第8章 机械零件的精密制造与特种加工.ppt

第8章 机械零件的精密加工与特种加工 通过本章的学习，使读者了解这些加工方法的特点、应用范围，掌握其加工原理、加工设备及加工工艺。 (1) 一般加工。指加工精度在10 μm左右，相当于公差等级IT5～IT7，表面粗糙度Ra值0.2 μm～0.8 μm的加工方法，如车、铣、刨、磨、铰等工艺方法。适用于汽车、机床等一般机械制造行业。 电火花加工的特点 无显著切削力，适合于具有小孔、薄壁、窄槽以及各种复杂形状的型孔、型腔和曲线孔等几何表面和低刚度结构的零件加工和精密微细加工。 脉冲放电时间短，工件表面受热影响很小，不会产生热变形，很适合加工热敏性材料。 脉冲参数可以任意调节，可以在同一台机床上通过改变电参数，连续进行粗、半精和精加工；便于实现自动控制和加工的自动化。 加工速度慢，而且加工速度与表面质量之间矛盾突出，工具电极存在损耗，大多集中于底部和角部，影响成形精度，最小角部半径受到限制。 电火花穿孔加工。一般指贯通的二维型孔加工，是电火花加工中应用最广的一种。常用来加工型孔(圆孔、方孔、多边形孔、异形孔)、曲线孔(弯孔、螺旋孔)、小孔、微孔等。 电火花加工型腔。一般指三维型腔和型面的加工。 由于电火花加工具有许多传统切削加工所无法比拟的优点，因此其应用领域日益扩大，目前已广泛应用于机械(特别是模具制造)、宇航、航空、电子、电机电器、精密机械、仪器仪表、汽车拖拉机、轻工等行业，以解决难加工材料及复杂形状零件的加工问题。加工范围已达到小至几微米的小轴、孔、缝，大到几米的超大型模具和零件。 无须特定形状的工具电极，降低、节约了生产成本及准备工时。 加工表面的几何轮廓是由CNC装置控制，可切割复杂表面。 可加工细微的几何形状，切缝及内角半径都很小。 总蚀除量少，余料可利用，材料利用率高，对加工贵重金属有着重要意义。 在同样的电参数下，比穿孔加工生产效率高，自动化程度高，操作使用方便。 线切割的缺点是不能加工盲孔类零件表面和阶梯成形(立体成形)表面。 线切割的应用 激光加工的基本原理是通过激光的聚焦，照射在工件上，将光能转换为热能，把工件材料熔化或汽化，达到去除材料的目的，从而完成加工过程。 激光加工的工作原理如图所示。激光器将电能转换为光能并释放出激光束，激光束经过棱镜反射后，再经聚焦物镜聚焦，照射在工件上，工件材料经高温照射的部分被熔化或汽化，通过工作台的移动，来控制激光照射的时间、范围，从而控制零件的形状、尺寸。 对材料的适应性强。 打孔速度极快，热影响区小。 属于非接触加工。 穿越介质进行加工。 在节能、环保等方面也有很大优越性。 教学目标 8.1精密与超精密加工 8.1.1概述 1. 精密与超精密加工的范畴 (2) 精密加工。加工精度在10?μm～0.1?μm，公差等级在IT5以上，表面粗糙度Ra值在0.1?μm以下的加工方法，如精密车削、精密磨削、研磨、珩磨、抛光等。 (3) 超精密加工。指加工精度在0.1?μm～0.01?μm，表面粗糙度Ra值在0.05?μm～0.03?μm的加工方法(或称为亚微米级加工)，而加工精度高于0.01?μm，表面粗糙度Ra值小于0.005?μm，被认为是纳米级加工范围，它是当前超精密加工技术研究的主要目标。超精密加工多用于精密元件制造，是标志一个国家制造工业水平的重要指标之一。 2. 常用精密与超精密加工方法 精密与超精密加工主要分为两类： 一是采用金刚石刀具对工件进行超精密的微细切削和应用磨料磨具对工件进行珩磨、研磨、抛光、精密和超精密磨削等； 二是采用激光加工、微波加工、等离子加工、超声波加工、光刻等特种加工方法。另外，现在经常提及的微细加工是指制造微小尺寸零件的生产加工技术，是超精密加工的一个分支。 3. 影响精密和超精密加工的主要因素 8.1.2 金刚石刀具的超精密切削 1. 金刚石刀具及其刃磨 金刚石刀具是将金刚石刀头用机械夹紧或黏结方式固定在刀体上所构成的。金刚石刀具的刃磨可采用320号天然金刚石粉与L-ANl5全损耗系统用油配制的研磨剂，在高磷铸铁盘上进行。 2. 超精密机床及其结构 超精密机 床的特点 总体布局 主轴部件 床身导轨 进给系统 主轴箱带动工件做Z向(即铅垂方向)运动，刀架溜板做X向(即水平方向)运动 绝大多数超精密机床都采用空气轴承主轴部件少数大型超精密机床采用液体静压轴承主轴部件 超精密机床的床身和导轨多采用热膨胀系数低、阻尼特性好、尺寸稳定的花岗岩制造。导轨的形式有压力润滑的V—平面导轨、液体静压导轨、气浮和气静压导轨 通常采用直流或交流伺服电动机通过精密丝杠带动导轨上的运动件。 3. 超精密切削的应用 金刚石超精密切削主要用于铝、铜及其