机械制造技术资源 吉卫喜 主编 第六章 特种加工.ppt

3 加工设备 激光加工设备的基本组成： 激光器 光学系统 电源 机械系统 二 激光加工的工艺特点及应用 功率密度高:功率密度高达107~108W/cm2，几乎可以加工任何金属与非金属材料，如高熔点材料、耐热合金及陶瓷、宝石、金刚石等硬脆材料。 加工速度快、热影响区小，无加工变形和工具损耗。激光打孔(打一个孔仅0.001s)、切割的速度很高。 激光加工是非接触加工，工件无受力变形，加工的污染少，并能透过空气、惰性气体或透明体对工件进行加工。可通过由玻璃等光学材料制成的窗口对被封闭的零件进行加工。 能聚焦成极细的激光束，可进行精密细微加工。激光聚焦后的焦点直径理论上可小至0.001mm以下，实用上可以实现0.01mm左右的小孔加工和窄缝切割。 可控性好，易于实现加工自动化。 激光加工的应用 激光打孔 激光切割 激光焊接 激光热处理 第五节 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（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、工作原理 （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、低表面粗糙度等精密零件的精密加工。 二、超声波加工的特点 （２）切削力小、切削功率消耗低 由于超声波加工主要靠瞬时的局部冲击作用，故工件表面的宏观切削力很小，切削应力、切削热更小， （3）工件加工精度高、表面粗糙度低 可获得较高的加工精度（尺寸精度可达0.005～0.02mm）和较低的表面粗糙度(Ra值为0.05～0.2)，被加工表面无残余应力、烧伤等现象，也适合加工薄壁、窄缝和低刚度零件。 （4）易于加工各种复杂形状的型孔、型腔和成型表面等， （5）工具可用较软的材料做成较复杂的形状。 （6）超声波加工设备结构一般比较简单，操作维修方便。 超声波加工的生产率虽然比电火花加工和电解加工低，但其加工精度和表面质量都优于它们。 更重要的是可以加工它们难以加工的半导体和非金属的硬脆材料如玻璃、陶瓷、石英、硅、玛瑙、宝石、金刚石等， 而且对于电火花加工后的一些淬火钢、硬质合金冲模、拉丝模、塑料模等，最后还经常用超声波抛磨、光整加工，使表面粗糙度进一步降低。 四、超声波加工的应用 １.成形加工 超声波目前主要应用在脆硬材料的圆孔、型孔、型腔、套料、微细孔等的加工。 ２.切割加工 对于难以用普通加工方法切割的脆硬材料如陶瓷、石英、硅、宝石等用超声波加工具有切片薄、切口窄、精度高、生产率高、经济性好等优点。 ３.超声波清洗 其原理主要是基于清洗液在超声波作用下产生空化效应的结果。空化效应产生的强烈冲击液直接作用到被清洗的部位，使污物遭到破坏，并从被清洗表面脱落下来。 此方法主要用于几何形状复杂、清洗质量要求高而用其它方法清洗效果差的中小精密零件，特别是工件上的深小孔、微孔、弯孔、盲孔、沟槽、窄缝等部位的精清洗，生产率和净化率都很高。目前在半导体和集成电路元件、仪器仪表零件、电真空器件、光学零件、医疗器械等的清洗中应用。 6-19 4．焊接加工 超声波焊接就是利用超声振动作用去除工件表面的氧化膜，使工件露出本体表面，使两个被焊工件表面在高速振动撞击下摩擦发热并亲和粘在一起。 它可以焊接尼龙、塑料及表面易生成氧化膜的铝制品，还可以在陶瓷等非金属表面挂锡、挂银，从而改善这些材料的可焊性。 6-18 1．生产率及其影响因素 （１）电化学当量对生产率的影响 电化学当量愈大，生产率愈高。 实际电蚀量为 二、加工的生产率,加工精度和表面质量 （２）电流密度对生产率的影响 电流密度越高，生产率越高，但在增加电流密度的同时，电压也随着增高，因此应以不击穿加工间隙、引起火花放电、造成局部短路为度。 （３）加工间隙对生产率的影响 加工间隙越小，电解液的电阻越小，电流密度越大，蚀除速度也就越高。 但间隙太小会引起火花放电或间隙通道内电解液流动受阻、蚀除物排除不畅，以至产生局部短路，反而使生产率下降，因此间隙较小时应加大电解液的流速和压力。 此外电源电压、电解液种类、工件材料的化