先进制造技术3268.pptx

3.2 特种加工技术 3.2.1 概述 特种加工技术是指区别于传统切削加工方法，利用化学、物理（电、声、光、热、磁）或电化学方法对工件材料进行加工的一系列加工方法的总称。这些加工方法包括：化学加工（CHM）、电化学加工（ECM）、电化学机械加工（ECMM）、电火花加工（EDM）、电接触加工（RHM）、超声波加工（USM）、激光加工（LBM）、离子束加工（IBM）、电子束加工（EBM）、等离子体加工（PAM）、电液加工（EHM）、磨料流加工（AFM）、磨料喷射加工（AJM）、液体喷射加工（HDM）及各类复合加工等。 3.2 特种加工技术3.2.1 概述 特种加工的特点： 1）不用机械能，与加工对象的机械性能无关，有些加工方法，如激光加工、电火花加工、等离子弧加工、电化学加工等，是利用热能、化学能、电化学能等，这些加工方法与工件的硬度强度等机械性能无关，故可加工各种硬、软、脆、热敏、耐腐蚀、高熔点、高强度、特殊性能的金属和非金属材料。 3.2 特种加工技术3.2.1 概述特种加工的特点： 2）非接触加工，不一定需要工具，有的虽使用工具，但与工件不接触，因此，工件不承受大的作用力，工具硬度可低于工件硬度，故使刚性极低元件及弹性元件得以加工。 3）微细加工，工件表面质量高，有些特种加工，如超声、电化学、水喷射、磨料流等，加工余量都是微细进行，故不仅可加工尺寸微小的孔或狭缝，还能获得高精度、极低粗糙度的加工表面 。3.2 特种加工技术 3.2.1 概述特种加工的特点： 4）不存在加工中的机械应变或大面积的热应变，可获得较低的表面粗糙度，其热应力、残余应力、冷作硬化等均比较小，尺寸稳定性好。 5）两种或两种以上的不同类型的能量可相互组合形成新的复合加工，其综合加工效果明显，且便于推广使用。 6）特种加工对简化加工工艺、变革新产品的设计及零件结构工艺性等产生积极的影响。 3.2 特种加工技术3.2.1 概述 目前常用特种加工方法的性能与适用范围见下表。加工方法可加工材料尺寸精度/mm（平均/最高）表面粗糙度Ra/μm（平均/最高）主要适用范围电火花加工任何导电的金属材料，如硬质合金、不锈钢、淬火钢、钛合金0.03/0.00310/0.04从数微米的孔、槽到数米的超大型模具、工件等，如圆孔、方孔、异形孔、微孔、弯孔、深孔及各种模具；还可以刻字、表面强化、涂覆加工电火花线切割加工0.02/0.0025/0.32切割各种模具及零件，各种样板等；也常用于钼、钨、半导体材料或贵重金属的切割电解加工0.1/0.011.25/0.16从细小零件到上吨重的超大型工件及模具，如仪表微型轴、蜗轮叶片、炮管膛线等电解磨削0.02/0.0011.25/0.04硬质合金等难加工材料的磨削以及超精光整研磨、珩磨超声波加工任何脆性材料0.03/0.0050.63/0.16加工、切割脆硬材料，如玻璃、石英、宝石、金刚石、半导体等激光加工任何材料0.01/0.00110/1.25精密加工小孔、窄缝及成形加工、蚀刻；还可焊接、热处理电子束加工0.01/0.00110/1.25在各种难加工材料上打微孔、切缝、蚀刻、焊接等，常用于中、大规模集成电路微电子器件离子束加工/0.01/0.01对零件表面进行超精密加工、超微量加工、抛光、蚀刻、镀覆等 3.2 特种加工技术3.2.2 激光加工3.2.2.1 激光加工的主要特点 激光也是一种光，其除了具有光的一般物性（如反射、折射、绕射及干涉等）外，还具有四大特点：高亮度、高方向性、高单色性和高相干性，这四大优异特性是普通光源望尘莫及的。因此，就给激光加工带来了如下一些其它方法所不具备的可贵特点： 3.2 特种加工技术3.2.2 激光加工3.2.2.1 激光加工的主要特点 （1）加工方法多、适应性强。在同一台设备上可完成切割、焊接、表面处理、打孔等多种加工；即可分步加工，又可在几个工位同时进行加工。可加工各种材料，包括高硬度、高熔点、高强度及脆性、柔性材料。即可在大气中，也可在真空中进行加工。 （2）加工精度，高质量好。由于高能量密度和非接触式加工，以及作用时间短，即能量注入速率高。工件热变形小，且无机械变形，对精密小零件的加工非常有利。3）加工效率高，经济效益好。在某些情况下，用激光切割可提高效率8~10倍；用激光进行深溶焊接的生产效率比传统方式提高30倍。用激光微调薄膜电阻，提高工效1000倍，提高精度1~2个量级。用激光强化电镀，其金属沉积率可提高1000倍。金刚石拉丝模用机械方法打孔需要24h，用YAG激器打孔，只需2s,提高工效43200倍。与其它打孔方法相比，激光打孔的费用节省25%~75%，间接加工费用节省50%~75%。与其它切割方法相比，激光切割钢材降低费用70%~90%。 （4）节约能源