现代制造技术4.ppt

现代制造技术 李伟光 主编 机械工业出版社 四、超声波加工 1.超声波 人耳能感受的波:16~16000HZ 频率低于16HZ,次声波 频率高于16000HZ,超声波 2.超声加工的基本原理 超声加工是利用工具端面做超声振动,通过悬浮液加工硬脆材料的一种成型方法,是磨粒在超声振动作用下的机械撞击和抛磨作用以及超声空化作用的综合结果 3.超声加工的特点 （1）适于加工各种硬脆材料,特别是不导电的非金属材料(例:玻璃、陶瓷、石英、锗、硅、玛瑙、宝石、金刚石等） （2）由于工具可用较软的材料、做成较复杂的形状，故不需要复杂的相对运动，机床结构简单。 （3）由于去除材料是靠极小磨料瞬间局部撞击作用，故切削力、切削应力、切削热很小。（不会引起变形、烧伤，粗糙度较好，可达Ra1～0.1微米,加工精度可达0.01～0.02毫米,可加工薄壁、窄缝、低刚度零件） 4.超声加工设备 （1）超声发生器 （2）超声振动系统 超声换能器(压电效应、磁致伸缩） 变幅杆 工具 （3）机床本体 （4）工作液及循环系统和换能器冷却系统 5.超声加工速度、精度、表面质量及其影响因素 （1）加工速度及其影响因素 工具的振幅和频率 进给压力 磨料的种类和粒度 磨料悬浮液浓度 工件材料 （2）加工精度及其影响因素 一般加工孔的尺寸精度：±0.02～0.05mm 主要形状误差：椭圆度、锥度 影响因素：磨料粒度、工具精度及磨损、工具横向 振动、加工深度、工件材料等 （3）表面质量及其影响因素 超声加工具有较好的表面质量及粗糙度（Ra1 ～0.1） 影响因素：磨料颗粒的直径、工件材料、振幅磨料悬 浮液的成分 6.超声加工的应用 （1）型孔、型腔加工 （2）切割加工 （3）复合加工 超声电解复合加工小孔 电解超声复合抛光 超声波切割 超声振动切削加工 （4）超声清洗 五、电子束加工 1.电子束加工的原理 电子束加工是在真空条件下，利用聚焦后能量密度极高的电子束，以极高的速度冲击到工件表面极小面积上，在极短的时间内使被冲击点的工件材料达到几千度以上的高温，材料熔化、气化，被真空抽走。 2.电子束加工的特点 （1）加工面积可以很小，是一种精密细微的加工方法 （2）是一种非接触式加工。不产生宏观应力和变形，加工材料范围很广，脆性、韧性、导体、非导体及半导体材料均可加工。 （3）电子束能量密度很高，因而生产率很高（每秒可以在2.5mm厚的钢板上钻50个0.4mm的孔） （4）电子束的可控性好，便于实现自动化。 （5）污染少，加工表面不氧化，特别适于加工易氧化的金属及合金材料，纯度要求极高的半导体材料。 （6）价格昂贵，有一定局限性。 3.电子束加工装置 电子枪 真空系统 控制系统 电源 4.电子束加工的应用 （1）高速打孔 最小直径φ0.003mm左右 （2）加工型孔及特殊表面 喷丝头异型孔 切割各种复杂型面 加工弯孔和曲面 （3）刻蚀 （4）焊接 （5）热处理 （6）光刻 六、离子束加工 1.离子束加工原理和物理基础 离子束加工的原理：在真空条件下，将离子源产生的离子束经过加速聚焦，使之打到工件表面，靠微观的机械撞击能量来加工工件。 离子束加工的物理基础是离子束射到材料表面时所发生的撞击效应、溅射效应和注入效应。 2.离子束加工特点 (1)是所有特种加工中最精细的 (2)污染少 (3)加工应力、热变形小，加工质量好 （4）设备费用高，成本高，加工效率低 §3-3 快速成形技术 是一种用材料逐层或逐点堆积出制件的新型制造方法。 它不采用常规的模具或刀具来加工工件，而是利用光、电、热等手段、通过固化、烧结、粘结、熔结、聚合作用或化学作用等方式，有选择地固化（或粘结）液体（或固体）材料，实现材料的迁移和堆积，形成所需要的原型零件。 一、光固化法（立体印刷SLA） 特点： （1）制造精度高（±0.1mm），表面质量好，原材料利用率接近100% （2）能制造形状特别复杂（如腔体等）及特别精细（如首饰、工艺品等）的零件 （3）能使用成形材料较脆、材料固化中伴随一定的收缩的材料制造所需零件。 二、叠层法（分层实体制造