机械设计制造精密加工和特种加工.ppt

第八章 精密加工和特种加工,第一节 精密加工第二节 特种加工,第一节 精密加工,精密加工是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。,精密加工范畴：微细加工、光整加工、精整加工等,精密加工方法：研磨、珩摩、超级光磨、抛光等,第一节 精密加工,第一节 精密加工,研磨,原理：在研具与工件之间置以研磨剂，对工件表面进行精密加工的方法。,研磨时，研具在一定的压力作用下与工件表面之间作复杂的相对运动，使每颗磨粒几乎都不会在工件表面上重复自己的轨迹，并通过研磨剂的机械与化学作用，从工件表面上切除很薄的一层材料，从而达到很高的尺寸精度和很小的表面粗糙度。,第一节 精密加工,研磨,研具：铸铁、软钢、黄铜、塑料、硬木、铸铁,研磨剂：由磨料、研磨液、辅助填料混合而成，有液态、膏状、固态三种，以适应不同的加工需要,第一节 精密加工,研磨,第一节 精密加工,研磨,方法：根据研磨表面形状划分：平面研磨、外圆表面研磨、内圆表面研磨,第一节 精密加工,研磨,第一节 精密加工,外圆研具,内圆研具,研磨,研磨,研磨外圆柱面,研磨内圆柱面,第一节 精密加工,研磨,特点：（1）加工过程简单，不需复杂设备，成本低；（2）可以达到诸多切削加工难以达到的精度；（3）生产效率较低；（4）研磨剂易于飞溅，污染环境。,第一节 精密加工,珩磨,原理：利用带有磨条（油石）的珩磨头对孔进行精密加工的方法,第一节 精密加工,珩磨,利用珩磨工具对工件表面施加一定压力，珩磨工具同时作相对旋转和直线往复运动，切除工件上极小余量的光整加工方法。,第一节 精密加工,珩磨,特点：（1）多个磨条同时工作，并且经常连续变化切削方向，能较长时间保持磨粒锋利，所以生产效率较高；（2）可提高孔的表面质量、尺寸和形状精度，但不能提高空的位置精度；（3）已加工表面有交叉网纹，利于油膜形成，润滑性能好，所以表面耐磨损；（4）珩磨头结构较复杂。,第一节 精密加工,超级磨光,原理：用极细磨料的油石，以恒定压力和复杂相对运动对工件进行微量切削，以减小表面粗糙度为主要目的的精密加工方法。,第一节 精密加工,超级磨光,用细粒度的磨具对工件施加很小的压力，并作往复振动和慢速纵向进给运动，以实现微量磨削的一种光整加工方法。,第一节 精密加工,超级磨光,特点：（1）加工表面质量好；（2）设备简单，操作方便；（3）加工余量极小，生产率较高；（4）一般不能提高尺寸精度、形状精度和位置精度。,第一节 精密加工,抛光,原理：利用机械、化学或电化学的作用，是工件获得光亮、平整表面的加工方法。,第一节 精密加工,抛光,第一节 精密加工,抛光,特点：（1）抛光轮与工件之间没有刚性的运动联系，不能保证从工件表面均匀的切除材料，只是去掉前道工序所留下的哼唧，而增加工件表面的光亮度，不能保持或提高原加工精度；（2）抛光轮是弹性的，能与曲面相吻合，容易实现曲面抛光；（3）一般不用特殊设备，其工具和加工方法也比较简单，成本低廉；（4）工作繁重，飞溅的磨粒、介质、微屑等污染环境，劳动条件较差。,第二节 特种加工,特种加工是采用电能、化学能、光能、声能、热能等能源进行加工的非传统加工方法。,第二节 特种加工,特种加工与传统切削加工的本质区别：传统切削加工是利用机械能通过道具切除工件上的多余材料以获得合格零件，刀具与工件之间必须施加一定的机械力才能实现切削加工，而且刀具材料的硬度必须高于加工材料的硬度；特种加工是利用物理能量、化学能量或其组合直接施加在被加工工件的部位上，使材料被去除、变形或改变性能。,第二节 特种加工,加工方法：电火花加工、电解加工、超声波加工、激光加工、电子束和离子束加工等,第二节 特种加工,电火花加工,原理：让浸没在绝缘的工作液中的工具和工件（正、负电极）之间产生脉冲性电火花放电，瞬时在工件局部放电区域产生的高温使工件表面的金属熔化、汽化，并游离于工件表面，利用这一电腐蚀现象来蚀除多余的金属，已达到对零件的尺寸、形状及表面质量预定的加工要求。,第二节 特种加工,电火花加工,1脉冲电源2送进机构及间隙自动调节器3床身4工具电极5介质6工件,第二节 特种加工,电火花加工,电火花加工应用于机械加工应具备下列三个条件：,（1）工具与工件间应保持一定的间隙（2）有脉冲电源（3）在具有一定绝缘性能的液体介质中进行,第二节 特种加工,电火花加工,特点：（1）由于放电通道中电流密度很大，局部区域内产生的高温足以熔化甚至气化任何导电材料，因此能加工各种具有导电性能的硬、脆、软、韧材料。（2）无切削力，适于加工小孔、薄壁、窄腔槽及各种复杂的型孔、型腔和曲线孔等，也适用于精密细微加工（3）由于脉冲能量间断地以极短的时间作用在工件上，整个工件几乎不受热的影响，有利于提高加工精度和加工表面质量，也有利于加工热敏感性强的材料（4）便于实现加工过程自动化。（5）电极（工具）消耗较大,第二节 特种加工,电火花加工,应用：（1）电火花穿孔、成形加工（2）电火花小孔加工（3）电火花精密细微加工（4）电火花线电极切割（线切割）（5）电火花磨削（6）电火花表面加工,第二节 特种加工,电解加工,原理：电解加工是电化学加工的一种重要方法，是利用金属在电解液中发生阳极溶解的原理，将零件加工成型的一种方法。,第二节 特种加工,电解加工,第二节 特种加工,电解加工,特点：（1）加工范围广，加工不受材料本身力学性能的限制；（2）加工过程中无切削力和切削热的作用，工件不产生内应力和变形；（3）加工后的零件表面无毛刺和残余应力；（4）在加工中，工具阴极只发生氢气和沉淀而无溶解作用；（5）电解加工生产率较高；（6）电解加工的附属设备多，造价高，占地面积大，加工稳定性不高；电解液有腐蚀性，电解产物有污染，需进行处理。,第二节 特种加工,电解加工,应用：（1）加工成形表面（2）加工型孔和型腔（3）电解扩孔加工（4）电解套料加工,（5）电解去毛刺（6）电解刻字（7）电解磨削（8）电解珩磨（9）电解研磨,第二节 特种加工,超声波加工,原理：超声加工是利用超声震荡（16-30 kHz）的工具冲击磨料对工件进行加工的一种方法。,第二节 特种加工,超声波加工,利用产生超声振动的工具，带动工件和工具间的磨料悬浮液，冲击和抛磨工件的被加工部位，使其局部材料破坏而成粉末，以进行穿孔、切割和研磨等的加工方法。,1超声换能器2变幅杆3磨料悬浮液4工具5工件,第二节 特种加工,超声波加工,特点：（1）主要适用于加工各种硬脆材料；（2）能加工各种形状复杂的型孔、型腔、成形表面等；（3）加工过程中工具对工件的宏观作用力小，热影响小，适于加工不能承受较大机械应力的薄壁、薄片等零件；（4）生产率低于电火花加工，但加工精度高，表面粗糙度值小。,第二节 特种加工,超声波加工,特点：（1）型孔、型腔加工（2）超声波切割加工（3）超声波焊接（4）超声波复合加工（5）超声波清洗,第二节 特种加工,激光加工,原理：工件在光热效应下产生高温熔融和受冲击波抛出的综合作用过程。,第二节 特种加工,激光加工,原理：工件在光热效应下产生高温熔融和受冲击波抛出的综合作用过程。,第二节 特种加工,激光加工,原理：工件在光热效应下产生高温熔融和受冲击波抛出的综合作用过程。,第二节 特种加工,激光加工,利用功率密度极高的激光束照射工件的被加工部位，使其材料瞬间熔化或蒸发，并在冲击波作用下，将熔融物质喷射出去，从而对工件进行穿孔、蚀刻、切割，或采用较小能量密度，使加工区域材料熔融粘合，对工件进行焊接的一种加工方法。,固体激光器 气体激光器,第二节 特种加工,激光加工,1全反射镜 2激光工作物质 3激励光源 4部分反射镜 5透镜 6工件,第二节 特种加工,激光加工,特点：（1）加工范围广；（2）生产率高，能加工细微小孔、窄缝；（3）工件可离开加工机床，以适当的距离进行非接触式加工，无受力变形，不会污染材质；（4）输出功率大小可以调节，可控性好，易于实现自动化。,第二节 特种加工,激光加工,应用：（1）去除加工（激光打孔、激光切割）（2）改性加工（即激光热处理）（3）连接加工（即激光焊接）,第二节 特种加工,电子束加工,原理：利用电子告诉运动的动能转化为热能对材料进行加工。,第二节 特种加工,电子束加工,在真空条件下，利用电子枪中产生的电子经加速、聚焦，形成高能量大密度的细电子束以轰击工件被加工部位，使该部位的材料熔化和蒸发，从而进行加工，或利用电子束照射引起化学变化而进行加工的方法。,第二节 特种加工,电子束加工,1阴极2控制栅极3阳极4电磁透镜5偏转器6电子束7工件8工作台及驱动系统,第二节 特种加工,电子束加工,特点：（1）电子束直径极小，经聚焦后可达微米级，所以可加工微孔、窄缝；（2）电子束功率密度高，因而能加工高硬度、难熔的金属和非金属材料；（3）电子束加工时工件受力小，变形小；（4）加工在真空环境下进行，可防止被加工工件氧化和周围环境对工件材料的污染；（5）加工过程容易实现自动化；（6）设备复杂，价格昂贵。,第二节 特种加工,电子束加工,应用：（1）高速打孔（2）焊接（3）热处理（4）刻蚀（5）电子束曝光(光刻),第二节 特种加工,离子束加工,原理：离子束加工时利用离子束对材料进行成形或表面改性的加工方法。,第二节 特种加工,离子束加工,第二节 特种加工,离子束加工,特点：（1）加工精度高,易精确控制（2）污染小（3）加工应力,变形小（4）离子束加工设备费用,成本高,加工效率低,因此应用范围受到一定限制。,谢谢,设计091 王怡丁,2012年4月25日,