先进制造工艺技术-高速切削..ppt

范子胜 2010105014 先进制造工艺技术 引言 机械制造工艺是将各种原材料、半成品加工成为产品的方法和过程。从材料成形的角度上看，材料加工成形方法可分为以下四种： 1）去除成形； 2）压迫成形； 3）堆积成形； 4）生成成形。 目前主要的新型加工方法有：精密加工和超精密加工、超高速加工、微细加工、特种加工及高密度能加工、快速原型制造技术、新型材料加工、大件和超大件加工、表面功能性覆层技术和复合加工技术等。 先进制造工艺的特点 1.先进性 先进制造工艺的先进性主要表现在优质、高效、低耗、洁净、灵活（柔性）五个方面。 2.实用性 先进制造工艺的实用性主要表现在两个方面。一是应用普遍性，它是当今或不久将来机械工厂量大面广的看家工艺；；二是经济适用性，它一般投资不高，且有不同档次，宜于工厂根据本身的条件通过技术改造予以采纳。 先进制造工艺的特点 3.前沿性 先进制造工艺的前沿性主要表现在：先进制造工艺是高新技术产业化或传统工艺高新技术化的结果，它们是制造工艺研究最为活跃的前沿领域。部分先进制造工艺可能目前应用还不广泛，但是它们代表着某些发展方向，而且可望会得到越来越广泛的应用。 一.电子束加工 定义1：利用高能量密度的电子束轰击材料进行的加工。 定义2：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，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的化学变化而进行加工的方法。 电子束加工原理 一.电子束加工 电子束加工的特点 作为加热工具，电子束的特点是功率高和功率密度大，能在瞬间把能量传给工件，电子束的参数和位置可以精确和迅速地调节，能用计算机控制并在无污染的真空中进行加工。根据电子束功率密度和电子束与材料作用时间的不同，可以完成各种不同的加工。 电子束加工的分类 电子束焊接 原理：电子束功率密度达10^6-10^9瓦/厘米时，电子束轰击处的材料即局部熔化；当电子束相对工件移动,熔化的金属即不断固化,利用这个现象可以进行材料的焊接 特点：焊缝的深宽比可达20:1甚至50:1 电子束焊接 原理：用聚焦方法得到很细的电子束周期地轰击材料表面的固定点，适当控制电子束轰击时间和休止时间的比例，可使被轰击处的材料迅速蒸发而避免周围材料的熔化，这样就可以实现电子束刻蚀、钻孔或切割 特点：功率密度更大而作用时间较短。可在厚度为0.1～6毫米的任何材料的薄片上钻直径为1至几百微米的孔 电子束刻蚀的小人，小人个个舞着小旗，高度仅有几百纳米。 电子束刻蚀和电子束钻孔 电子束熔炼 特点：在高真空环境下进行熔炼(熔炼真空度一般在10-1至10-3Pa)，熔炼时熔池的温度及其分布可控，熔池的维持时间可在很大的范围内调整；熔炼是在水冷铜坩埚(结晶器)内进行的，可以有效地避免金属液被耐火材料污染。 电子束特点 作为加热工具，电子束的特点是功率高和功率密度大，能在瞬间把能量传给工件，电子束的参数和位置可以精确和迅速地调节，能用计算机控制并在无污染的真空中进行加工。根据电子束功率密度和电子束与材料作用时间的不同，可以完成各种不同的加工。 电子束加工的应用 电子束加工广泛用于焊接，其次是薄材料的穿孔和切割。穿孔直径一般为0.03～1.0毫米，最小孔径可达0.002毫米。切割0.2毫米厚的硅片，切缝仅为0.04毫米，因而可节省材料。 1、高速打孔 ； 2、加工型孔及特殊表面； 3、刻蚀； 4、焊接； 5、热处理； 6、电子束光刻 二.超声波加工 超声波加工 电火花加工和电解加工都只能加工金属导电材料，无法加工不导电的非金属材料，而超声波加工不仅能加工硬质合金、淬火钢等脆硬金属材料，而且更适合加工玻璃、陶瓷、半导体、锗和硅片等不导电的非金属脆硬材料，同时还可以用于清洗、焊接和探伤等。 超声波加工前 超声波加工后 超声波加工（ultrasonic machining，USM）是利用工具端面作超声频振动，通过磨料悬浮液加工硬脆材料的一种加工方法 超声波加工是磨料在超声波振动作用下的机械撞击和抛磨作用与超声波空化作用的综合结果，其中磨料的连续冲击是主要的。 一、超声波加工的原理 超声波加工的原理 （１）加工范围广 a．可加工淬硬钢、不锈钢、钛及其合金等传统切削难加工的金属、非金属材料；特别是一些不导电的非金属材料如玻璃、陶瓷、石英、硅、玛瑙、宝石、金刚石及各种半导体等，对导电的硬质金属材料如淬火钢、硬质合金也能加工，但生产率低。 b．适合深小孔、薄壁件、细长杆、低刚度和形状复杂、要求较高零件的加工； c．适合高精度、低