仪器制造技术课件作者曲兴华天津大学主编第5章节.ppt

电解磨削时，导电砂轮与工件之间保持一定的接触压力，砂轮表面外凸的磨粒使砂轮导电体与工件之间有一定的间隙。当电解液从间隙中流过，工件出现阳极溶解，工件表面形成一层较软的薄膜，很容易被导电砂轮中的磨粒切除，工件上又露出新的表面并进一步电解。在加工过程中，电解作用与磨削作用交替进行，最后达到加要求。在电解磨削中，电解作用是主要的。 电解磨削硬质合金车刀时，加工效率比普通的金刚石砂轮磨削要高3~5倍，表面粗糙度Ra值可达0.2~0.012μm。 二.超声电解复合抛光 超声电解复合抛光是超声波加工和电解加工复合而成的，它可以获得优于单一电解或单一超声波抛光的抛光效果和表面质量。超声电解复合抛光的加工原理如图1-37所示。 抛光时，工具接直流电源负极，工件接直流电源正极。 工具与工件之间通入钝化性电解液。高速流动的电解液不断在工件待加工表面层生成钝化软膜，工具则以极高的频率进行抛磨，不断将工件表面凸起部位的钝化膜去掉。被去掉钝化软膜的表面迅速产生阳极溶解，溶解下来的产物不断被电解液带走。而工件凹下去的部位的钝化膜，工具研抛不到，因此，不溶解。这个过程一直持续到将工件表面整平为止。 工具在超声波振动下，不但能迅速去除钝化膜，而且在加工区域内产生的“空化”作用可增强电化学反应，进一步提高工件表面凸起部位金属的溶解速度。 三.超声电火花复合抛光 超声电火花复合抛光是在超声波抛光的基础上发展起来的。这种复合抛光的加工效率比纯超声机械抛光要高出3倍以上，表面粗糙度Ra值可达0.2~0.1μm。 特别适合于小孔、窄缝以及小型精密表面的抛光。超声电火花复合抛光的工作原理如图1-38所示。 抛光时工件接脉冲电源的正极，工具接负极，在工具与工件之间通入乳化液作电解液。这种电解液的阳极溶解作用虽然微弱，但有利于工件的抛光。 抛光过程中，超声的“空化”作用一方面会使工件表面软化，有利于加速金属的剥离；另一方面使工件表面不断地出现新的金属 尖峰，这样不但增加了火花放电的分散性，而且给放电加工创造了有利条件。超声波抛磨和放电交错而连续地进行，不仅提高了抛光速度，而且提高了工件表面材料去除的均匀性。 四.超声激光复合加工 超声激光复合加工是将超声振动与激光束的作用复合起来的一种加工方法。 单纯用激光打孔时，对于一定功率的激光束，如果只延长激光的照射时间，不但难以增加孔深，反而会降低孔壁质量。 如果将超声振动与激光束的作用复合起来，采用超声调制的激光打孔，就不但能增加孔的加工深度，而且能改善孔壁的质量。 超声调制激光打孔的工作原理如图1-39所示。 将激光谐振腔的全反射镜安装在变幅杆的端部，当全反射镜的镜面作超声振动时，由于谐振腔长度的微小变化和多普勒效应，可使输出的激光脉冲波形由原来的不规则较平坦的排列，调制和细化成多个尖峰激光脉冲，有利于小直径的深孔加工。 从以上所举复合加工中的几个例子中可以看出，超声波振动在复合加工中起着非常重要的作用。 注：多普勒效应，当波源与观察者有相对运动时，观察者接收到的频率和波源发出的频率不同的现象。两者相互接近时接收到的频率升高，相互离开时则降低。例如，火车急驰过站时，站上的人听到的汽笛音调（频率）突然降低。天文学上，利用天体发出的光谱中谱线的移动（即频率变更）可以准确测定天体的视向速度。人造卫星的视向速度也是利用这一效应测定的。这种现象由奥地利科学家多普勒首先发现，故名。 一.超声波加工的原理及特点 1. 超声波加工原理 超声波加工是利用工具端面的超声频振动，或借助于磨料悬浮液加工硬脆材料的一种工艺方法。其加工原理如图1-25所示，超声波发生器产生的超声频电振荡，通过换能器转变为超声频的机械振动。变幅杆将振幅放大到0.01~0.15mm，再传给工具，并驱动工具端面作超声振动。 在加工过程中，由于工具与工件间不断注入磨 料悬浮液，当工具端面以超声频冲击磨料时，磨料再冲击工件，迫使加工区域内的工件材料不断被粉碎成很细的微粒 脱落下来。此外，当工具 端面以很大的加速度离开 工件表面时，加工间隙中 的工作液内可能由于负压 和局部真空形成许多微空腔。 当工具端面再很大的加速度接近工件表面时，空腔闭合，从而形成可以强化加工过程的液压冲击波，这种现象，称为“超声空化”。 因此，超声波加工过程是磨粒在工具端面的超声振动下，以机械锤击和研抛为主，以超声空化为辅的综合作用过程。 2、超声波加工的特点 1） 超声波加工适用于加工各种硬脆材料，尤其是利用电火花加工、电解加工难以加工的不导电材料和半导体材料，如玻璃、陶瓷、玛瑙、宝石、金刚石以及锗和硅等。 对于韧性好的材料，由于它对冲击有缓冲作用而难以加工，因此可用作工具材料，如45钢常用作工具材料。 2）由于超声波加工的宏观机械力小，因此可获得良好的加工精度和表面粗糙度。尺寸精度可达0.02~0.01m