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先进制造技术导论第4章幻灯片
渗钛与离子渗氮复合热处理; 渗碳、渗氮、碳氮共渗; 液体碳氮共渗与高频感应加热表面淬火的复合强化; 激光与离子渗氮复合处理; 表面覆层技术与其他表面处理的复合技术; 离子辅助涂覆; 离子注入与气相沉积复合表面改性。 3.7.3 复合表面处理技术 第八节 现代特种加工技术 3.8.1 激光加工 3.8.2 超声波加工 3.8.3 水射流切割加工 3.8.1 激光加工 激光加工原理 激光是一种受激辐射产生的加强光,当激光照射到工件表面,光能被工件迅速吸收并转化为热能,工件在光热效应下产生的高温熔融和冲击波的综合作用达到加工的目的。 固体激光器结构示意图 激光加工特点 功率密度大 高达108-1010W/cm2,可加工如耐热合金、陶瓷、石英、金刚石等任何材料; 聚焦光斑小 激光束可聚焦到微米级,可打孔直径0.001mm小孔; 非接触加工 没有明显机械力,没有工具损耗,可加工易变形的薄板和橡胶等弹性零件; 加工速度快,热影响区小 可对真空管内部器件进行加工; 属于瞬时局部熔化和气化的热加工方法 影响因素很多,其精度和表面粗糙度需反复试验、寻找合理参数才能达到所需要求。 ? 激光加工工艺及应用 激光打孔 可在任何材料上打微型小孔,如喷嘴、喷丝板、宝石轴承等,孔直可达0.01mm以下,深径比50:1。 激光切割 可切割金属、非金属,更适宜于对细小部件作各种精密切割。 激光焊接 以高功率聚焦激光束为热源,无需焊料和焊剂,只需将工件的加工区域“热熔”在一起就可以。 激光表面处理 有相变硬化、快速熔凝、合金化、熔覆等表面处理工艺。 3.8.2 超声波加工 ?超声波加工基本原理 超声波:频率超过16000Hz的声波。 超声波加工:利用工具端面作超声频振动,通过磨料悬浮液撞击加工材料的一种加工工艺方法。 超声波加工原理图 1-工具 2-工件 3-磨料悬浮液 4,5-变幅杆 6换能器 7-超声波发生器 超声波加工的应用 型腔抛磨加工 用于淬火钢、硬质合金冲模、拉丝模、塑料模具型腔的最终光整加工; 超声清洗 超声波使液体分子往复高频振动产生正负交变的冲击波,使被清洗物表面的污物遭到破坏,并从被清洗表面脱落下来; 超声波复合加工 如超声与电火花复合加工,电火花有效放电脉冲利用率可提高到50%以上,提高生产率2-20倍。 水射流切割加工基本原理 是以水作为携带能量的载体,水压达300-1000Mpa,喷嘴直径0.1-0.6mm,2-3倍声速喷出,使压力能转变为动能,常用人造宝石、陶瓷、碳化钨喷嘴。 纯水射流切割:喷嘴磨损慢,切割能力较低,适合于切割软质材料; 磨料射流切割:喷嘴磨损快,结构复杂,适于切割硬质材料。 3.8.3 水射流切割加工 水射流切割设备? 高压水射流切割设备组成 1-水箱 2-水泵 3-蓄能器 4控制器 5-阀 6-蓝宝石喷嘴 7-射流 8-工件 9-排水器 10-液压机构 11-增压器 磨料射流切割头 本章小结 机械零件常用的成形方法有受迫成形、去除成形、堆积成形; 精密洁净铸造成形、精确高效金属塑性成形、粉末锻造成形工艺、高分子材料注射成形均属于先进的材料受迫成形工艺; 在当今技术条件下,普通加工精度为1μm、精密加工精度为0.1-1μm、超精密加工精度高于0.1μm; Salomon将切削速度范围分为常规切削区、不可切削区和高速切削区;当前dmn指数大于1*106称为高速加工机床; 常用的RPM工艺方法有光敏液相固化法SLA、选区片层粘结法LOM、选区激光烧结法SLS、熔丝沉积成形法FDM; 微机械(MEMS)按其尺寸特征可以分为1-10mm的微小机械,1μm-1mm的微机械以及1nm-1μm的纳米机械, 微机械加工方法有超微机械加工、光刻加工、电化学加工、复合加工等。 5、高速切削的刀具系统 对刀具系统要求:切削热更多流向刀具,要求抗磨损;必须良好的平衡,可靠定位。 刀具材料:硬质合金涂层刀具、陶瓷刀具、聚晶金刚石刀具、立方氮花硼刀具。 双定位刀柄结构:当超过15000r/min时,离心力将使主轴锥孔扩张,降低刀柄连接刚度;该结构刀柄锥部和端面同时与主轴定位,轴向重复定位精度可达0.001mm。 ? HSK型刀柄及其联接结构 高速磨削:最高磨削速度达500m/s;实际应用磨削速度在100m/s-250m/s。 高速磨削特点: 若切除率不变,则单磨粒切削厚度降低,磨削力减小; 维持原切削力,可提高进给速度,降低加工时间,提高生产效率; 可使粗精合而为一。 3.4.3 高速磨削加工 1、高速主轴 须配有连续自动动平衡装置 高速磨削关键技术: 高速主轴动平衡系统 1-信号传送单元 2-紧固发兰盘 3-内装电子驱动平衡块 4-磨床主轴 2、高速
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