现代制造技术--第4章 特种加工技术.pptVIP

第四章特种加工工艺基础 第一节 特种加工概述 一、特种加工的产生与特点 1.特种加工的概念 所谓特种加工是指不采用常规的刀具或磨具对工件进行加工，而是直接利用电能、电化学能、声能或光能等能量，或选择几种能量的复合形式对材料进行加工的工艺方法。 2.特种加工的产生 特种加工早期的发明和应用是在1943年由前苏联的拉扎连柯夫妇发现开关触点遭受火花放电的腐蚀损坏现象，继而进一步研究，最终发明了电火花加工。 从而首次摆脱了常规的切削加工，直接利用电能去除金属，达到了“以柔克刚”的效果。 随后，人门不停的进行研究和探索，相继发展了一系列的特种加工新方法。 如电解加工、超声波加工和激光加工等，开创了特种加工的广阔领域。 3.特种加工的特点 与传统的切削加工相比，特种加工具有下列特点： 1) 工具材料的硬度可以大大低于工件材料的硬度； 2) 可直接利用电能、电化学能、声能或光能等能量对材料进行加工； 3) 加工过程中的机械力不明显； 4) 各种加工方法可以有选择地复合成新的工艺方法，使生产效率成倍的增长，加工精度也相应提高； 5) 几乎每产生一种新的能源，就有可能导致一种新的特种加工方法产生。 由于特种加工方法具有上述特点，因此，可以用于解决以下工艺难题： 1、解决各种难加工材料的加工问题，如耐热钢、不锈钢、钛合金、淬火钢、硬质合金、陶瓷、宝石、金刚石以及锗和硅等各种高强度、高硬度、高韧性、高脆性以及高纯度的金属和非金属的加工。 2、解决各种复杂零件表面的加工问题，如各种热锻模、冲裁模和冷拔模的模腔和型孔、整体蜗轮、喷气蜗轮叶片、炮管内腔线以及喷油嘴和喷丝头的微小孔的加工问题。 3、解决各种精密的、有特属要求的零件的加工问题，如航空航天、国防工业中表面质量和精度要求都很高的陀螺仪、伺服阀以及低刚度的细长轴、薄壁筒和弹性元件等的加工。 由于特种加工具有上述特点并可以解决生产中上述工艺难题，因此，在现代制造、科学研究和国防事业中获得日益广泛的应用， 而生产和科学研究中提出来的新问题又促进了特种加工方法的迅速发展。 特种加工发展至今虽有50多年的历史，但在分类方法上并无明确的规定。 一般按能量形式和作用原理进行划分。 二、特种加工方法分类 1、电能与热能作用方式有：电火花成形与穿孔加工（EDM）、电火花线切割加工（WEDM）、电子束加工（EBM）和等离子体加工（PAM）。 2、电能与化学能作用方式有：电解加工（ECM）、电铸加工（ECM）和刷镀加工。 3、电化学能与机械能作用方式有：电解磨削（ECG）、电解珩磨（ECH）。 4、声能与机械能作用方式有：超声波加工（USM）。 5、光能与热能作用方式有：激光加工（LBM）。 6、电能与机械能作用方式有：离子束加工（PAM）。 7、液流能与机械能作用方式有：挤压珩磨（AFH）和水射流切割（WJC）。 根据在生产中的实际应用情况，本章将主要介绍电火花加工、电解加工、超声波加工、激光加工、电子束和离子束加工。 三、特种加工对机械制造技术产生的影响 特种加工自问世以来，由于其突出的工艺特点 和日益广泛的应用，逐步深化了人们对制造工 艺技术的认识，同时也引起了制造工艺技术的一系列变革。 1、改变了对材料可加工性的认识。 对切削加工而言，淬火钢、硬质合金、陶瓷、立方氮化硼和金刚石一直被认为是难切削材料。而现在已较广泛使用的由陶瓷、立方氮化硼和人造聚晶金刚石制成的刀具、工具和拉丝 模等，都可以采用电火花、电解、超声波和激光等多种方法进行加工。 对于淬火钢、硬质合金，采用电火花成形加工和电火花线切割加工已在也不是难事。 这样一来，材料的可加工性就不在仅仅以材料的强度、硬度、韧性和脆性进行衡量，而于所选择的加工方法有关。 2、要重新衡量设计结构工艺性的优劣问题。 在传统的结构设计中，通常认为方孔、小孔、弯孔和窄缝的结构工艺性很差。 而对特种加工来讲，利用电火花工作之便穿孔和电火花线切割加工孔时，方孔和圆孔在加工难度上是没有分别的。有了高速电火花小孔加工专用机床后，各种导电材料的小孔加工变得更为容易；喷丝头上的各种异形孔则由以往的不能加工变为可以加工； 现在则可以用电加工方法予以补救；过去攻螺纹因无法取出孔内折断的丝锥，而使工件报废的现象已经不复存在。 有了特种加工，设计和工艺人员在设计零件结构，安排工艺过程时有了更大的灵活性和选择余地。过去因一时疏忽在淬火前没有钻的定位销孔，没有铣的槽，淬火后因难以切削加工只能报废， 3、对零件的结构设计带来重大变革。喷气发动机的叶轮由于形状复杂，过去只能在做好的一个个叶片后组装而成。有了电解加工设计人员就可以设计整体涡轮了。又如山形硅钢片冲模，结构复杂不易制造，往往采用拼装结构。有了电火花 线切割，就可以设计 成整体结构。 4、可以进一步优化零件的机械加工工艺过程。按照传统的切削加