钢、钛合金等硬质或耐热导 电的金属材料，但加工效率较低。
• 加工质量较好
– 由于去除工件材料主要依靠磨粒瞬时局部的冲击作用， 故工件表面的宏观切削力很小，切削应力、切削热更 小，不会产生变形及烧伤
– 第二定律──在不同镀液中以相同的电量进行电镀时， 其各自附积出来的重量与其化学当量成正比。
– 上述第一定律中的“电量”，即为电流强度与时间的 乘积，理论单位是库伦。
机械制造基础
电化学加工应用
• 利用阳极溶解 – 电解：通过电化学反应从工件表面去除金属
• 利用阴极上的沉积作用 – 电镀：在工件表面沉积金属：材料表面装饰保护 – 电铸：在阴极上沉积实现附着加工
• 生产率较低 – 超声加工的面积不够大，而且工具头磨损较大，故生产率较低。
机械制造基础
应
用
实 例
成形孔加工
异形孔加工
型腔加工
雕刻
切割
外螺纹
内螺纹
机械制造基础
表面研磨和抛光
四、激光加工
• 特点：新的先进加工方法 – 非接触加工。激光可视作“光刀”，无“刀具”磨损，无 “切削力”作 用于工件 – 可对多种金属、非金属加工，特别是高硬度、高脆性及高熔点材料 – 与数控系统配合组成激光加工中心，实现多种加工目的 – 激光束能量密度高，是局部加工，加工速度快，热影响区小，工件变形 小，后续加工量小 生产效率高，加工质量稳定可靠
机械制造基础
激光加工方法
• 功能:
–切 割
• 可对铝、铜、镍、陶瓷等材料进行切割加工出各种图形，切割 深度<2.5mm
–打 孔
• 最小孔径Ø 0.03mm，并可对其他金属如：铝、铜、非金属金 刚石、硬质合金、陶瓷、塑料上打孔
–标 记
• 能在多种金属材料上做简单的文字、数字标记
–焊 接
• 可对铝、铜、金、银、镍等金属材料进行点焊、对焊或密封焊 接，焊接熔深<2.5mm
机械制造基础
电铸是在原模表面电沉积金属，然后使两 者分离来制取零件的工艺。 优点： 1)能准确的复制出芯模的表面形貌。如用 电铸镍制造压制唱片或光盘的压膜。 2)可将难以甚至不能进行的内型面加工转 变为容易进行的外型面加工，从而可大大 提高加工零件的精度。如电铸生产特殊型 面的波导管、气切割嘴、塑料注射成型模 具型腔。 3)容易得到由不同金属或金属与非金属组 合的多层结构件。如在芯模上电沉积薄的 金、银、铜层后再缠绕碳纤维．环氧复合 材料来制作轻型波导。 4)可电铸连接某些不能或不便于焊接的材 料。这是电铸加工的一种延伸。如可电铸 连接不锈钢一铝(或钛、铍)接头。
第六讲：特种加工常识
机械制造基础
金工教研室 制造科学与工程学院
2011年春季学期
机械制造基础
第六讲：特种加工常识
工件
机械制造基础
第六讲：特种加工常识
高强度、高硬度、高韧性、
高脆性的金属及非金属材料 第一，解决各种难加工材料的的加工 问题
对机械制造 技术提出了 新的要求
第二，解决各种复杂表面 的加工问题
– 工件表面粗糙度与砂轮磨粒粗 细无关
– 切削温度低，不易变形、裂纹
– 切削力很小，可加工刚度差的 零件
– 加工效率高于普通磨削5～10倍 – 加工精度略低于普通磨削
电解作用和机械磨削相结合的加工过程。导电磨 削时，工件接在直流电源的阳极上，导电的砂轮 接在阴极上，两者保持一定的接触压力，并将电 解液引入加工区。当接通电源后，工件的金属表 面发生阳极溶解并形成很薄的氧化膜，其硬度比 工件低得多，容易被高速旋转的砂轮磨粒刮除， 随即又形成新的氧化膜，又被砂轮磨去。如此进 行，直至达到加工要求为止。
– 电能与化学能作用方式
• 电解ECM、电铸、电刷镀
– 电化学能与机械能作用方式
• 电解磨削ECG、电解珩磨ECH
– 声能与机械作用能作用方式：超声波加工USM – 光能与热能作用方式：激光加工LBM – 电能与机械作用能作用方式：离子束加工IM – 液流能与机械作用能：挤压珩磨AFH、水射流WJC
– 表面粗糙度较低，可达Ra0.63—0.08um – 尺寸精度可达±0.03mm – 适于加工薄壁、窄缝、低刚度零件。
机械制造基础
超声加工的工艺特点
• 工具材料 – 工具可用较软的材料、做成较复杂的形状 – 不需要工具和工件作比较复杂的相对运动，便可加工各种复杂的型 腔和型面
• 超声加工机床 – 结构比较简单，操作、维修也比较方便。
– 可焊接难熔材料 – 可进行微型焊接
机械制造基础
激光雕刻
• 特点
– 适用于多种金属/非 金属材料
– 复杂平面艺术图形
机械制造基础
三维激光内雕刻
• 激光内雕刻
– 在计算机控制下利用激光作为加工手段，在各种形状的透明水晶 玻璃中雕刻出各种立体图案、文字、人物肖像等的设备。
• 激光内雕技术主要用于水晶工艺品的激光内雕刻有传统的 机械雕刻方法有无法比拟的优点：
机械制造基础
特种加工方法的分类
机械制造基础
对机械制造工艺技术产生的影响
• 改变了材料可加工性的认识 • 重新衡量结构工艺性设计原则 • 对零件的结构设计带来重大变革
– 有些复杂结构尽可以设计为整体零件 • 可以进一步优化零件的加工工艺过程
– 淬火工序可以放在特种加工之前，既可以保证精度也不影响加工效率
机械制造基础
激光加工
激光加工原理
全反射镜 工作物质
聚光镜
光泵 电容
触发电路
高压充电源
激光束 部分反射镜
激光束
镀金反射镜 透镜 工件
机械制造基础
采用激光加工必然性
• 激光加工，如：焊接、切割、打孔、打标、热处理和微加工等，解决了许多 常规方法无法解决的难题
• 大大提高了工作效率和加工质量，是先进加工系统必不可少的 • 发达国家的制造业已经步入“光加工”时代
机械制造基础
电解加工实例：穿孔
绝缘层
电极进给 电极
工件
电解液
工件
电极 电解液
电极进给
机械制造基础
电解加工实例：切断
机械制造基础
电解加工实例：型腔
机械制造基础
电解加工实例：其它
电极进给 电解液
内外绝缘层
废料
电解液 成品
废料
电解套料
机械制造基础
型面加工：电解加工整体叶轮
电解磨削
• 工艺特点
– 加工范围广 • 各种硬、韧金属材料
工 – 在一般情况下，生产效率低于切削加工 – 工具电极损耗，影响成形精度
• 可用于
– 电火花穿孔 – 电火花型腔加工 – 磨削、铣制、镗制、表面强化等 – 电火花线切割
机械制造基础
电火花穿孔
机械制造基础
电火花穿孔演示
电火花高速小孔加工
机械制造基础
进给方向
电火花型腔加工
进给方向
工具电极 工件
工作液 工具电极 工件
机械制造基础
激光切割
• 激光切割特色
– 切缝窄，工件变形小 – 非接触 – 与计算机配合高速加工 – 切割非金属是其它方法
不可比的
机械制造基础
激光打孔
• 激光打孔的特色
– 速度快，效率高，尤其 高密度群孔加工
– 大深径比，传统不大于 1：10，激光在碳钢 上 加工0.25mm的小 孔深径比达65：1
机械制造基础
电镀和电刷镀原理
工件
镀液
直流 电源
电镀原理
镀笔
盘子
电刷镀工作原理
用电解的方法将金属沉积于导体(如金属)或非导体(如塑料、陶瓷、玻璃钢 等)表面，从而提高其耐磨性,增加其导电性,并使其具有防腐蚀和装饰功能。
机械制造基础
电刷镀演示
电镀和电刷镀产品
机械制造基础
电铸加工：Electroforming
各种电化学方法的比较
工艺名称 电解加工 电解磨削 电铸加工
电镀与 电刷度
电化学 电化学 电化学 电化学 去除加工 去除加工 附着加工 附着加工
加工原理
阳极溶解
机械磨削 作用5％
电解作用 95％
阴极沉积
剥取沉积层
阴极沉积
附着在表面
机械制造基础
三、超声加工
• 超声加工（Ultra Sonic Machining） – 超声波：高于16000Hz • 超声波在各种介质中传播，其运动轨迹都按余弦函数规律变化 • 超声波可在气体、液体和固体介质中传播，其传播速度与频率、 波长、介质密度等有关 • 超声波可传递很强的能量 • 超声波会产生反射、干涉和共振现象 • 超声波在液体介质中传播时，可在界面上产生强烈的冲击和空化 现象，强化了加工过程的进行