先进制造技术-特种加工-复合式加工.pptVIP

特种加工 主要内容 8. 复合加工 同时采用多种加工方法的复合作用，利用多种形式能量的综合作用来实现对工件材料的加工 包括传统加工和特种加工的复合、特种加工和特种加工的复合。 复合加工分类 §8.1. 机械复合加工 §8.2.电化学复合加工 §8.3.电火花复合加工 §8.4.超声复合加工 §8.1. 机械复合加工 机械复合加工 以常规机械加工（切削、磨削）为主，辅助其他加工方法，应用机械、化学、光学、电力、磁力、流体力学、声波等多种能量进行综合加工。 常用机械复合加工方法 电解在线修整磨削 超声切削 加热切削 磁力研磨 电解电火花机械磨削 8.1.1. 电解在线修整磨削 电解在线修整（Electrolytic In-process Dressing: ELID）磨削 日本物理化学研究所大森整博士发明的超精密加工技术。 适用于硬脆材料进行超精密镜面磨削。具有效率高、精度高、表面质量好、加工装置简单及加工适应性广等特点，在日本已较广泛用于电子、机械、光学、仪表、汽车等领域。 哈工大袁哲俊教授的ELID课题组于1993 年开始了对该项技术的研究工作，现已成功地在平面、内圆和外圆磨床上实现了多种难加工材料的精密镜面磨削。 8.1.1. 电解在线修整磨削 ELID磨削基本原理 在磨削过程中，利用非线性电解修整作用和金属结合剂超硬磨料砂轮表层氧化物绝缘层对电解抑制作用的动态平衡，对砂轮进行连续修锐修整，使砂轮磨粒获得恒定的突出量，始终以最佳磨削状态连续进行磨削加工，从而实现稳定、可控、最佳的磨削过程。 8.1.1. 电解在线修整磨削 ELID磨削过程 砂轮与电源正极相接，工具接阴极，在砂轮和电极的间隙中通过电解磨削液，利用电解过程中的阳极溶解效应，对砂轮表层的金属基体进行电解去除，从而逐渐露出崭新锋利的磨粒，形成对砂轮的修整作用。 砂轮的结合剂发生氧化，形成一层钝化膜附着于砂轮表面，阻止结合剂的进一步电解。 当磨粒磨损后，机械摩擦作用使得钝化膜破坏，电解修整继续进行。 8.1.1. 电解在线修整磨削 ELID磨削技术的特点 磨削过程稳定 砂轮表面在磨削过程中始终保持最佳的显微起伏形貌，使得砂轮表明形成容纳磨削液和切屑的空间，从而使砂轮具有良好、稳定的磨削性能，磨削力基本恒定，为普通磨削的1/10~1/2。 提高贵重磨料的利用率 绝缘层的生成和电解的修整作用处于动平衡状态，即保持了金刚石砂轮表面最佳切削状态，有限制了金属结合剂的过度电解。 磨削过程具有良好的可控性，易于实现磨削过程的最优化； ELID技术解决了超细金刚石砂轮的修锐问题，可以实现镜面磨削，显著减少硬脆材料加工表面的残留裂纹； 装置简单，成本低，推广性强。 8.1.1. 电解在线修整磨削 ELID磨削的必备装置——磨床、砂轮、电源、电解装置、电解液（磨削液） 磨床 无需特殊设计的专用机床，由一般磨削加工设备改装即可, 有较高的主轴回转精度的磨床 砂轮 结合剂应具有良好的导电性和电解性能，而且结合剂元素的氧化物或氢氧化物不导电 选择超硬磨料金刚石、立方氮化硼 ELID磨削液兼做电解液，一般采用弱碱性电解质水溶液。磨削液对电解过程中形成的钝化膜的厚度、性质乃至最终的磨削效果都有重要影响。电解磨削液采用中心送液法. 8.1.1. 电解在线修整磨削 ELID磨削方式 平面磨削、外圆磨削、曲面磨削、成形磨削 8.1.1. 电解在线修整磨削 ELID精密镜面磨削分析 准备阶段：主要是对砂轮进行动平衡和精密整形，减小砂轮的圆度和圆柱度误差。 电解预修锐阶段：使砂轮获得适当的出刃高度和合理的容屑空间，并形成一层钝化膜。 动态磨削阶段：形成加工表面。 光磨阶段：中止砂轮的电解，依靠砂轮表面的氧化膜对工件进行光磨。 ELID精密镜面形成机理 细粒度的磨料固着在结合剂中，单颗磨粒的有效磨削尺寸只有磨粒尺寸的1/3，磨粒主要以微切削的方式去除材料。 砂轮表面形成的钝化膜具有一定的厚度和弹性，成为一种具有良好柔性的研磨膜，起到了光磨的效果。 8.1.2. 超声振动切削 超声振动切削 通过把超声振动引入车、钻、铰、攻丝、切断等加工过程，给刀具（或工件）以适当方向、一定频率和振幅的振动，以加速加工过程和改善切削功效的脉冲切削方法。 20世纪50年代问世，对于难加工材料能达到优良的工艺效果，在日本、俄罗斯、美国、英国、德国等先后开展了振动切削的研究开发工作，已经进入实际应用阶段。 8.1.2. 超声振动切削 根据切削效能振动切削分类： 低频（几百Hz）、大振幅（最高可达几mm）振动：以断屑为目的 高频（16KHz以上）、小振幅（最大30μm）振动：改善加工质量、提高切削效率、扩大加工范围 8.1.2. 超声振动切削 超声振动切削原理 超声频机械振动+切削刀具 8.1.2. 超声振动切削 超声