第三章先进制造工艺技术n概论

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3.3.1超精密加工概述
精密加工指在一定的发展时期，加工精度和 表面质量达到较高程度的加工工艺。超精密 加工指的是在一定的发展时期，加工精度和 表面质量达到最高程度的加工工艺。
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几种典型精密零件的加工精度
超精密加工涉及的技术领域包括： 超精密加工机理 超精密加工的刀具，磨具及其制备技术 超精密加工机床设备 超精密测量及补偿技术 严格的工作环境
提高切削速度和进给速度，才能提高生产率， 产生了超高速加工
3.2.1超高速加工概述
泰勒是最早研究金属切削的学者，30年代，德 国物理学家Salonmon提出了著名的萨洛蒙曲线， 提出了超高速切削理论。
50年代，美国工程师Robert使用了具有极高切 削速度的独特方法——弹道切削。
70年代美国海军和空军与Lockheed飞机制造公 司进行合作，研究超高速铣削。
模具制造业是高速加工技术的主要受益者。高速加工技术 在模具行业的应用，无论是在减少加工准备时间，缩短工 艺流程，还是缩短切削加工时间方面都具有极大的优势。
3.3 超精密加工技术
3.3.1 超精密加工概述 3.3.2 超精密加工定义与特征 3.3.3 超精密加工相关技术 3.3.4 超精密加工的应用
机械制造工艺是将各种原材料通过改变其形状 尺寸，性能或相对位置，使之成为成品或半成 品的方法和过程。
机械制造工艺流程是由原材料和能源的提供， 毛坯和零件成形，机械加工，材料改性与处理， 装配与包装，质量检测与控制等多个工艺环节 组成。
按照功能不同，将机械制造工艺分为三个阶段：
1）零件毛坯的成形准备阶段，包括原材料切割、 焊接、铸造、锻压加工成形等
超高速磨削的关键技术
超高速主轴 超高速磨削砂轮
1. 结构应具有强度高、抗冲击强度高、耐热性好、 微破碎性好、杂质含量低等优点
2. 砂轮的修整：整形和修锐
超高速磨削的磨削液及其注入系统
1. 磨削液分类：油基磨削液和水基磨削液 2. 常用注入方法：手工供液法、浇注法、高压喷
射法、利用开槽砂轮法等
优质
高效
低耗
先进制造 工艺的特点
灵活
洁净
3.2超高速加工技术
3.2.1 超高速加工概述 3.2.2 超高速加工定义与特征 3.2.3 超高速加工相关技术 3.2.4 超高速加工的应用
3.2.1超高速加工概述
20世纪80年代，计算机控制的自动化技术的高 速发展成为生产工程的突出特点，发达国家的 数控率已达70－80％。随着数控技术发展，切 削工时占去总工时主要部分，成为生产率的主 要部分。
另外Salonmon的超高速切削理论对超高速磨削 理论也有重要启示。
3.2.2超高速加工定义与特征
超高速加工技术是指采用超硬材料刀具和磨具，利用能可 靠实现高速运动的高精度，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 质量的先进加工技术。
优越性： ➢ 提高了加工效率和设备利用率，缩短了生产周期 ➢ 减少工件的热变形和内应力，提高工件的加工精度 ➢ 提高加工表面质量 ➢ 省去传统的放电加工或磨削加工
目前适合于超高速切削的刀具材料主要有：涂层刀 具材料、技术陶瓷刀具材料、陶瓷刀具材料、立方 氮化硼（CBN)刀具材料、聚晶金刚石（PCD）刀 具材料等。
2.超高速磨削技术
特点： ➢ 大幅度提高磨削效率、减少设备使用台数 ➢ 磨削力小，零件加工精度高 ➢ 降低加工工件表面的粗糙度 ➢ 砂轮寿命延长 ➢ 改善加工表面完整性
2）机械切削加工阶段，包括车削、钻削、铣削、 刨削、镗削、磨削加工等
3）表面改性处理阶段，包括热处理、电镀、化 学镀、热喷涂、涂装等
3.1.2先进制造工艺的产生与发展
先进制造工艺是先进制造技术的核心和基础，一个国家的 制造工艺技术水平的高低，很大程度决定了其制造业在国 际市场的竞争实力。
其发展体现在以下几方面： ➢制造加工精度不断提高 ➢切削加工速度迅速提高 ➢新型工程材料的应用推动了制造工艺的进步和变革 ➢自动化和数字化工艺装备的发展提高了机械加工的效率 ➢零件毛坯成形在向少无余量发展 ➢优质清洁表面工程技术的形成和发展
减少 工序
切削 力低
切削 的优 越性
热变 形小
高精 度
材料切 除率高
3.2.3超高速加工相关技术
1.超高速切削的相关技术 超高速切削机床五项基本要求： 适宜超高速的主轴部件 快速响应的数控系统 快速的进给部件 动静热刚度好的机床支承部件 高压大流量喷射的冷却系统和安全装置
超高速切削的刀具系统
第三章 先进制造工艺技术
提纲
3.1 先进制造工艺技术概述 3.2 超高速加工技术 3.3 超精密加工技术 3.4 微细加工技术 3.5 快速原型制造技术
3.1先进制造工艺技术概述
3.1.1 制造工艺的基本概念 3.1.2 先进制造工艺的产生与发展 3.1.3 先进制造工艺的特点
3.1.1制造工艺的基本概念
超精密加工的发展
3.3.2超精密加工定义与特征
超精密加工，加工精度高于0.1um,表面 粗糙度小于Ra 0.01um的加工方法，主 要包括超精密切削（车、铣）、超精密 磨削、超精密研磨以及超精密特种加工。
超精密加工方法分类：
根据加工过程材料重量的增减分为：去除加工、结合 加工、变型加工 根据机理和能力性质分为力学加工、物理加工、化学 与电化学加工和负荷加工
3.2.4超高速加工应用
超高速切削加工主要用于汽车工业大批生产，难加工材料， 超精密微细切削，复杂曲面加工等领域。
航空工业的应用，飞机制造直接采用毛坯高速切削加工， 从而降低飞机重量。
在汽车制造业为了满足市场个性化需求而由大批量生产逐 步转向为多品种变批量生产，由柔性生成线代替了组合机 床刚性生产线，高速的加工中心将柔性生产的效率提高到 组合机床生产线的水平。
超高速切削刀具系统的特点：
刀片在刀体的定位要求加紧牢固、安全，刀具与机床的联接可 靠
超高速切削加工的切削力随着切削速度的提高而降低约30% 切削温度随着切削速度的提高而缓慢提高 道具的磨损主要由切削温度、刀具-切屑之间和刀具-工件的相对
速度决定的
超高速切削的刀具材料
超高速切削加工要求刀具材料与被加工材料的化学 亲和力要小，并且具有优异的机械性能、热稳定性、 抗冲击性和耐磨性。