《特种加工讲》PPT课件.ppt

,特种加工技术,数字工程 分院 模具教研室,何 谓特 种 加 工,特种加工是指除常规切削加工以外的新的加工方法，这种加工方法利用电、热、声、光、化学等能量或其各种组合作用在工件的被加工部位上，实现对材料的去除、变形、改变性能和镀覆，从而达到加工目的。,概 念：,水刀是一种用水切割材料的机器，它将普通的水经过一个超高压加压器，将水加压到4000bar(60000psi)，然后经过一个细小的喷嘴（直径为0.004英寸到0.036英寸）可产生一道每秒达915公尺（约三倍音速）的高速射流，俗称水箭，在此种高速度下，纯水可用来切割软基质材料，如果再将水箭中加入适量的砂料混流，可增强切割能力，加砂操作几乎可以用来切割任何材质。实现任意图形的平面切割加工。水刀是一种21世纪新型切割方式，它集合了线切割、激光切割等传统切割方式的优势，被评为21世纪绿色环保科技产品。,第一章 概论,1.1 特种加工的产生及发展1.2 特种加工的分类1.3 特种加工对材料可加工性的结 构工艺等的影响,1）传统的机械加工已有很久的历史，它对人类的生产与物质文明起了很大的作用。如蒸气机主要部件的加工。,经历了150年，并没有产生特种加工的要求及条件。思维还是传统的用机械能量的切削力来去除多余的材料。,1.特种加工的产生,1.1 特种加工的产生和发展,2）随着社会生产的需要和科学技术的进步，20世纪40年代（1943年），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。首次摆脱了传统的切削加工方法，获得“以柔克刚”的效果。,1.1 特种加工的产生和发展,（2）加工各种特殊复杂表面的加工问题 如注射模、冷冲模、炮管的膛线等。,1.1 特种加工的产生和发展,3）材料愈来愈难加工，零件结构和形状愈来愈复杂、对表面粗糙度和精度的要求愈来愈高，因而对机械制造部门提出了加工超硬材料、复杂表面和超精零件等一系列新的要求：,（1）加工难以切削材料的加工问题 如一些高硬度、高强度、高韧性、高脆性的金属与非金属材料的加工。,要解决上述的问题,机械切削,？,切削的本质与特点：,一是以硬克软：用高强度、高硬度的材料作为刀具，加工比较软的工件。,1.1 特种加工的产生和发展,（3）解决各种超精、光整或具有特殊要求的零件加工问题,二是靠强大的机械力和机械能，克服工件材料内部的分子结合力，使工件材料变形和分离把被加工表面多余的材料切除掉。,1.1 特种加工的产生和发展,(1)不是主要依靠机械能，而是主要用其他能量(如电、化学、光、声、热等)去除金属材料。多数属于“熔溶加工”的范畴。,(2)加工过程中工具和工件之间不存在显著的机械切削力。,特种加工与常规切削加工的区别：,就在这种条件之下，产生了特种加工，并由此很快得到了发展。,1.1 特种加工的产生和发展,(4)工具硬度可以低于被加工材料的硬度，故加工的难易与工件硬度无关。即能做到“以柔克刚”；,（5）主运动的速度一般都较低；理论上，某些方法可能成为“纳米加工”的重要手段；,（3）加工后的表面边缘无毛刺残留。微观形貌“圆滑”；,1.1 特种加工的产生和发展,2.特种加工的发展,我国的特种加工技术起步较早。20世纪50年代中期我国工厂已设计研制出电火花穿孔机床，60年代末上海电表厂张维良工程师在阳极机械切割的基础上发明了我国独创的快走丝线切割机床，上海复旦大学研制出电火花线切割数控系统。,1979年我国成立了全国性的电加工学会；,1.1 特种加工的产生和发展,1981年我国高校间成立了特种加工教学研究会；,但是由于我国原有的工业基础薄弱，特种加工设备和整体技术水平与国际先进水平有不少差距，每年还需从国外进口300台以上高档电加工机床。,国内外现状,1 激光加工技术,现已拥有100kW的大功率CO2激光器，有的可配上光导纤维进行多工位、远距离工作,已普遍采用CNC控制、多坐标联动，并装有激光功率监控、自动聚焦、工业电视显示等辅助系统。,激光制孔的最小孔径已达0.002mm，,激光切割薄材切割速度可达15m/min，切缝一般在0.11mm之间,热影响区只有切缝宽的10%20%，最大切割厚度可达45mm，,1.1 特种加工的产生和发展,国外定型生产的40kV300kV的电子枪(以60kV、150kV为主)，已普遍采用CNC控制，多坐标联动，自动化程度高。目前正在研究焊缝自动跟踪、填丝焊接、非真空焊接等，最大焊接熔深可达300mm，焊缝深宽比20：1。,2 电子束加工技术,激光快速成型技术已从研究开发阶段发展到实际应用阶段。,3 离子束及等离子体加工技术,1.1 特种加工的产生和发展,重点开展热障涂层及离子注入表面改性的新技术研究，同时，在已取得初步成果的基础上，进一步开展等离子体焊接技术研究。,4 电加工技术,1)用电解加工可加工出高精度金属反射镜面。,2)通用高档电火花成型及线切割已能提供微米级加工精度，可加工3m的微细轴和5m的孔。精密脉冲电解技术已达10m左右。电解与电火花复合加工，电解磨削、电火花磨削已用于生产。,1.1 特种加工的产生和发展,关键在于：提高高能束流的品质；开展特种加工过程的自动控制及计算机建模、仿真技术的研究；新材料加工特性研究；特种加工设备的研究等。,1.1 特种加工的产生和发展,特种加工的分类还没有明确的规定，一般按能量来源和作用形式以及加工原理可分为下列的形式。,1.2 特种加工的分类,尽管特种加工优点突出，应用日益广泛，但是各种特种加工的能量来源、作用形式、工艺特点却不尽相同，其加工特点与应用范围自然也不一样，而且各自还都具有一定的,1.2 特种加工的分类,局限性。为了更好地应用和发挥各种特种加工的最佳功能及效果，必须依据工件材料、尺寸、形状、精度、生产率、经济性等情况作具体分析，区别对待，合理选择特种加工方法。,1.2 特种加工的分类,下表对几种常见的特种加工方法进行了综合比较。,1.2 特种加工的分类,1.2 特种加工的分类,1.3 对机械制造工艺技术的影响,1）提高了材料的可加工性；,材料的可加工性不再与硬度、强度、韧性、脆性等成直接、正比关系,2）改变了零件的工艺路线；,改变了除磨削外其它的切削加工、成形加工等都必须安排在热处理之后有习惯,3）缩短了新产品的试制周期；,取消了以往开发新产品而带来的一系列制造相应的刀、夹、量具等二类夹具的时间，还可以制造非标准的齿轮等,5）需重新评估传统结构工艺性。,4）对产品和零件的结构设计产生较大影响；,自然形成了圆角。加强了产品的强度。使产品零件可以更多地采用整体性结构，增加了产品的使用寿命,改变了设计人员的习惯思路，对一些过去认为很“坏”的典型工艺如：方孔、小孔、弯孔，也能轻松设计,本 讲 小 结,1、特种加工的产生及发展；2、特种加工的分类；3、特种加工对材料可加工性的结构工艺等的影响。,作 业：,1、常规加工工艺和特种加工工艺之间有何关系？应该如何正确处理常规加工工艺和特种加工工艺之间和关系？（P6 1-3）2、特种加工对机械制造工艺技术有何影响？3、从特种加工的发生和发展来举例分析科学技术是有哪些事例是“物极必反”？有哪些事例是“坏事有时变为好事”？（P6 1-1）,1、答：一般而言，常规工艺是在切削、磨前、研磨等技术进步中形成和发展起来的行之有效的实用工艺。而且今后也始终是主流工艺。但是随着难加工的新材料、复杂表面和特殊要求的零件越来越多，常规，传统工艺必然会有所不适应。所以，可以认为特种加工工艺是常规加工工艺的补充和发展。特种加工工艺可以在特定的条件下取代一部分常规加工工艺，但不可以取代的排斥主流的常规加工工艺,2、答：1）提高了材料的可加工性；2）改变了零件的工艺路线；3）缩短了新产品的试制周期；4）对产品和零件的结构设计产生较大影响；5）需重新评估传统结构工艺性。,